[发明专利]低信噪比条件下的微波凝视关联成像方法

权利要求书

1.一种低信噪比条件下的微波凝视关联成像方法，其特征在于，包括：

微波随机辐射源阵列各个发射单元同步发射长时宽且随机调频脉冲信号；

在天线波束覆盖区域内形成随机辐射场，与观测目标相互作用，产生散射回波；

由单路接收机同步接收散射回波信号，再进行并行脉冲压缩处理；

由阈值门限优化选择的散射回波信号样本，并与相应时刻基于并行脉冲压缩处理的修正随机辐射场，共同构建新型关联成像模型；

基于新型关联成像模型，通过关联成像算法，反演得到观测目标图像，包括：基于新型关联成像模型中散射回波矩阵矢量S_out以及修正随机辐射场矩阵矢量H，再结合关联成像算法，反演得到观测目标图像，表示为：

其中，为观测目标散射系数矩阵矢量σ的反演图像，为关联成像算法的算符。

2.根据权利要求1所述的一种低信噪比条件下的微波凝视关联成像方法，其特征在于，

所述微波随机辐射源阵列由在天线孔径D内呈均匀分布或非均匀随机分布的N个发射单元组成，各个发射单元同步发射长时宽且随机调频脉冲信号，表达形式为：

其中，S_i(t)为第i个发射单元的发射信号，t为时间，f_i^l为第i个发射单元第l个发射脉冲的中心频率，在系统带宽B范围内随机选择，i＝1,...,N，l＝1,...,L，L为发射脉冲总数；K为各个发射单元线性调频斜率，τ为发射脉冲持续时间，T为发射脉冲重复周期，且T＞＞τ；rect[]为矩形窗函数；

所述随机调频脉冲信号S_i(t)的频谱满足如下两个条件：

各个发射单元同次脉冲发射的信号频谱之间没有交叠，即：

所有发射单元发射的信号频谱均在系统带宽B内，即：

其中，f_o为发射单元和接收机通带的中心频率。

3.根据权利要求1所述的一种低信噪比条件下的微波凝视关联成像方法，其特征在于，在天线波束覆盖区域内形成的随机辐射场为：

其中，S_i(t)为第i个发射单元的发射信号，是第i个发射单元天线相位中心位置矢量；为第j个目标分辨单元的位置矢量，j＝1,...,M，M＝P×Q为成像区域内进行空间离散化划分的目标分辨单元网格数，P为方位向分辨单元数，Q为距离向分辨单元数；为第i个发射单元方向图，为第j个目标分辨单元的位置矢量相对于第i个发射单元天线相位中心位置矢量的空间方向单位矢量；c为光速。

4.根据权利要求3所述的一种低信噪比条件下的微波凝视关联成像方法，其特征在于，单路接收机同步接收的散射回波信号S_echo(t)表示为：

其中，σ_j为第j个目标分辨单元的目标散射系数，为单路接收机天线方向图，为第j个目标分辨单元的位置矢量相对于单路接收机天线相位中心位置矢量的空间方向单位矢量；n(t)为接收信号的噪声。

5.根据权利要求4所述的一种低信噪比条件下的微波凝视关联成像方法，其特征在于，由单路接收机同步接收散射回波信号S_echo(t)，再进行并行脉冲压缩处理，其中对应于第l个发射脉冲的散射回波信号的并行脉冲压缩函数为：

经过并行脉冲压缩处理后，第l个发射脉冲的散射回波信号为：

其中，为散射回波信号S_echo(t)中的第l个脉冲回波，是第i个发射单元发射第l个脉冲信号的初相位，为并行脉冲压缩处理后的噪声。

6.根据权利要求5所述的一种低信噪比条件下的微波凝视关联成像方法，其特征在于，所述由阈值门限优化选择的散射回波信号样本，并与相应时刻基于并行脉冲压缩处理的修正随机辐射场，共同构建新型关联成像模型包括：

对于并行脉冲压缩后第l个发射脉冲的散射回波信号设置阈值门限平电h，优化选择的散射回波信号样本其对应的采样时刻t_lk为则对于所有散射回波信号样本构建的新型关联成像模型为：

其中，对应于时刻t_lk，定义基于并行脉冲压缩处理的修正随机辐射场h_j(t_lk)为：

所述新型关联成像模型的矩阵矢量形式为：

S_out＝H·σ+n₀；

其中，[H]_jl＝h_j(t_lk)，分别为基于并行脉冲压缩处理的散射回波矩阵矢量、修正随机辐射场矩阵矢量和噪声矩阵矢量，σ＝[σ₁ σ₂ … σ_M]^T为观测目标散射系数矩阵矢量；[H]_jl表示矩阵矢量H中第j行第l列元素。