一種基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，包括隨機(jī)輻射單元根據(jù)總控單元發(fā)送的控制信息生成微波脈沖信號并發(fā)射，微波脈沖信號在目標(biāo)區(qū)域形成時空兩維隨機(jī)特性的微波輻射場，目標(biāo)區(qū)域觀測目標(biāo)的散射回波由接收單元接收，關(guān)聯(lián)成像單元將散射回波與微波輻射場進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理得到反演圖像觀測目標(biāo)；每個輻射天線發(fā)射的微波脈沖信號的脈沖周期和脈沖重復(fù)頻率相同，微波脈沖信號包括多個隨機(jī)跳頻子脈沖，其頻點(diǎn)為帶寬范圍內(nèi)隨機(jī)選擇，不同輻射天線發(fā)射的微波脈沖信號的隨機(jī)跳頻子脈沖跳頻碼速不同且跳頻圖案正交。在低碼速發(fā)射、低速采集和較低帶寬的條件下，從工程上實(shí)現(xiàn)了微波凝視關(guān)聯(lián)成像所需的、較為理想的時空兩維隨機(jī)輻射場。
【專利說明】一種基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)成像【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]雷達(dá)成像(Radar Imaging)技術(shù)是雷達(dá)發(fā)展史上的一個飛躍，其拓展了雷達(dá)最初的檢測(Detection)和測距(Ranging)的功能,其出現(xiàn)使得雷達(dá)能利用獲取的電磁散射信息，獲得對場景的全景雷達(dá)圖像。合成孔徑雷達(dá)(SAR)雖然具有高的方位向分辨率，但其重訪周期長，在需要長時間(準(zhǔn))連續(xù)凝視觀測和成像的場景下，存在不可避免的先天劣勢?’傳統(tǒng)的實(shí)孔徑雷達(dá)凝視成像，其角度分辨率受實(shí)際天線陣列孔徑限制，限制了其在實(shí)際中的應(yīng)用。
[0003]對于微波凝視關(guān)聯(lián)成像，理想的時空兩維隨機(jī)輻射場是實(shí)現(xiàn)上述微波凝視關(guān)聯(lián)成像的先決條件，其隨機(jī)特征表現(xiàn)為時、空兩維的非相關(guān)特性，即:觀測區(qū)域內(nèi)任意不同分辨單元上的輻射場之間具有非相關(guān)特征，不同時刻觀測區(qū)域內(nèi)的輻射場之間具有非相關(guān)特征。
[0004]影響時空兩維隨機(jī)輻射場的隨機(jī)特性因素主要包括雷達(dá)陣列發(fā)射脈沖信號的形式、帶寬、碼速，以及發(fā)射陣列的空間排布和不同頻率下的發(fā)射天線的遠(yuǎn)區(qū)幅度相位分布等。如何在有限的雷達(dá)陣列規(guī)模、有限的信號帶寬、較低的碼速的工程條件下，構(gòu)造隨機(jī)輻射關(guān)聯(lián)成像雷達(dá)陣列以實(shí)現(xiàn)較好的時、空兩維隨機(jī)輻射場仍是一個未解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，實(shí)現(xiàn)較好的時、空兩維隨機(jī) 輻射場。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，包括隨機(jī)輻射單元、總控單元、接收單元、關(guān)聯(lián)成像單元:
[0008]所述隨機(jī)輻射單元根據(jù)所述總控單元發(fā)送的控制信息生成微波脈沖信號并發(fā)射，所述微波脈沖信號在目標(biāo)區(qū)域形成時、空兩維隨機(jī)特性的輻射場，目標(biāo)區(qū)域中觀測目標(biāo)的散射回波由所述接收單元接收，所述關(guān)聯(lián)成像單元將所述散射回波與所述輻射場進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，得到觀測目標(biāo)的反演圖像；
[0009]其中，每個輻射天線發(fā)射的所述微波脈沖信號的脈沖周期和脈沖重復(fù)頻率相同，所述微波脈沖信號包括多個隨機(jī)跳頻子脈沖，所述隨機(jī)跳頻子脈沖的頻點(diǎn)為帶寬范圍內(nèi)隨機(jī)選擇，不同輻射天線發(fā)射的所述微波脈沖信號的隨機(jī)跳頻子脈沖碼速不同且跳頻圖案正交。
[0010]由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，在有限的信號帶寬和較低的隨機(jī)跳頻碼速條件下，在目標(biāo)區(qū)域形成了較好時、空兩維隨機(jī)特性的輻射場，克服現(xiàn)有隨機(jī)跳頻雷達(dá)陣列所產(chǎn)生輻射場隨機(jī)性不理想的缺點(diǎn)，提高了微波輻射場的時、空兩維隨機(jī)特性，降低了散射回波采樣樣本的冗余性，以利于實(shí)現(xiàn)微波凝視關(guān)聯(lián)成像，獲得超越天線孔徑限制的高分辨。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置具體構(gòu)成示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置不同碼速隨機(jī)跳頻脈沖信號示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置微波凝視關(guān)聯(lián)成像觀測場景構(gòu)型示意圖。
[0016]圖5為本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置觀測區(qū)域內(nèi)觀測目標(biāo)后向散射系數(shù)分布示意圖。
[0017]圖6為本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置各隨機(jī)輻射單元在發(fā)射相同碼速隨機(jī)跳頻信號和不同碼速隨機(jī)跳頻信號情況下，觀測目標(biāo)臨近的兩散射點(diǎn)0P, 0q的福射場與發(fā)射波形抽樣時刻的對映關(guān)系不意圖。
[0018]圖7為本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置在不同碼速隨機(jī)跳頻信號的子碼跳頻周期在34ns?46ns范圍內(nèi)隨機(jī)選擇情況下，在觀測目標(biāo)tl和t2時刻歸一化的微波隨機(jī)輻射場分布圖示意圖。
[0019]圖8為本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置在相同碼速隨機(jī)跳頻信號情況下，微波隨機(jī)輻射場空間相關(guān)性和對圖5觀測目標(biāo)的仿真成像結(jié)果示意圖。
[0020]圖9為本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置在不同碼速隨機(jī)跳頻信號情況下(土 15%變化范圍)，微波隨機(jī)輻射場空間相關(guān)性和對圖5觀測目標(biāo)的仿真成像結(jié)果示意圖。
[0021]圖10為本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置各隨機(jī)輻射單元在發(fā)射較低不同碼速隨機(jī)跳頻信號和高10倍相同碼速隨機(jī)跳頻信號情況下，觀測目標(biāo)微波隨機(jī)輻射場樣本時間相關(guān)性曲線示意圖。
[0022]圖11為本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置在10倍相同碼速隨機(jī)跳頻信號情況下，微波隨機(jī)輻射場空間相關(guān)性和對圖5觀測目標(biāo)的仿真成像結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]基于實(shí)現(xiàn)高分辨的微波凝視關(guān)聯(lián)成像的首要前提條件是在目標(biāo)區(qū)域形成理想的時空兩維隨機(jī)微波輻射場，其隨機(jī)特征表現(xiàn)為時、空兩維的非相關(guān)特性，即:目標(biāo)區(qū)域內(nèi)任意不同位置上的輻射場之間具有非相關(guān)特征，不同時刻目標(biāo)區(qū)域的輻射場之間具有非相關(guān)特征。在工程上，在有限陣列規(guī)模和有限帶寬、較低碼速(< 100Mb/S)的脈沖隨機(jī)信號形式條件下，如何設(shè)計與實(shí)現(xiàn)微波凝視關(guān)聯(lián)成像雷達(dá)陣列以提高微波輻射場時空兩維的隨機(jī)特性是微波凝視關(guān)聯(lián)成像技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵性難題。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，包括隨機(jī)福射單元1、總控單元2、接收單元3、關(guān)聯(lián)成像單元4:
[0026]隨機(jī)輻射單元1根據(jù)總控單元2發(fā)送的控制信息生成微波脈沖信號并發(fā)射，所述微波脈沖信號在目標(biāo)區(qū)域形成時、空兩維隨機(jī)特性的輻射場，目標(biāo)區(qū)域中觀測目標(biāo)的散射回波由接收單元3接收，關(guān)聯(lián)成像單元4將所述散射回波與所述輻射場進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，得到觀測目標(biāo)的反演圖像；
[0027]其中，每個輻射天線發(fā)射的所述微波脈沖信號的脈沖周期和脈沖重復(fù)頻率相同，所述微波脈沖信號包括多個隨機(jī)跳頻子脈沖，所述隨機(jī)跳頻子脈沖的頻點(diǎn)為帶寬范圍內(nèi)隨機(jī)選擇，不同輻射天線發(fā)射的所述微波脈沖信號的隨機(jī)跳頻子脈沖碼速不同且跳頻圖案正交。
[0028]由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，不同輻射天線發(fā)射的所述微波脈沖信號的隨機(jī)跳頻子脈沖的跳頻周期互不相同，即子脈沖跳頻碼速互不相同。所述微波脈沖信號通過天線陣列所激勵的輻射電磁場在目標(biāo)觀測空間非相關(guān)疊加，在目標(biāo)區(qū)域形成了較好時、空兩維隨機(jī)特性的輻射場。
[0029]而且，微波脈沖信號通過天線陣列發(fā)射，通過天線陣列所激勵形成微波輻射電磁場(也可以稱為微波隨機(jī)輻射場或者隨機(jī)輻射場)，目標(biāo)區(qū)域為波束覆蓋區(qū)域，輻射場與觀測目標(biāo)作用后形成散射回波場，散射回波由單天線接收。
[0030]可見，本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，實(shí)現(xiàn)在有限陣列規(guī)模和有限的信號帶寬和較低的隨機(jī)跳頻碼速條件下，通過發(fā)射不同碼速隨機(jī)跳頻脈沖信號，在目標(biāo)區(qū)域形成了較好時、空兩維隨機(jī)特性的輻射場，克服現(xiàn)有隨機(jī)跳頻雷達(dá)陣列所產(chǎn)生輻射場隨機(jī)性不理想的缺點(diǎn)，提高了輻射場的時、空兩維隨機(jī)特性。接收機(jī)可以采用低速ADC (Analog to Digital Converter,模數(shù)變換器)采樣，依然獲得有效的目標(biāo)散射回波樣本，降低了散射回波采樣樣本的冗余性。得到的目標(biāo)成像效果較好，分辨率較高，獲得超越天線孔徑限制的高分辨。
[0031]本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置應(yīng)用于雷達(dá)成像技術(shù)中，可以理解為不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像雷達(dá)陣列。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，可以在帶寬范圍內(nèi)隨機(jī)選擇隨機(jī)跳頻子脈沖的頻點(diǎn)，帶寬一般小于1GHz，但并不嚴(yán)格限制。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置中，作為一種隨機(jī)跳頻子脈沖的不同碼速選擇方式，隨機(jī)輻射單元之間相互碼速差值可以在一定范圍隨機(jī)選擇，如可以選擇不同輻射天線發(fā)射的微波脈沖信號的隨機(jī)跳頻子脈沖碼速大小值互為質(zhì)數(shù)(互質(zhì)碼速方案)。
[0034]示例性的，互質(zhì)碼速方案，如23，29，31，37，41，43，47，53，59，61，67，71，73，79，83，
89，97等，但并不受其限制。
[0035]如圖2所示，基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，包括隨機(jī)輻射單元1、總控單元2、接收機(jī)3、關(guān)聯(lián)成像單元4。隨機(jī)輻射單元可以為多個，個數(shù)為N。
[0036]具體而言，總控單元2可以包括PLL(Phase Locked Loop，鎖相環(huán))本振21、系統(tǒng)時鐘22、隨機(jī)跳頻選擇和碼速控制子單元23以及隨機(jī)信號控制和時序控制子單元24:
[0037]PLL本振21，用于提供所述隨機(jī)輻射單元上變頻和所述接收單元下變頻所需的穩(wěn)定參考本振載波。
[0038]系統(tǒng)時鐘22，用于為所述總控單元、隨機(jī)輻射單元和接收機(jī)3提供源自同一恒溫晶振的高頻率穩(wěn)定參考時鐘信號。
[0039]隨機(jī)跳頻選擇和碼速控制子單元23，用于產(chǎn)生控制跳頻圖案和跳頻周期的DDS (Direct Digital Synthesizer,直接數(shù)字式頻率合成)基帶信號控制字。對應(yīng)的，可以理解，總控單元2發(fā)送給隨機(jī)輻射單元1的控制信息可以為基帶信號控制字。
[0040]隨機(jī)信號控制和時序控制子單元24，用于產(chǎn)生本振載波、隨機(jī)跳頻子脈沖基帶信號波形的控制指令和同步觸發(fā)信號。
[0041]仍參考圖2所示，具體而言，隨機(jī)輻射單元可以包括DDS子單元11、混頻器子單元
12、帶通濾波器子單元13、射頻功放子單元14以及輻射天線15:
[0042]DDS子單元11，用于在所述隨機(jī)信號控制和時序控制子單元發(fā)送的同步觸發(fā)信號的控制下，利用從所述隨機(jī)跳頻選擇和碼速控制子單元接收到的DDS基帶信號控制字，合成并輸出隨機(jī)跳頻子脈沖的基帶波形信號給所述混頻器子單元；
[0043]混頻器子單元12，用于實(shí)現(xiàn)上變頻調(diào)制，使輸入隨機(jī)跳頻子脈沖的基帶信號頻譜搬移到本振載波的頻段上，并輸出隨機(jī)跳頻射頻信號給所述帶通濾波器子單元；
[0044]帶通濾波器子單元13，用于為隨機(jī)跳頻射頻信號進(jìn)行濾波；
[0045]射頻功放子單元14，用于隨機(jī)跳頻射頻信號進(jìn)行功率放大，并通過輻射天線15發(fā)射出去。
[0046]可見，DDS子單元在總控單元發(fā)送的同步觸發(fā)信號的控制下，利用接收的DDS基帶信號控制字，合成并輸出符合要求的不同碼速隨機(jī)跳頻的基帶波形信號；混頻器子單元用于實(shí)現(xiàn)上變頻調(diào)制，使輸入的不同碼速隨機(jī)跳頻基帶信號頻譜搬移到本振載波的頻段上；帶通濾波器子單元用于為各隨機(jī)輻射單元發(fā)射的隨機(jī)跳頻射頻信號進(jìn)行濾波，濾除多余的噪聲，提高信噪比；射頻功放子單元用于將不同碼速的隨機(jī)跳頻脈沖信號進(jìn)行功率放大，使之滿足關(guān)聯(lián)成像系統(tǒng)的輻射功率要求，同時保持微波脈沖信號的形狀。
[0047]多個輻射天線構(gòu)成天線陣列，天線陣列可以采用密集或稀疏天線陣列，天線陣列構(gòu)型可以是固定靜態(tài)或隨機(jī)變化動態(tài)，可以是均勻排布或非均勻排布，用于在所述隨機(jī)跳頻微波脈沖信號的激勵下，在目標(biāo)區(qū)域形成時、空兩維隨機(jī)輻射場。
[0048]仍參考圖2所示，具體而言，接收單元可以包括接收天線31、射頻子單元32以及回波采集子單元33:
[0049]接收天線31，用于接收觀測目標(biāo)的散射回波；[0050]射頻子單元32，用于對接收的所述散射回波放大與濾波；
[0051]回波采集子單元33，用于對放大與濾波后的所述散射回波采樣；
[0052]本發(fā)明實(shí)施例微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，接收單元可以是接收機(jī)，具體的，可以是單天線單通道接收機(jī)。
[0053]簡單說明，接收天線31用于觀測區(qū)域目標(biāo)散射回波信號的高增益接收。射頻子單元32可以包含低噪聲放大器、下變頻器、帶通濾波器等，用于實(shí)現(xiàn)接收散射回波信號的放大與濾波的功能，保證接收機(jī)有足夠高的增益和信噪比?；夭ú杉訂卧?3可以包含中頻放大、AD采樣模塊，用于完成接收散射回波信號的采樣與存儲等功能。進(jìn)而，接收單元實(shí)現(xiàn)觀測目標(biāo)散射回波信號的高性能接收和采樣功能。
[0054]仍參考圖2所示，具體而言，關(guān)聯(lián)成像單元可以包括回波數(shù)據(jù)優(yōu)化子單元41、輻射場演算子單元42、關(guān)聯(lián)處理子單元43和反演圖像顯示子單元44:
[0055]回波數(shù)據(jù)優(yōu)化子單元41，用于對采樣后的所述散射回波數(shù)據(jù)進(jìn)行去冗余和優(yōu)化選擇；
[0056]輻射場演算子單元42，用于計算目標(biāo)區(qū)域的輻射場；
[0057]關(guān)聯(lián)處理子單元43，用于對優(yōu)化后的所述散射回波和輻射場演算子單元42演算的輻射場進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理；
[0058]反演圖像顯示子單元44，用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像的重構(gòu)和反演的圖像輸出。
[0059]簡單說明，回波數(shù)據(jù)優(yōu)化子單元對接收采集的大量散射回波數(shù)據(jù)進(jìn)行去冗余和優(yōu)化選擇，提高散射回波數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)處理有效性。這里，為了獲取足夠多的正交輻射場樣本，對接收機(jī)接收到的散射回波信號`進(jìn)行高速采樣獲取足夠的回波數(shù)據(jù)?？紤]到不是任意兩個不同采樣時刻的輻射場具有較好的正交性，即采樣數(shù)據(jù)存在大量的冗余，因此，需對其進(jìn)行優(yōu)化、選擇，降低數(shù)據(jù)的冗余性及處理復(fù)雜度。
[0060]輻射場演算子單元可以根據(jù)微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置系統(tǒng)參數(shù)、不同碼速隨機(jī)跳頻信號參數(shù)和天線陣列構(gòu)型等參數(shù)，完成觀測目標(biāo)輻射場的演算，具體參見后文公式2描述。
[0061]關(guān)聯(lián)處理子單元利用關(guān)聯(lián)成像算法，對接收到的散射回波數(shù)據(jù)和已知演算的輻射場樣本進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，提取輻射場分布的差異信息，用于目標(biāo)信息的解耦，反演目標(biāo)的散射系數(shù)分布。進(jìn)而，關(guān)聯(lián)成像單元實(shí)現(xiàn)將接收的散射回波與演算得到的輻射場信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理得到觀測目標(biāo)的成像結(jié)果。
[0062]關(guān)聯(lián)成像算法，例如直接一階場強(qiáng)關(guān)聯(lián)或高階場強(qiáng)關(guān)聯(lián)、滿足目標(biāo)稀疏條件下的最優(yōu)化算法如基追蹤(BP)、正交匹配追蹤(0ΜΡ)、稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)(SBL)等。
[0063]下面結(jié)合公式對本發(fā)明實(shí)施例基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置
進(jìn)行說明，如圖3所示，發(fā)射機(jī)1至發(fā)射機(jī)N分別發(fā)射不同碼速隨機(jī)跳頻的微波脈沖信號。
第i個隨機(jī)輻射單元所發(fā)射的隨機(jī)跳頻子脈沖表達(dá)為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，其特征在于，包括隨機(jī)輻射單元、總控單元、接收單元、關(guān)聯(lián)成像單元:所述隨機(jī)輻射單元根據(jù)所述總控單元發(fā)送的控制信息生成微波脈沖信號并發(fā)射，所述微波脈沖信號在目標(biāo)區(qū)域形成時、空兩維隨機(jī)特性的輻射場，目標(biāo)區(qū)域中觀測目標(biāo)的散射回波由所述接收單元接收，所述關(guān)聯(lián)成像單元將所述散射回波與所述輻射場進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，得到觀測目標(biāo)的反演圖像；其中，每個輻射天線發(fā)射的所述微波脈沖信號的脈沖周期和脈沖重復(fù)頻率相同，所述微波脈沖信號包括多個隨機(jī)跳頻子脈沖，所述隨機(jī)跳頻子脈沖的頻點(diǎn)為帶寬范圍內(nèi)隨機(jī)選擇，不同輻射天線發(fā)射的所述微波脈沖信號的隨機(jī)跳頻子脈沖碼速不同且跳頻圖案正交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，其特征在于，不同輻射天線發(fā)射的所述微波脈沖信號的隨機(jī)跳頻子脈沖碼速大小值互為質(zhì)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，其特征在于，所述第i個隨機(jī)輻射單元所發(fā)射的隨機(jī)跳頻子脈沖表達(dá)為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，其特征在于，目標(biāo)區(qū)域中？處的時、空兩維隨機(jī)輻射場表示為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，其特征在于，所述接收機(jī)接收到的耦合有觀測目標(biāo)散射信息的散射回波表達(dá)為:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，其特征在于，所述關(guān)聯(lián)成像單元將所述散射回波與所述輻射場進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理的關(guān)聯(lián)成像算法表示為:
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，其特征在于，所述的總控單元包括PLL本振、系統(tǒng)時鐘、隨機(jī)跳頻選擇和碼速控制子單元以及隨機(jī)信號控制和時序控制子單元:所述PLL鎖相環(huán)本振，用于提供所述隨機(jī)輻射單元上變頻和所述接收單元下變頻所需的穩(wěn)定參考本振載波；所述系統(tǒng)時鐘，用于為所述總控單元、隨機(jī)輻射單元和接收機(jī)提供源自同一恒溫晶振的高頻率穩(wěn)定參考時鐘信號；所述隨機(jī)跳頻選擇和碼速控制子單元，用于產(chǎn)生控制跳頻圖案和跳頻周期的直接數(shù)字式頻率合成DDS基帶信號控制字；所述隨機(jī)信號控制和時序控制子單元，用于產(chǎn)生本振載波、隨機(jī)跳頻子脈沖基帶信號波形的控制指令和同步觸發(fā)信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，其特征在于，所述的隨機(jī)輻射單元包括DDS子單元、混頻器子單元、帶通濾波器子單元、射頻功放子單元以及輻射天線:所述DDS子單元，用于在所述隨機(jī)信號控制和時序控制子單元發(fā)送的同步觸發(fā)信號的控制下，利用從所述隨機(jī)跳頻選擇和碼速控制子單元接收到的DDS基帶信號控制字，合成并輸出隨機(jī)跳頻子脈沖的基帶波形信號給所述混頻器子單元；所述混頻器子單元，用于實(shí)現(xiàn)上變頻調(diào)制，使輸入隨機(jī)跳頻子脈沖的基帶信號頻譜搬移到本振載波的頻段上，并輸出隨機(jī)跳頻射頻信號給所述帶通濾波器子單元；所述帶通濾波器子單元，用于為隨機(jī)跳頻射頻信號進(jìn)行濾波；所述射頻功放子單元，用于為隨機(jī)跳頻射頻信號進(jìn)行功率放大，并通過輻射天線發(fā)射出去。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于不同碼速隨機(jī)跳頻的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，其特征在于，所述輻射天線構(gòu)成密集或稀疏天線陣列，所述天線陣列為均勻排布或非均勻排布。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微波凝視關(guān)聯(lián)成像裝置，其特征在于，所述接收單元包括接收天線、射頻子單元以及回波采集子單元:接收天線，用于接收散射回波；射頻子單元，用于對接收的所述散射回波放大與濾波；回波采集子單元，用于對放大與濾波后的所述散射回波采樣；關(guān)聯(lián)成像單元包括回波數(shù)據(jù)優(yōu)化子單元、輻射場演算子單元、關(guān)聯(lián)處理子單元和反演圖像顯示子單元:回波數(shù)據(jù)優(yōu)化子單元，用于對采樣后的所述散射回波數(shù)據(jù)進(jìn)行去冗余和優(yōu)化選擇；輻射場演算子單元，用于計算目標(biāo)區(qū)域的輻射場；關(guān)聯(lián)處理子單元，用于對優(yōu)化后的所述散射回波和輻射場演算子單元演算的輻射場進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理；反演圖像顯示子單元，用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像的重構(gòu)和反演的圖像輸出。
【文檔編號】G01S13/89GK103744078SQ201310743516
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】郭圓月, 王東進(jìn), 田超, 何學(xué)智 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)