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专利号: 2017108209019
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.综合孔径投影辐射的系统成像方法,其特征在于包括以下操作步骤:步骤1:构建一维线性稀疏阵列排列方式的扫描天线阵,将其固定于圆周扫描平台上,使其可按固定步进角度对目标场景进行旋转扫描;

步骤2:利用一维综合孔径成像方法—傅里叶变换法,从步骤1的稀疏阵列观测数据中反演出二维场景的1D投影曲线,所述的二维场景的1D投影图像的获取过程为:根据综合孔径探测原理,对于特定旋转角的线性阵列,其阵元(c,l)互相关测得可见度函数为:式中,<·>为时间积分操作,T为目标场景的亮温图,F()为阵元天线方向图,指数项即为综合孔径成像的关键——波程差ΔR;将其中 经泰勒展开并化简可得:在阵列投影坐标XrOYr下引入空域坐标u=k(Xl-Xc)/R,v=k(Yl-Yc)/R=0后,可得:其中,θα为阵列天线的旋转角, 为近场相位补偿项,(xr,yr)为目标在旋转投影坐标XrOYr下的方位坐标; 即为θα角度下的阵列天线测得的投影曲线,可见投影曲线中的每一个点均是由多个具有相同yr坐标的点相互叠加而形成的,称该曲线为1D投影曲线;

步骤3:将步骤2中二维场景的1D投影曲线按其测量角度排列,绘制综合孔径投影辐射计的角度-方位图,绘制综合孔径投影辐射计的角度-方位图的具体操作过程如下:对不同旋转角θα下的1D投影曲线进行分析,识别1D投影曲线中的各个点目标,以实现目标场景的二维成像观测,目标Si的投影坐标xri可表示为:xri(θa)=Ricos(θa+θi) θi=arctan(xi/yi)式中,目标Si的极坐标Ri和θi均为定值,其投影坐标xri仅随旋转角θα变化,故将不同角度的1D投影曲线按角度排列后可得到角度-方位图,点目标Si的变化曲线将满足余弦曲线分布;

步骤4:利用余弦匹配算法对步骤3中的综合孔径投影辐射计的角度-方位图中进行数据提取,获取目标场景的亮温图。

2.根据权利要求1所述的综合孔径投影辐射的系统成像方法,其特征在于所述步骤1采用16阵元线性稀疏阵列方式,组成扫描天线阵。

3.根据权利要求1所述的综合孔径投影辐射的系统成像方法,其特征在于所述步骤4中所述的余弦匹配算法提取目标场景亮温图像的具体实现方式如下:(1)初始化亮温图TB和二值图像Tsi,其图像维度与角度方位图Tao一致(M,N);

(2)绘制目标Si对应的角度方位图Tsi.,即按下式对Tsi(m,n)进行更新:式中,Ri=mi*ΔR,θi=ni*Δθ为目标Si对应的极坐标,其中(mi,ni)为目标Si在图像TB中的行标和列标;

(3)计算图像Tsi与图像Tao的相关性,并更新TB的像素值,TB(mi,ni)=mean[Tsi.*Tao],其中<.*>为矩阵点乘法操作;

(4)重复步骤(2)、(3),直到所有目标Si,其中i=1,2,…M·N,均被提取出来,此时的图像TB即为目标场景的亮温图。

4.根据权利要求3所述的综合孔径投影辐射的系统成像方法,其特征在于所述步骤4中TB(mi,ni)与目标Si的亮温值T(mi,ni)之间的关系用如下公式表示:其中,∈表示包含关系,表示非包含关系,在上述余弦匹配法中,第二项近似为图像T的均值,即 并且该值不随目标Si变化而改变。

5.综合孔径投影辐射计,其特征在于该综合孔径投影辐射计能够实现上述任一权利要求所述的综合孔径投影辐射的系统成像方法。