一种基于图像熵的微波测试耦合杂波消除方法技术

本发明专利技术公开的一种基于图像熵的微波测试耦合杂波消除方法，该方法包括：在非暗室条件下，获取待测目标的多个扫频及扫角散射信号；对获取的多个扫频及扫角散射信号分别进行初步去耦合处理；并对上述信号进行逆合成孔径成像处理获取对应的多个散射图像信息；最终以初始状态下待测目标的散射图像信息的图像熵最小化为目标函数，利用优化算法对待测目标的散射点强度进行寻优，获取最优参数，从而获取初始状态下待测目标图像熵最小化逆合成孔径像。本发明专利技术无需事先知晓电磁波传播途径，能够处理复杂结构、区分路径长度重叠的耦合信号和待测设备自身信号；并能够与其它杂波消除方法相结合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波测试
，具体涉及一种基于图像熵的微波测试耦合杂波消除方法。
技术介绍
微波测试中，待测设备所处的环境(包括支架、地面、处于待测设备附近的测试设备)和外部射频干扰均会对测试结果造成重大的影响。因此，在微波测量中常常利用微波暗室来达到屏蔽外部射频干扰和减弱环境和待测设备耦合的效果。但是，微波暗室尤其是大型微波暗室造价昂贵，测试成本很高。在某些情况下，如待测设备较大找不到可以容纳待测设备的暗室，需要在半暗室或者非暗室的情况下对待测设备进行测试。这种情况下，在没有吸波材料涂覆的背景上，电磁波可能产生反射，并进入接收设备对微波测试造成影响。对现有技术进行了国内外数据库的检索，发现现有的耦合杂波消除的方法主要可以分为三类，第一类是时间门方法。该方法通过射线的方法模拟微波信号的传播路径，从而估计由待测设备散射的微波信号到达接收设备的时间窗口，对于时域测试信号将时间窗口之外的接收信号作为耦合杂波去除；对于频域测量数据则采用基于快速傅里叶变换的方法，将频域测试信号通过快速傅里叶变化转换至时域然后再利用时间门截断最后通过逆傅里叶变换获取待测设备的自身散射信号。该方法在区分杂波时，无法处理时间域上无法分离的杂波，其应用范围低于本专利技术所能达到的范围。第二类耦合杂波消除方法是基于矩阵束的方法。该方法将测试数据通过矩阵束的方法表示成多个指数函数的叠加的形式，其中指数部分对应于相位延迟，也即电磁波传播路径长度。该方法在区分杂波时，同样无法处理时间域上无法分离的杂波，其应用范围低于本专利技术所能达到的范围。第三类方法是采用理想冲击响应的方法。该方法将待测设备在非暗室条件下测试信号表示为待测目标本身散射信号与该非暗室测试条件下无目标时理想天线测试信号的卷积。但是该方法针对小型天线辐射测试问题，待测设备尺寸小，其与背景的耦合相对简单，可以用射线模型很好的描述，接收信号到达时间上较易区分，且其辐射方向性具有高增益、窄角度的特点。可以发现，上述三种方法都依赖于待测设备自身散射信号和耦合信号的不同传播路径，及由其造成的在时间域可分离性，而对于较大的待测设备或者传播路径较为复杂的待测设备，耦合信号和待测设备自身散射信号的传播路径虽然不同，但其长度，和对应的传播时间将可能重合，上述方法无法有效消除耦合杂波。因此，提出一种不基于路径信息的耦合杂波消除方法，以实现真实还原在非暗室条件下电磁测试中待测设备的散射信号结果，已经成为本领域中亟待解决的一个技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于图像熵的微波测试耦合杂波消除方法，该方法包括：在非暗室条件下，获取待测目标的多个扫频及扫角散射信号；对获取的多个扫频及扫角散射信号分别进行初步去耦合处理；并对上述信号进行逆合成孔径成像处理获取对应的多个散射图像信息；最终以初始状态下待测目标的散射图像信息的图像熵最小化为目标函数，利用优化算法对待测目标的散射点强度进行寻优，获取最优参数，从而获取初始状态下待测目标图像熵最小化逆合成孔径像。本专利技术无需事先知晓电磁波传播途径，能够处理复杂结构、区分路径长度重叠的耦合信号和待测设备自身信号；并能够与其它杂波消除方法相结合。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于图像熵的微波测试耦合杂波消除方法，其特点是，该耦合杂波消除方法包含：S1，采用微波散射测试方法，在非暗室条件下，根据待测目标与测试系统的高度不同，进行多次测试，获取待测目标的多个扫频及扫角散射信号；S2，采用时间门的方法，对获取的多个扫频及扫角散射信号分别进行初步去耦合处理；S3，对所述步骤S2处理获得的多个信号分别进行逆合成孔径成像处理获取对应的多个散射图像信息；S4，将所述步骤S3获得的每个所述散射图像信息划分为若干子区域，针对该散射图像信息的每个子区域构建基于多个图像特征的协方差矩阵；S5，对所述步骤S4中的每个所述散射图像信息的每个子区域进行协方差相似度评估，找到无法与原始对应散射图像信息子区域对应匹配的子区域集合，则该集合即为该散射图像信息的对应的耦合散射区；S6，对处于每个所述耦合散射区中的散射点强度进行参数化计算；S7，以初始状态下待测目标的散射图像信息的图像熵最小化为目标函数，利用优化算法对待测目标的散射点强度进行寻优，获取最优参数，从而获取初始状态下待测目标图像熵最小化逆合成孔径像；S8，由所述步骤S7获取的图像熵最小化逆合成孔径像获取去耦合后的散射数据。所述步骤S1包含：S1.1，在非暗室条件下，对于初始状态下的待测目标进行微波散射测试，获取初始状态下待测目标的扫频及扫角散射数据S0(f,θ)；S1.2，在非暗室条件下，将待测目标与测试系统同时升高高度hk，进行K次微波散射测试，获取多个扫频及扫角散射数据Sk(f,θ)；其中，f—测试频率，θ--为测试角度，k＝1,...,K。所述步骤S2包含：S2.1，采用时间门的方法，通过待测目标与测试系统的相对位置，利用电磁波传播速度与几何关系计算出待测目标本身散射信号到达测试系统的时间窗[t1,t2]，其中t1=2SminC,t2=2SmaxC;]]>其中Smin为测试系统到目标的最小单程距离，Smax为测试系统到目标的最大单程距离，C为自由空间中电磁波的传播速度；S2.2，经时间门初步去耦合处理后，获取的多个去耦合扫频及扫角散射信号为：Sk'(f,θ)＝Sk(f,θ)·W(t)(1)；其中，k＝0,1,...,K；其中，W(t)为脉冲时间窗函数W(t)=1t∈[t1,t2]0t∉[t1,t2]---(2).]]>所述步骤S3包含：经时间门初步去耦合处理的多个扫频及扫角散射信号Sk'(f,θ)进行合成孔径成像处理得到对应的散射图像信息Ik为：Ik=Σn=1NSk′(f,θ)ej2k(xncosθ+ynsinθ)---(3);]]>其中，k＝0,1,...,K；xn和yn第n个数据点测试系统的x和y方向坐标。所述步骤S4包含：S4.1，将第k个散射图像Ik划分为H个子区域，则第k个散射图像Ik的第e个子区域的图像熵Eke为：Eke=-Σp=1NΣq=1M|Ike(p,q)|2Σp=1NΣq=1M|Ike(p,q)|2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像熵的微波测试耦合杂波消除方法，其特征在于，该耦合杂波消除方法包含：S1，采用微波散射测试方法，在非暗室条件下，根据待测目标与测试系统的高度不同，进行多次测试，获取待测目标的多个扫频及扫角散射信号；S2，采用时间门的方法，对获取的多个扫频及扫角散射信号分别进行初步去耦合处理；S3，对所述步骤S2处理获得的多个信号分别进行逆合成孔径成像处理获取对应的多个散射图像信息；S4，将所述步骤S3获得的每个所述散射图像信息划分为若干子区域，针对该散射图像信息的每个子区域构建基于多个图像特征的协方差矩阵；S5，对所述步骤S4中的每个所述散射图像信息的每个子区域进行协方差相似度评估，找到无法与原始对应散射图像信息子区域对应匹配的子区域集合，则该集合即为该散射图像信息的对应的耦合散射区；S6，对处于每个所述耦合散射区中的散射点强度进行参数化计算；S7，以初始状态下待测目标的散射图像信息的图像熵最小化为目标函数，利用优化算法对待测目标的散射点强度进行寻优，获取最优参数，从而获取初始状态下待测目标图像熵最小化逆合成孔径像；S8，由所述步骤S7获取的图像熵最小化逆合成孔径像获取去耦合后的散射数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像熵的微波测试耦合杂波消除方法，其特征在于，该耦合杂波消除方法包含：
S1，采用微波散射测试方法，在非暗室条件下，根据待测目标与测试系统的高度不同，进行多次测试，获取待测目标的多个扫频及扫角散射信号；
S2，采用时间门的方法，对获取的多个扫频及扫角散射信号分别进行初步去耦合处理；
S3，对所述步骤S2处理获得的多个信号分别进行逆合成孔径成像处理获取对应的多个散射图像信息；
S4，将所述步骤S3获得的每个所述散射图像信息划分为若干子区域，针对该散射图像信息的每个子区域构建基于多个图像特征的协方差矩阵；
S5，对所述步骤S4中的每个所述散射图像信息的每个子区域进行协方差相似度评估，找到无法与原始对应散射图像信息子区域对应匹配的子区域集合，则该集合即为该散射图像信息的对应的耦合散射区；
S6，对处于每个所述耦合散射区中的散射点强度进行参数化计算；
S7，以初始状态下待测目标的散射图像信息的图像熵最小化为目标函数，利用优化算法对待测目标的散射点强度进行寻优，获取最优参数，从而获取初始状态下待测目标图像熵最小化逆合成孔径像；
S8，由所述步骤S7获取的图像熵最小化逆合成孔径像获取去耦合后的散射数据。
2.如权利要求1所述的基于图像熵的微波测试耦合杂波消除方法，其特征在于，所述步骤S1包含：
S1.1，在非暗室条件下，对于初始状态下的待测目标进行微波散射测试，获取初始状态下待测目标的扫频及扫角散射数据S0(f,θ)；
S1.2，在非暗室条件下，将待测目标与测试系统同时升高高度hk，进行K次微波散射测试，获取多个扫频及扫角散射数据Sk(f,θ)；
其中，f—测试频率，θ--为测试角度，k＝1,...,K。
3.如权利要求2所述的基于图像熵的微波测试耦合杂波消除方法，其特征在于，所述步骤S2包含：
S2.1，采用时间门的方法，通过待测目标与测试系统的相对位置，利用电磁波传播速度与几何关系计算出待测目标本身散射信号到达测试系统的时间窗[t1,t2]，其中其中Smin为测试系统到目标的最小单程距离，Smax为测试系统到目标的最大单程距离，C为自由空间中电磁波的传播速度；
S2.2，经时间门初步去耦合处理后，获取的多个去耦合扫频及扫角散射信号为：
Sk'(f,θ)＝Sk(f,θ)·W(t)(1)；
其中，k＝0,1,...,K；
其中，W(t)为脉冲时...

【专利技术属性】
技术研发人员：林云，高鹏程，梁子长，郭良帅，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31