多发多收雷达的折射光路确定方法和成像方法技术

本发明专利技术提供了一种多发多收雷达的折射光路确定方法。该多发多收雷达的折射光路确定方法包括：根据雷达的探测剖面区域，在预设坐标系中得到雷达成像的范围矩阵，范围矩阵中包括多个散射体；针对每一个散射体，计算与散射体对应的单侧光程信息，得到多个散射体的单侧光程信息；以及根据多个散射体的单侧光程信息，确定折射光路；其中，单侧光程信息为电磁波从天线位置传播到散射体的时间延迟信息；与散射体对应的单侧光程信息包括与散射体对应的每个天线的单侧光程信息。本发明专利技术还提供了一种成像方法。像方法。像方法。

【技术实现步骤摘要】
多发多收雷达的折射光路确定方法和成像方法


[0001]本专利技术涉及数据处理领域，更具体地涉及一种多发多收雷达的折射光路确定方法和成像方法。

技术介绍

[0002]多发多收的阵列式探地雷达是通过使用多个接收天线和发射天线组成天线阵列，形成多个基线对次表层进行探测的雷达探测方式。相较于传统单发单收的探测方式，阵列式雷达可以在一次探测中获取多基线的探测数据，从而在条件有限的情况下完成对相关区域的探测。
[0003]月壤结构探测仪(LRPR，Lunar Regolith Penetrating Radar)是一种典型的阵列式探地雷达。该雷达搭载于嫦娥五号着陆器，是首次应用在地外天体探测领域的阵列式探地雷达。LRPR搭载于嫦娥五号着陆器底部，受限于着陆器系统不可自主在月表移动的特性，LRPR需要保持静止在月面进行探测，因此LRPR采用十二个超宽带Vivaldi天线构成多发多收的天线阵列。这其中第一至第十号天线呈直线分布，第十一号天线和前十号天线共水平面(高度相同)，第十二号天线则是单独位于另一个高度。在同一时间，系统可以选择任意两个天线结对进行发射、接收，通过对收发天线排列组合，共可以获取132条基线，一次对天线阵列下方区域的月球次表层结构的探测和成像。
[0004]普通的单发单收探地雷达进行探测时，天线之间的相对几何关系时不变的，雷达对一片区域的探测是通过移动雷达本身达成的。固定的天线相对位置使得雷达图各个单道数据的时间延迟代表的意义是相同的，也就是说，不同单道数据的相同的时间延迟对应的是雷达不同探测位置的相同深度的探测信息。因此，此时若直接将单道数据排列成雷达图，就可以获得直观的次表层结构信息。有别于这种普通的雷达图，由于月壤结构探测仪多发多收、天线分布不均匀的特性，其单道数据之间收发天线的几何关系不同，使得各单道数据时间延迟和次表层散射体位置的关系不确定。在进行雷达探测后，为获取人可以解读的次表层结构图，还需要对雷达探测数据进行成像处理。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本专利技术提供了一种多发多收雷达的折射光路确定方法和成像方法。
[0006]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种多发多收雷达的折射光路确定方法，包括：根据雷达的探测剖面区域，在预设坐标系中得到雷达成像的范围矩阵，所述范围矩阵中包括多个散射体；针对每一个散射体，计算与散射体对应的单侧光程信息，得到多个散射体的单侧光程信息；以及根据所述多个散射体的单侧光程信息，确定折射光路；其中，所述单侧光程信息为电磁波从天线位置传播到散射体的时间延迟信息；所述与散射体对应的单侧光程信息包括与散射体对应的每个天线的单侧光程信息。
[0007]根据本专利技术的实施例，所述预设坐标系是通过以下方式得到的：设定所述雷达所
探测区域的真空与土壤分层模型；以及基于所述真空与土壤分层模型，根据探测区域和天线位置建立所述预设坐标系。
[0008]根据本专利技术的实施例，所述多发多收雷达的折射光路确定方法还包括：基于光程最短原理计算所述与散射体对应的单侧光程信息。
[0009]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种成像方法，包括：获取折射光路，所述折射光路包括光程信息的集合，所述光程信息包括与每个天线对应的单侧光程信息；根据所述光程信息的集合，确定多个电磁波的传播延迟信息；根据所述多个电磁波的传播延迟信息，得到对齐后的多个散射体信号；以及根据所述对齐后的多个散射体信号，利用交叉相关的方式，生成目标图像；其中，所述折射光路是利用本专利技术提供的方法得到的。
[0010]根据本专利技术的实施例，所述根据所述多个电磁波的传播延迟信息，得到对齐后的多个散射体信号，包括：根据所述总时间延迟进行补偿对齐处理，得到对齐后的多个散射体信号。
[0011]根据本专利技术的实施例，所述根据所述对齐后的多个散射体信号，利用交叉相关的方式，生成目标图像包括：根据所述对齐后的多个散射体信号，利用交叉相关的方式，得到每一个散射体在范围矩阵中的亮度信息；以及根据所述亮度信息，生成目标图像。
[0012]本专利技术的第三方面提供了一种多发多收雷达的折射光路确定装置，包括：第一获得模块，用于根据雷达的探测剖面区域，在预设坐标系中得到雷达成像的范围矩阵，所述范围矩阵中包括多个散射体；第二获得模块，用于针对每一个散射体，计算与散射体对应的单侧光程信息，得到多个散射体的单侧光程信息；以及第一确定模块，用于根据所述多个散射体的单侧光程信息，确定折射光路；其中，所述单侧光程信息为电磁波从天线位置传播到散射体的时间延迟信息；所述与散射体对应的单侧光程信息包括与散射体对应的每个天线的单侧光程信息。
[0013]本专利技术的第四方面提供了一种成像装置，包括：第一获取模块，用于获取折射光路，所述折射光路包括光程信息的集合，所述光程信息包括与每个天线对应的单侧光程信息；第二确定模块，用于根据所述光程信息的集合，确定多个电磁波的传播延迟信息；对齐处理模块，用于根据所述多个电磁波的传播延迟信息，得到对齐后的多个散射体信号；以及生成图像模块，用于根据所述对齐后的多个散射体信号，利用交叉相关的方式，生成目标图像；其中，所述折射光路是利用本专利技术提供的装置得到的。
[0014]本专利技术的第五方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述公开的方法。
[0015]本专利技术的第六方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述公开的方法。
附图说明
[0016]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0017]图1示意性示出了根据本专利技术实施例的多发多收雷达的折射光路确定方法的流程图；
[0018]图2示意性示出了根据本专利技术实施例的时间延迟信息的示意图；
[0019]图3示意性示出了根据本专利技术实施例的成像方法的流程图；
[0020]图4A示意性示出了根据本专利技术实施例的雷达成像时使用的原始数据的示意图；
[0021]图4B示意性示出了根据本专利技术实施例的目标图像的示意图；
[0022]图5示意性示出了根据本专利技术实施例的多发多收雷达的折射光路确定装置的结构框图；
[0023]图6示意性示出了根据本专利技术实施例的成像装置的结构框图以及
[0024]图7示意性示出了根据本专利技术实施例的适于实现多发多收雷达的折射光路确定方法和/或成像方法的电子设备的方框图。
具体实施方式
[0025]以下，将参照附图来描述本专利技术的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本专利技术实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多发多收雷达的折射光路确定方法，包括：根据雷达的探测剖面区域，在预设坐标系中得到雷达成像的范围矩阵，所述范围矩阵中包括多个散射体；针对每一个散射体，计算与散射体对应的单侧光程信息，得到多个散射体的单侧光程信息；以及根据所述多个散射体的单侧光程信息，确定折射光路；其中，所述单侧光程信息为电磁波从天线位置传播到散射体的时间延迟信息；所述与散射体对应的单侧光程信息包括与散射体对应的每个天线的单侧光程信息。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预设坐标系是通过以下方式得到的：设定所述雷达所探测区域的真空与土壤分层模型；以及基于所述真空与土壤分层模型，根据探测区域和天线位置建立所述预设坐标系。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于光程最短原理计算所述与散射体对应的单侧光程信息。4.一种成像方法，包括：获取折射光路，所述折射光路包括光程信息的集合，所述光程信息包括与每个天线对应的单侧光程信息；根据所述光程信息的集合，确定多个电磁波的传播延迟信息；根据所述多个电磁波的传播延迟信息，得到对齐后的多个散射体信号；以及根据所述对齐后的多个散射体信号，利用交叉相关的方式，生成目标图像；其中，所述折射光路是利用权利要求1至3任一项所述的多发多收雷达的折射光路确定方法得到的。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述单侧光程信息包括发射侧的光程信息和接收侧的光程信息；所述根据所述光程信息的集合，确定多个电磁波的传播延迟信息，包括：针对任一个电磁波，根据发射侧的光程信息和接收侧的光程信息，计算所述任一个电磁波的总时间延迟；以及将所述总时间延迟作为所述任一个电磁波的传播延迟信息。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述根据所述多个电磁波的传播延迟信息，得到对齐后的多个散射体信号，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗煜，苏彦，李春来，戴舜，周建锋，孔德庆，朱新颖，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：