本申请涉及一种评估孔径编码成像系统分辨性能的方法和装置，通过获取由待进行分辨性能评估的、采用随机相位编码的孔径编码成像系统对目标进行多次照射得到目标回波信号以及该成像系统的参数数据进行处理，得到成像平面内的辐射场立体方向图以及系统能量噪声比，再根据该系统能量噪声比、高斯分布右尾函数以及预设的分辨错误概率进行计算，得到一阈值常数平面，该常数平面与立体方向图的截面对应的空间变量区间即为该系统的分辨单元，最后根据分辨单元大小对该系统的分辨性能进行评估。采用本方法在对系统进行分辨性能评估时考虑了噪声，使得该评估方案更贴合实际场景。使得该评估方案更贴合实际场景。使得该评估方案更贴合实际场景。
【技术实现步骤摘要】
一种评估孔径编码成像系统分辨性能的方法和装置
[0001]本申请涉及雷达成像
，特别是涉及一种评估孔径编码成像系统的分辨性能的评估方法和测量装置。
技术介绍
[0002]近些年，超材料孔径编码成像系统作为一种新体制成像雷达，为微波前视、凝视高分辨成像提供了高效、经济的解决方案。超材料是指亚波长尺度单元按照一定宏观排列方式形成的人工复合电磁结构，体现出天然电磁材料所不具备的特殊电磁特性，可对电磁波的传播进行灵活调制。孔径编码技术是指通过编码天线对入射编码板的电磁波进行随机调制，使发射通道产生非均匀的电磁波前，在目标区域实现丰富的随机辐射场。随着编码系统形成更加丰富的随机辐射模式，在有限的测量次数下可以采集的目标空间信息越多，利用回波信号和超分辨算法实现超分辨成像的潜力越大。这种成像体制采用超材料作为调制器件，相比相控阵具备成本低、能耗低的优势，同时避免了成像系统横向分辨性能对相对运动的依赖，可以实现前视、凝视成像。因此，超材料孔径编码成像具有造价低、能够前视成像等突出优势，可与传统雷达成像形成优势互补。
[0003]由于方案设计的灵活性和分析过程的复杂性，孔径编码成像在分辨率和成像性能分析的问题上长期以来存在零散化、碎片化和片面化问题，导致该成像体制发展囿于局部，目前主要停留在实验室论证阶段。根据目前的研究成果，超材料孔径编码成像系统的分辨性能受编码信号波形、成像距离、阵列构型、超分辨成像算法等多种因素的影响，不同学者对成像系统分辨性能的分析往往就其中部分因素出发得出局部量化关系，但均未考虑随机噪声的影响，导致应用价值受到限制。
技术实现思路
[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种针对噪声对孔径编码成像系统分辨性能影响性进行量化评估分析的一种评估孔径编码成像系统的分辨性能的评估方法和测量装置。
[0005]一种评估孔径编码成像系统分辨性能的方法，所述方法应用于一孔径编码成像系统中包括：
[0006]获取目标回波信号，该目标回波信号由待进行分辨性能评估的、采用随机相位编码的孔径编码成像系统对目标进行多次照射得到；
[0007]获取所述孔径编码成像系统的参数数据，所述参数数据包括窄带信号的中心频率、阵元间距、阵元数目、所述目标所在平面以及孔径编码天线之间的径向距离；
[0008]对所述参数数据进行处理，得到成像平面内辐射场相关的立体方向图；
[0009]根据所述目标回波信号进行计算，得到系统能量噪声比；
[0010]根据所述系统能量噪声比、高斯分布右尾函数以及预设的分辨错误概率进行计算，得到分辨单元大小；
[0011]在所述立体方向图上根据所述分辨单元大小对该系统的分辨性能进行评估。
[0012]在其中一实施例中，所述对所述参数数据进行处理，得到成像平面内辐射场相关的立体方向图，沿X横向的方向图表示为：
[0013][0014]在上式中，k表示所述窄带信号的中心频率，d表示所述阵元间距，N表示所述阵元数目，R表示所述目标所在平面以及孔径编码天线之间的径向距离。
[0015]在其中一实施例中，根据所述系统能量噪声比、高斯分布右尾函数以及预设的分辨错误概率进行计算得到一个阈值，在所述辐射场相关方向图上获取与该阈值对齐的方向图空间变量区间作为分辨单元大小，沿X方向分辨单元大小采用以下公式：
[0016][0017]在上式中，Δx表示分辨单元大小，F表示所述辐射场相关方向图，Q表示所述高斯分布右尾函数，P
e
表示所述分辨错误概率，ENR表示所述系统能量噪声比。
[0018]一种评估孔径编码成像系统的分辨性能的评估装置，所述装置包括：
[0019]目标回波信号获取模块，用于获取目标回波信号，所述目标回波信号由待进行分辨性能评估的、采用随机相位编码的孔径编码成像系统对目标进行多次照射得到；
[0020]参数数据获取模块，用于获取所述孔径编码成像系统的参数数据，所述参数数据包括窄带信号的中心频率、阵元间距、阵元数目、所述目标所在平面以及孔径编码天线之间的径向距离；
[0021]立体方向图得到模块，用于对所述参数数据进行处理，得到成像平面内辐射场相关的立体方向图；
[0022]系统能量噪声比计算模块，用于根据所述目标回波信号进行计算，得到系统能量噪声比；
[0023]分辨单元大小获取模块，用于根据所述系统能量噪声比、高斯分布右尾函数以及预设的分辨错误概率进行计算，得到分辨单元大小；
[0024]分辨性能评估模块，用于在所述立体方向图上根据所述分辨单元大小对该系统的分辨性能进行评估。
[0025]上述一种评估孔径编码成像系统的分辨性能的评估方法和测量装置，通过获取由待进行分辨性能评估的、采用随机相位编码的孔径编码成像系统对目标进行多次照射得到目标回波信号以及该成像系统的参数数据进行处理，得到成像平面内辐射场相关方向图以及系统能量噪声比，再根据该系统能量噪声比、高斯分布右尾函数以及预设的分辨错误概率进行计算，得到阈值，在立体方向图通过对齐阈值得到空间变量区间作为孔径编码成像系统的分辨单元大小，最后根据分辨单元大小对该系统的分辨性能进行评估。采用本方法在对系统进行分辨性能评估时考虑了噪声，使得该评估方案更贴合实际场景。
附图说明
[0026]图1为一个实施例中孔径编码成像系统的分辨性能评估方法的流程示意图；
[0027]图2为一个实施例中一维线阵孔径编码成像几何的示意图；
[0028]图3为一个实施例中二维线阵孔径编码成像几何的示意图；
[0029]图4为一个实施例中不同随机相位编码方法的一维方向图；
[0030]图5为一个实施例中利用检测器分辨紧邻成像点判决过程示意图；
[0031]图6为一个实施例中错误检测概率的示意图；
[0032]图7为一个实施例中两种假设下检验统计量分布统计结果示意图；
[0033]图8为一个实施例中分辨率估计算法流程示意图；
[0034]图9为一个分辨阈值与出错概率映射关系示意图，其中，左图为理论曲线，右图为蒙特卡洛实验结果；
[0035]图10为一个实施例中成像系统的分辨性能评估装置的结构框图。
具体实施方式
[0036]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0037]针对现有技术中，尚无方案从统计角度考虑信噪比对超材料孔径编码成像系统的影响并提出可量化的方法，提供了一种成像系统的分辨性能评估方法，包括：
[0038]步骤S100，获取目标回波信号，该目标回波信号由待进行分辨性能评估的、采用随机相位编码的孔径编码成像系统对目标进行多次照射得到；
[0039]步骤S110，获取孔径编码成像系统的参数数据，该参数数据包括窄带信号的中心频率、阵元间距、阵元数目、目标所在平面以及孔径编码本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种评估孔径编码成像系统分辨性能的方法，其特征在于，所述方法应用于一孔径编码成像系统中包括：获取目标回波信号，所述目标回波信号由待进行分辨性能评估的、采用随机相位编码的孔径编码成像系统对目标进行多次照射得到；获取所述孔径编码成像系统的参数数据，所述参数数据包括窄带信号的中心频率、阵元间距、阵元数目、所述目标所在平面以及孔径编码天线之间的径向距离；对所述参数数据进行处理，得到成像平面内辐射场相关的立体方向图；根据所述目标回波信号进行计算，得到系统能量噪声比；根据所述系统能量噪声比、高斯分布右尾函数以及预设的分辨错误概率进行计算，得到分辨单元大小；在所述立体方向图上根据所述分辨单元大小对该系统的分辨性能进行评估。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述参数数据进行处理，得到成像平面内辐射场相关的立体方向图，沿X横向的方向图表示为：在上式中，k表示所述窄带信号的中心频率，d表示所述阵元间距，N表示所述阵元数目，R表示所述目标所在平面以及孔径编码天线之间的径向距离。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述系统能量噪声比、高斯分布右尾函数以及预设的分辨错误概率进行计算得到一个阈值，在所述辐射场相...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗成高，马雪妮，王宏强，梁传英，杨琪，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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