【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雷达探测，尤其涉及一种无需模板信号的微波关联成像探测方法。
技术介绍
1、关联探测与关联成像是光学领域研究前沿的新兴热点问题之一，能够实现非定域性探测与成像，一经提出就引起了广泛的讨论和研究。微波关联雷达是借鉴光学强度关联技术而提出的一种雷达新体制和雷达测量技术方法。基于波前随机调制、波束内超分辨的创新思路，通过发射信号的随机调制，使信号幅度、频率、相位、极化等随机起伏和涨落，并在感兴趣的探测区形成具有时间-空间不相关特性的雷达信号覆盖，雷达工作时，记录下各个时刻发射信号的状态，并根据目标距离、方位、多普勒等信息事先生成“探测底版”；待接收到目标回波信号以后，用“探测底版”和目标回波进行关联处理(一种高阶的相关处理)，得到一幅“单帧关联信息图”；最后通过对若干组“单帧关联信息图”平滑处理实现对目标的探测、成像甚至识别，其基本的工作原理如图1所示。
2、考虑到光学关联技术中的量子级的纠缠光子基础，微波雷达在目前的实际条件下难以实现量子级的关联成像，主要是因为微波波段电磁波波长更长，波动性更强，离子性相对较弱。但是，根据经典热光关联成像的原理，微波雷达仍然可以探索一条实现关联雷达探测与成像的可行途径。
3、探索不依赖、且不受限于目标相对运动的微波关联雷达探测与成像技术，与经典微波雷达探测与成像形成互补，将为现有雷达测量与成像技术中对静止/准静止目标以及非合作目标探测、成像、识别等瓶颈问题提供崭新的视角和解决思路。
4、通过借鉴经典热光关联探测与成像的原理，研究微波雷达关联探测与成像技
5、基于时间-空间两维随机辐射场的微波关联成像颠覆了传统实孔径成像通过发射相干信号形成相干辐射场的方法，通过构造时空两维随机辐射场，避免了相干窄波束的合成，从而能够实现对大幅宽场景的凝视成像，另外，根据所构造的时空两维随机辐射场与接收的散射回波做信息处理获得凝视区域内的高分辨反演图像。
6、时间-空间两维随机辐射场保证了可以对目标信息获得多次的不同的观测，通过信息处理将这些不同的观测信息做融合处理，从而获得目标的高分辨图像。因此，该方法相比传统的实孔径直接成像方式，是一种概念上的革新，虽然成像变得更为复杂，但是由于其具有角度超分辨的潜力，因此有望在将来得到更加广泛的研究和发展。
7、传统的雷达成像大多是基于信号流程而得的成像模型，回波建模为成像区域内不同位置处散射点的收发历程的积分。收发天线位置、发射信号带宽等因素决定了所形成的空间谱域的范围大小和填充情况，研究表明，空间谱域的范围受限于发射信号带宽和收发天线阵元形成的阵列构型的尺寸大小。且传统的雷达成像目标图像反演是利用回波信号与发射信号做匹配滤波而得，由此得到的目标空间分辨率由空间谱域范围所决定，因此空间分辨率受限于天线阵列尺寸或谱的带宽。
8、基于信号流程的模型忽略了对雷达与目标相互作用的电磁过程的分析。事实上，雷达成像是一个逆散射问题，接收回波中蕴含了电磁波与目标相互作用的信息，而对这些目标散射信息的提取正是逆散射问题关注的重点。虽然雷达成像与逆散射有很大的联系，但长久以来，将逆散射与雷达成像结合起来的思考和探索却乏善可陈。随着对雷达成像研究的不断深入，近年来已有文献从逆散射的角度考虑雷达成像问题，并逐渐认识到传统雷达成像的分辨率受限于带宽、天线孔径的根本原因在于在对远区目标的成像中，成像系统被近似为一个傅里叶变换系统，釆用的成像方法是基于逆傅里叶变换的反演方法，即匹配滤波方法。
9、基于时间-空间两维随机辐射场的微波关联成像必须从电磁散射的角度出发，充分考虑发射信号形式、阵列构型、天线方向图等的影响而建立。由于时空两维随机辐射场不同于传统的相干辐射场，必须用时域电磁推导方法才能充分描述辐射场的特性。由于辐射场具有时空两维随机变化的特性，因此不同于传统的直接成像方式，需要联合演算所得的时空两维随机辐射场和接收的散射回波进行信息处理(关联)才能获得反演的目标图像。
10、为了获得具有时空二维随机辐射特性的辐射场，研究单位先后提出了二维平面天线阵列辐射随时间变化的随机跳频微波信号的一系列方法，但系统需要凝视探测，为了达到较好的探测效果，所需的信号辐射时间很长。此外，其成像分辨率仍然受限于阵列尺寸，在远距离探测时分辨率仍然较差，难以满足实际应用的需求。为了获得高分辨的探测结果，往往利用压缩感知等新兴信号处理技术实施成像处理，处理过程比较复杂，计算成本和代价很高。
11、研究工作主要集中在实孔径微波凝视关联探测技术上。实孔径的微波关联凝视成像技术，突破了传统孔径限制的角分辨率，但本质上仍然局限于实孔径
，未能充分利用空间及角度分集的自由度。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中存在的不足，本专利技术同时利用稀疏合成孔径和多通道无源信号接收体制，提出一种无需模板信号的微波关联成像探测方法，不同孔径位置和不同接收通道接收的回波数据互相关联，互为模板，无需单独计算经典关联运算所需的参考模板信号，可实现高精度的目标成像探测和定位，操作过程简单，易于实现。通过对若干不同接收位置获取的测量回波实施空间-时间联合关联，重建场景的电磁散射分布。该方法适用于固定或移动的合作及非合作辐射源，适用于任意飞行轨迹或者静止的稀疏接收阵列等非理想探测场景。此外，本专利技术涉及的系统和方法采用无源接收体制，不主动发射电磁波，始终处于电磁静默状态，具有极强的抗干扰能力。
2、为达到上述的设计目的，本专利技术采取的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种无需模板信号的微波关联成像探测方法，包括以下步骤：
4、步骤1：通过对若干不同接收位置获取的测量回波实施空间-时间联合关联，建立目标散射场景与真实地形拓扑曲面以及基于测量回波构建的特殊曲面交线之间的投影联系；
5、步骤2：基于确定的曲面交线投影关系，再利用时间-空间关联运算结果反投影，从而重建目标场景信息。
6、进一步地，步骤1中定义di和dj的时间-空间关联运算为：
7、
8、式中，，di表示接收通道i接收的信号，dj表示接收通道j接收的信号，*表示复共轭，s'是慢时间延迟，＜di,dj＞代表不同通道接收信号的内积运算，t是快时间变量，τ是积分变量，指代的也是快时间，积分函数内用τ，积分的结果用t，s是描述天线轨迹的慢时间变量；使用不同孔径位置之间的时间-空间关联运算结果dij(t,s,s'),s,s'∈[sa,sb],t∈[0,t0],i,j＝1,...,n实施目标场景信息的重建。
9、更进一步地，计算时间-空间关联运算所得信号的期望实质上建立了目标场景信息本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无需模板信号的微波关联成像探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无需模板信号的微波关联成像探测方法，其特征在于，步骤1中定义di和dj的时间-空间关联运算为：
3.根据权利要求2所述的一种无需模板信号的微波关联成像探测方法，其特征在于，时间-空间关联运算所得信号的期望实质上建立了目标场景信息RG(x)与时间-空间关联运算结果dij(t,s,s')之间的投影关系，而期望的计算分以下两种情况：
4.根据权利要求3所述的一种无需模板信号的微波关联成像探测方法，其特征在于，步骤2中，若待重建的目标信息位于地球表面某一个很薄的曲面上，将重建的目标区域划分为不同的网格点z，则根据不同信号通道在不同慢时间采样时刻s和s'对应的孔径位置获得的回波信号进行时间-空间关联运算，按下述步骤可以重建目标场景的信息：
5.一种计算机处理设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器执行所述程序时实现权利要求1-4任一项所述的方法。
6.一种计算机可读存储介质，存储有计
7.一种处理器，其特征在于，处理器用于运行程序，程序运行时执行权利要求1-4任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种无需模板信号的微波关联成像探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无需模板信号的微波关联成像探测方法，其特征在于，步骤1中定义di和dj的时间-空间关联运算为：
3.根据权利要求2所述的一种无需模板信号的微波关联成像探测方法，其特征在于，时间-空间关联运算所得信号的期望实质上建立了目标场景信息rg(x)与时间-空间关联运算结果dij(t,s,s')之间的投影关系，而期望的计算分以下两种情况：
4.根据权利要求3所述的一种无需模板信号的微波关联成像探测方法，其特征在于，步骤2中，若待重建的目标信息位于地球表面某一个很...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹灿斌，冉达，祝新力，罗迪，黎吉顺，贺俊，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：
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