基于时空两维随机辐射场的微波凝视关联成像初探

【摘要】在本论文中,微波凝视成像指的是在雷达平台与目标相对静止不动的情况下,通过雷达辐照得到目标图像的成像方式。传统微波凝视成像的分辨率受限于天线孔径,波束覆盖范围内的目标无法得到分辨。因此,本论文探索并提出了一种新的微波凝视成像方法,以获取波束覆盖范围内目标更多的信息,从而实现超越波束分辨限制的目标成像。传统微波凝视成像雷达无法实现波束内分辨的原因可以归结于波束内辐射场分布缺乏差异性的变化,即传统微波凝视成像不同时刻的辐射场空间分布之间保持一致,因此仅能构造单个独立的观测方程获取目标成像信息。而通过时空两维随机辐射场的设计,可以构造多个独立观测方程,即可获得波束内的目标分辨信息。根据该思想,本文提出了微波凝视关联成像的新方法。不同时刻的观测之间存在一定的交叠,需联合已知的时空两维随机辐射场与接收回波进行关联处理,即可实现耦合目标信息的分离提取,从而实现超越传统波束分辨的目标成像。对理想时空两维随机辐射场下的微波凝视关联成像推导、分析以及相应的仿真验证了新方法的可行性。在微波凝视关联成像的研究中,时空两维随机辐射场的空间差异性是关键,它不仅决定了后续关联处理后所能获得的成像分辨率,同时也是微波凝视成像系统中辐射源设计的依据。因此,本论文以此为中心进行了初步的探索。第三章对时空两维随机辐射场空间差异性与口面场统计特性进行了研究,并通过仿真获得了关于不同参数条件下辐射场空间相干度以及辐射场矩阵秩变化关系的初步结论。第四章则推导了微波凝视关联成像中目标信息的提取方法,并从矩阵方程以及成像系统这两个等价的角度,分别定义了微波凝视关联成像的分辨率描述方法。其中,从矩阵方程的角度,利用微波凝视关联成像独立辐射场样本数作为中间量定义了分辨率,而从成像系统角度,则综合考虑到微波凝视关联成像等效点扩散函数的全局特性,提出了新的分辨率定义。第五章针对基于时空两维随机辐射场的微波凝视关联成像存在时间同步精度要求高以及辐射场非稳态变化的难题,探索并提出了一种对时间同步精度要求较低的新的成像方法——基于分时积累的微波凝视关联成像方法。
【作者】马远鹏；
【导师】王东进；
【作者基本信息】中国科学技术大学，电磁场与微波技术，2013，博士
【关键词】微波凝视成像；时空两维随机辐射场；关联处理；整体分辨率；分时积累；

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