[发明专利]一种用于被动合成孔径成像仪系统的快速标定方法

说明书

本发明公开了一种用于被动合成孔径成像仪系统的快速标定方法：利用辐射亮温已知的辐射面源，通过测量辐射面源在两种不同辐射亮温条件下的外辐射信号，建立测量电压与场景辐射亮温之间的定量关系；再通过对信号源辐射的点频信号进行测量，得到系统各接收通道间的幅相偏差项；通过对非相关辐射面源进行测量，获得系统各接收通道间的加性偏差项，最终根据测量得到的幅相偏差、加性偏差完成对被动合成孔径成像仪系统的标定。本发明相比外辐射式标定方法不需要测量被动合成孔径成像仪系统的空间冲击响应，仅对辐射面源进行测量，测试工作量小、操作简便易行，相比注入式标定方法，降低了对系统硬件的要求，有效解决了注入式标定方法对被动合成孔径成像仪系统标定的局限性。

技术领域

本发明涉及用于人体安检的成像探测技术领域，尤其是一种用于被动合成孔径成像仪系统的快速标定方法。

背景技术

被动合成孔径成像仪系统是一种无源(被动)传感器，利用多个小口径天线组成一定形式的稀疏孔径阵列，通过接收测量场景中物体自身辐射的微波信号并进行综合处理，得到等效于一个大口径天线对测量场景的观测结果。被动合成孔径成像仪的基本单元是二元干涉仪，下面以二元干涉仪为例(如图1所示)，给出被动合成孔径成像仪的测量输出模型。

假设天线1、2的坐标位置分别为(x₁，y₁，0)、(x₂，y₂，0)，目标处于二元干涉仪的远场，目标相对坐标原点的方位俯仰角为(φ，θ)。

接收通道1、2接收到的信号表示为

其中s(t)是场景目标信号，l(t)是由通道器件(如本振源)泄露的偏置信号，φ₁、φ₂分别是通道1、2的初始相位值，A₁、A₂分别是通道1、2的幅度值，n₁(t)、n₂(t)分别是通道1、2的噪声。

对通道1、2接收信号进行互相关运算，相关结果表示为

由于目标信号s(t)、通道器件(如本振源)泄露的偏置信号l(t)以及通道噪声信号n₁(t)、n₂(t)是非相关的，因此式(6)简化为：

其中，u＝(x₁-x₂)/λ，v＝(y₁-y₂)/λ，λ为系统工作波长，Δφ₁₂＝φ₁-φ₂，为接收通道1、2的初始相位偏差。P_s、P_l分别为目标信号、通道器件(如本振源)泄露信号的功率。P_s＝k·T(ξ,η)·B，P_l＝k·T_l·B，k为波尔兹曼常数1.38×10^-23，B为接收通道工作带宽，T(ξ,η)为测量场景的辐射亮温分布，T_l为通道器件(如本振源)泄露信号的等效辐射亮温。

将式(7)进一步表示为一般形式：

V_ij＝G_ij·T(ξ,η)+V_{ij_l} (8)

其中，V_ij表示系统接收通道i、j的互相关测量数据，G_ij表示接收通道i、j的幅相因子，具体表示式为V_{ij_l}为接收通道i、j的加性偏差项，其表达式为该项偏差主要由通道器件如本振源泄露信号而引入的。

被动合成孔径成像仪通过利用不同基线长度的干涉仪对场景的测量结果，实现对测量场景辐射亮温分布T的重建，具体表达式为：