[发明专利]一种基于柱面MIMO面阵的成像系统及成像方法

权利要求书

1.一种基于柱面MIMO面阵的成像系统，其特征在于，所述系统包括：多个弧线MIMO线阵和多个母线MIMO线阵，所述多个弧线MIMO线阵和多个母线MIMO线阵张成二维柱面MIMO面阵；其中，所述弧线MIMO线阵和所述母线MIMO线阵均包括发射天线和接收天线；

其中，当所述发射天线在所述弧线MIMO线阵方向呈满采样等角度间隔分布，在所述母线MIMO线阵方向呈欠采样等间隔分布；所述接收天线在所述弧线MIMO线阵方向呈欠采样等角度间隔分布，在所述母线MIMO线阵方向呈满采样等间隔分布时，所述发射天线在相邻两个接收天线间沿着所述弧线MIMO线阵的弧线方向呈等角度间隔分布；所述接收天线在相邻两个发射天线间沿着所述母线MIMO线阵的母线方向呈等间隔分布；

当所述发射天线在所述弧线MIMO线阵方向呈欠采样等角度间隔分布，在所述母线MIMO线阵方向呈满采样等间隔分布；所述接收天线在所述弧线MIMO线阵方向呈满采样等角度间隔分布，在所述母线MIMO线阵方向呈欠采样等间隔分布时，所述接收天线在相邻两个发射天线间沿着所述弧线MIMO线阵的弧线方向呈等角度间隔分布；所述发射天线在相邻两个接收天线间沿着所述母线MIMO线阵的母线方向呈等间隔分布。

2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述发射天线分时发射射频信号；

针对每个发射天线发射射频信号时，所有的接收天线同时接收反射的回波信号。

3.根据权利要求2所述的成像系统，其特征在于，所述回波信号是一个五维向量s(k,θ_T,θ_R,z_T,z_R)，其中，k为收发波数维度，θ_T为弧线方向上发射天线位置，θ_R为弧线方向上接收天线位置，z_T为高度方向上发射天线位置，z_R为高度方向上接收天线位置。

4.一种基于柱面MIMO面阵的成像方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-3中任一项所述的成像系统，所述方法包括：

将接收天线接收的回波信号s(k,θ_T,θ_R,z_T,z_R)在θ_T方向、θ_R方向和z方向分别进行傅里叶变换得到其中，k为收发波数维度，θ_T为弧线方向上发射天线位置，θ_R为弧线方向上接收天线位置，z_T为高度方向上发射天线位置，z_R为高度方向上接收天线位置，并对进行匹配滤波，其中，ξ_T、ξ_R、和分别是θ_T方向、θ_R方向和z方向的傅里叶变换结果；

对经匹配滤波的信号在角度频率方向进行傅里叶逆变换，并对收发波数维度k进行升维与解耦合得到其中，和分别是收发波数维度k在柱面坐标下的发射天线方向和接收天线方向的波数维度；

对进行两次二维插值得到根据所述收发波数维度k进行降维得到G(k_x,k_y,k_z)，其中，k_x、k_y和k_z分别是收发波数维度k在直角坐标系下的x、y、z方向的分量；其中，k_x、k_y和k_z分别是收发波数维度k在直角坐标系下的x、y、z方向的分量；和为发射天线方向的波数维度在直角坐标系下分别在x方向和y方向的投影；和为接收天线方向的波数维度在直角坐标系下分别在x方向和y方向的投影；将G(k_x,k_y,k_z)进行三维傅里叶逆变换得到基于柱面MIMO面阵的成像结果g(x,y,z)。

5.根据权利要求4所述的成像方法，其特征在于，所述对进行两次二维插值得到包括：

循环θ_R、和变量，在每次循环中对所述和θ_T进行二维插值得到

循环所述k_xT、k_yT、和变量，在每次循环中对所述和θ_R进行二维插值得到

其中，和为发射天线方向的波数维度在直角坐标系下分别在x方向和y方向的投影；和为接收天线方向的波数维度在直角坐标系下分别在x方向和y方向的投影。