半全息曲面阵列快速成像方法与流程

技术特征：
1.一种半全息曲面阵列快速成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：确定半全息曲面阵列的两个互不相同的扫描属性参数值；步骤二：对阵列信号进行曲面相位补偿；步骤三：根据上述两个互不相同的扫描属性参数值对阵列信号进行聚焦相位加权；步骤四：根据上述两个互不相同的扫描属性参数值对阵列信号进行扫描相位加权；步骤五：对阵列信号进行幅度加权；步骤六：采用高效并行算法，对阵列信号进行快速成像处理；步骤七：根据上述两个互不相同的扫描属性参数值对像场进行坐标反演。2.根据权利要求1所述的快速成像方法，其特征在于，步骤一中所述确定半全息曲面阵列的两个互不相同的扫描属性参数值，包括：在半全息曲面阵列系统中，阵列在不同方向的扫描属性参数η
x
、η
y
的取值不同；若阵列某一方向的阵列单元同时发射和接收目标信号，则选择该方向的扫描属性参数η
x
或η
y
的值为1；若阵列某一方向的阵列单元依次发射和接收目标信号，则选择该方向的扫描属性参数η
x
或η
y
的值为2。3.根据权利要求2所述的快速成像方法，其特征在于，步骤二中所述对阵列信号进行曲面相位补偿，其计算公式为：其中，j为虚数单位，e为欧拉常数，s0为阵列回波信号，s1为曲面相位补偿后的阵列信号，φ
c
为曲面相位补偿系数；其中，曲面相位补偿系数的计算公式为：φ
c
＝2kz；其中，为波数，λ为波长，π为圆周率，z表示曲面阵列单元z方向的直角坐标。4.根据权利要求3所述的快速成像方法，其特征在于，步骤三中所述根据上述两个互不相同的扫描属性参数值对阵列信号进行聚焦相位加权，其计算公式为：其中，s2为聚焦相位加权后的阵列信号，为阵列x方向的聚焦相位加权值，为阵列y方向的聚焦相位加权值；其中，阵列x方向的聚焦相位加权值的计算方法如下：阵列y方向的聚焦相位加权值的计算方法如下：其中，r为目标斜距，(x，y)为曲面阵列单元的坐标。5.根据权利要求4所述的快速成像方法，其特征在于，步骤四中所述根据上述两个互不
相同的扫描属性参数值对阵列信号进行扫描相位加权，其计算公式为：其中，s3为扫描相位加权后的阵列信号，为阵列x方向的扫描相位加权值，为阵列y方向的扫描相位加权值；其中，阵列x方向的扫描相位加权值的计算方法如下：阵列y方向的扫描相位加权值的计算方法如下：其中，(θ
ζ
，θ
ξ
)为成像系统的中心视角方向对应的角度坐标，符号sin表示正弦函数。6.根据权利要求5所述的快速成像方法，其特征在于，步骤五中所述对阵列信号进行幅度加权，其计算公式为：s4＝s3a；其中，s4为幅度加权后的阵列信号，a为幅度加权系数；所述幅度加权的方法包括均匀分布、余弦加权、汉明窗、taylor分布、切比雪夫分布及混合加权方法。7.根据权利要求6所述的快速成像方法，其特征在于，步骤六中所述采用高效并行算法，对阵列信号进行快速成像处理，其计算公式为：其中，q为快速成像处理获得的谱域像，ω
δ
、ω
σ
为谱坐标，符号表示高效并行算法函数；所述高效并行算法包括fft、ifft、非均匀fft、稀疏fft方法。8.根据权利要求7所述的快速成像方法，其特征在于，步骤七中所述根据上述两个互不相同的扫描属性参数值对像场进行坐标反演，包括：对高效并行算法获得的像场进行坐标解算，并对像场进行坐标反演，获得真实目标的分布情况；其中：对于ifft类的高效并行算法，像场扫描角坐标计算公式为：对于fft类的高效并行算法，像场扫描角坐标计算公式为：其中，θ
δ
、θ
σ
分别为x方向和y方向的像场扫描角坐标，δ
x
、δ
y
分别为阵列单元x方向和y方向的单元间距，符号sin-1
表示反正弦函数；
像场的直角坐标计算公式为：其中，δ、σ分别为x方向和y方向的像场直角坐标，符号tan表示正切函数，v为成像平面到阵列所在平面的距离。9.根据权利要求1所述的快速成像方法，其特征在于，设置阵列单元间距以避免出现成像混叠现象；当阵列单元实际间距不满足上述条件时，采用插值方法对数据进行处理以保证满足成像无混叠条件。10.一种半全息曲面阵列快速成像方法，其特征在于，所述快速成像方法用于远距离成像，包括：适用于远距离成像的计算公式为：采用如权利要求7所述的高效并行算法计算像场，通过一次运算获得宽视角范围内的目标分布情况。11.权利要求1-10任一项所述的快速成像方法在光学成像、微波成像、雷达探测、声呐、超声成像以及基于声、光、电、磁的目标探测、成像识别、无线通信领域中的应用。

技术总结
本发明涉及以声、光、电、磁为媒介的目标探测、成像识别、无线通信技术领域，具体涉及一种半全息曲面阵列快速成像方法及其在上述各领域中的应用。本方法包括确定半全息曲面阵列的两个互不相同的扫描属性参数值，对阵列信号进行曲面相位补偿，根据扫描属性参数值依次对阵列信号进行聚焦相位加权、扫描相位加权、幅度加权，采用高效并行算法对阵列信号进行成像处理，对像场进行坐标反演。本方法可实现具有混合阵列属性的半全息曲面阵列的快速成像，适用于各种不规则曲面阵列以及共形阵列，此外，本方法还具有兼容性好、运算量小、成像效果佳、硬件成本低、成像速度快等优点。成像速度快等优点。成像速度快等优点。


技术研发人员：张继康 张继龙 姚广锋 王栋 杨洲 赵春秋 俞智雯 张梓青 张鑫 张艺恒 宋雨花 俞晓琳
受保护的技术使用者：苏州威陌电子信息科技有限公司
技术研发日：2022.05.25
技术公布日：2022/9/2