一种基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法.pdf

本发明公开了一种基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法，该方法通过联合微波辐射场与所接收散射回波的二阶强度关联，使得原本耦合在一起的目标信息分离开来，从而在凝视情况下重构高分辨目标像；与随机辐射场一阶分布相比，其观测空间不同位置二阶强度分布的时间变化率大幅减小，因此该成像方法可有效消除微波一阶关联成像中的辐射场相位敏感问题，并极大地降低关联成像对硬件系统同步误差的要求，为微波凝视关联高分辨率成像雷达的实际工程应用提供了一条可行的途径。

1.  一种基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法，其特征在于，该方法包括：
将构建的时、空随机辐射源置于目标观测区域中形成时、空随机辐射场；
计算并存储所述时、空随机辐射场的场强信息，以及接收散射场回波的场强信息；
将时、空随机辐射场的场强信息与散射场回波的场强信息进行场强强度关联处理， 实现目标强度散射信息的解耦；从而在凝视情况下，重构目标图像。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建的时、空随机辐射源为由多 阵元、多相位中心辐射构成的雷达天线阵列；
雷达天线阵列在空间上满足非均匀、无规律的随机分布，且辐射的信号是非相关的 随机信号；
同一雷达天线在不同时刻的发射信号之间是相互正交的，且不同雷达天线同一时刻 发射信号之间也是相互完全正交的；发射正交信号相关函数满足：
∫ S ( r → i T , t ) S * ( r → j T , t - τ ) dt = δ ( i - j , τ ) ; ]]>
其中，分别为第i和第j个雷达天线在时刻t发射的随机信号波形，S* 表示数学领域的复共轭，分别为第i和第j个雷达天线的空间位置矢量，τ为信号 任意的延迟时间，δ(i-j,τ)为冲击响应函数。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述计算并存储所述可预置的时、 空随机辐射场的场强信息，以及接收散射场回波的场强信息包括：
所述时、空随机辐射源在目标观测区域中形成时、空随机辐射场，所有不同分辨单 元瞬时辐射场强度分布构成一个时、空二维矩阵，利用成像系统通过辐射场演算模型对 辐射场强度分布的二维矩阵向量进行预置、演算和存储；
所述时、空随机辐射场与观测目标相互作用形成散射场回波，利用接收机所接收的 不同采样时刻散射场强度构成一维矩阵向量。

4.  根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
将所述观测目标区域被离散化为N个目标分辨单元，其中N＝P×Q，P为目标区域的 横向分辨单元数，Q为目标区域的纵向分辨单元数，观测目标后向散射系数向量矩阵为 其中，为第n个目标分辨单元位置矢量，n＝1,2,...,N， 为目标分辨单元处后向散射系数；则上述时、空随机辐射源在t时刻目标观测空间 形成的随机辐射场表示为：
E rad ( t , r → n ) = Σ k = 1 K S ( r → k T , t - | r → n - r → k T | / c ) F k ( r → n - r → k T ) 4 π | r → n - r → k T | , ]]>
其中，k＝1,2,...K，K为所述辐射源的雷达天线阵列天线总数，为第k个雷达天线的 空间位置矢量，表示第k个雷达天线的幅度、相位方向图空间因子，c为光 速；
目标空间随机辐射场的瞬时强度分布定义为：
I rad ( t , r → n ) = E rad ( t , r → n ) · E rad * ( t , r → n ) ; ]]>
其中，表示随机辐射场复共轭；
将总的成像观测时间T划分为M个观测采样时刻，则目标观测区域中随机辐射场强度 分布构成的时、空二维矩阵向量为：
I rad = I rad ( t 1 , r 1 ) I rad ( t 1 , r 2 ) . . . I rad ( t 1 , r N ) I rad ( t 2 , r 1 ) I rad ( t 2 , r 2 ) I rad ( t 2 , r N ) . . . . . . I rad ( t M , r 1 ) I rad ( t M , r 2 ) . . . I rad ( t M , r N ) , ]]>
其中，第m行第n列I^rad(t_m,r_n)表示第m个采样时刻t_m目标分辨单元处的瞬时辐射 场强度分布，m＝1,2,...,M；
接收机位置矢量处的目标回波散射场分布表示为：
E sca ( t , r → s R ) = Σ k = 1 k Σ n = 1 N σ ( r → n ) F k ( r → n - r → k T ) ( 4 π ) 2 · | r → n - r → k T | · | r → k T - r → s R | S ( r → k T , t - | r → n - r → k T | + | r → k T - r → s R c ) ; ]]>
则接收的散射场回波瞬时强度定义为：
I sca ( t , r → s R ) = E sca ( t , r → s R ) · E sc a * ( t , r → s R ) ; ]]>
其中，表示接收机位置矢量处的目标回波散射场的复共 轭；
由此得到对应M个离散观测时刻散射场回波强度所构成的一维矩阵向量表示为：
I sca = [ I sca ( t 1 , r → s R ) , I sca ( t 2 , r → s R ) , . . . , I sca ( t M , r → s R ) ] T = [ I sca ( t 1 ) , I sca ( t 2 ) , . . . , I sca ( t M ) ] T . ]]>

5.  根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述将时、空随机辐射场的场强信 息与散射场回波的场强信息进行场强强度关联处理，实现目标强度散射信息的解耦；从 而在凝视情况下，重构目标图像包括：
根据时、空随机辐射场的传播方程，接收的二阶散射场回波强度方程表示为离散化 矩阵形式：

其中，为第n个目标分辨单元位置矢量，n＝1,2,...,N； 表示观测目标后向散射系数向量矩阵，为目 标分辨单元处后向散射系数；表示第m个采样时刻t_m， 处的随机辐射场与处的随机辐射场做复数乘积后取实部运 算；
上式中，散射场回波强度由两部分贡献构成，第一部分表示入射辐射场强度的线性 叠加，第二部分交叉项表示入射辐射场的一阶相关性的影响；
当时、空两维随机辐射场的随机统计特性满足一阶理想或近理想随机特性时，则在 积累足够次数后，第二部分的影响趋于零，表示为：
I sca ( t 1 ) I sca ( t a ) . . . I sca ( t M ) = I rad ( t 1 , r 1 ) I rad ( t 1 , r 2 ) . . . I rad ( t 1 , r N ) I rad ( t 2 , r 1 ) I rad ( t 2 , r 2 ) I rad ( t 2 , r N ) . . . . . . I rad ( t M , r 1 ) I rad ( t M , r 2 ) . . . I rad ( t M , r N ) σ 1 2 σ 2 2 . . . σ N 2 ; ]]>
对时、空随机辐射场的场强信息与散射场回波的场强信息进行场强强度关联处理， 强度信息的关联反映了两者之间的二阶时、空统计特性，通过关联散射场回波强度信号 与时、空随机辐射场强度信息进行解耦处理，从而使得原本耦合在一起的目标信息分离 开来，从而在凝视情况下，重构目标图像，其公式为：

上式中，表示恢复的观测目标后向强度散射信息，表示重构算法。

6.  根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
在收、发分置方式下，接收机为单点探测器；在收、发共置方式下，接收机为单通 道或多通道接收机。

一种基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法
技术领域
本发明涉及雷达技术、遥感观测及精确制导技术领域，尤其涉及一种基于强度关联的 微波凝视高分辨成像方法。
背景技术
传统的雷达成像技术，如合成孔径雷达(SAR)、逆合成孔径雷达(ISAR)，其高 分辨率成像都在观测平台与目标之间存在相对运动情况下，通过提高信号带宽及利用多 普勒信息来获得。利用多普勒信息需要一定的时间积累，实时性很差，此外，目标与雷 达的相对运动状态常常具有不确定性，而很好地解决目标的运动补偿工程实现上较为困 难。实孔径雷达成像技术具有实时成像、不需要对目标进行运动补偿的优点，因此，可 以解决凝视成像的问题。但是由于天线波束效应的影响，实孔径雷达成像对固定观测目 标的角分辨力受到天线波束宽度的限制，要获得高的方位向分辨率，需要增大天线阵列 的横向孔径，导致阵列规模过大、造价过于昂贵。
经典微波雷达成像方式从经典的电磁场出发，利用麦克斯韦方程，把电场和磁场当 做位置和时间的可测量函数，不涉及场的相干、非相干或者部分相干的概念。在光学 上，“光学鬼成像”利用了非相干光场强度的时空统计涨落特性，通过光学强度的二阶 空间关联进行目标的高分辨成像，突破了传统的衍射极限。关联的光分别输入不同的线 性光学系统，称为取样系统和参考系统，待成像物体放置在取样系统中，通过取样和参 考系统的符合测量，物体的空间分布以非定域的形式再现在参考系统中。
在统计光学里，光和电磁场有着类似的性质，因此，把光学上的强度关联成像引入 微波成像中，多相位中心时、空随机辐射源辐射的随机电磁信号，所形成的时、空随机 辐射场(电磁场的振幅，相位，频率)在时间和空间上具有变化和涨落，利用电磁场的 统计特性，对辐射场和散射场进行一阶关联处理，可以实现微波凝视成像。
现有的微波一阶辐射场凝视关联成像处理中需要用到一阶辐射场的相位信息，时、 空随机微波辐射场具有较高的时间统计变化率，一阶辐射场样本与不同时刻的散射场回 波的直接关联难以精确同步；并且，在微波高频的情况下，相位信息对成像系统的收发 同步误差以及天线阵列的空间构型误差非常敏感，在工程实现时会遇到很大的技术问 题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法，可以消除相位敏 感，并极大地降低关联成像对硬件系统同步误差的要求，为微波凝视关联高分辨率成像 雷达的实际工程应用提供了一条可行的途径。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法，其特征在于，该方法包括：
将构建的时、空随机辐射源置于目标观测区域中形成时、空随机辐射场；
计算并存储所述时、空随机辐射场的场强信息，以及接收散射场回波的场强信息；
将时、空随机辐射场的场强信息与散射场回波的场强信息进行场强强度关联处理， 实现目标强度散射信息的解耦；从而在凝视情况下，重构目标图像。
进一步的，所述构建的时、空随机辐射源为由多阵元、多相位中心辐射构成的雷达 天线阵列；
雷达天线阵列在空间上满足非均匀、无规律的随机分布，且辐射的信号是非相关的 随机信号；
同一雷达天线在不同时刻的发射信号之间是相互正交的，且不同雷达天线同一时刻 发射信号之间也是相互完全正交的；发射正交信号相关函数满足：
∫ S ( r → i T , t ) S * ( r → j T , t - τ ) dt = δ ( i - j , τ ) ; ]]>
其中，分别为第i和第j个雷达天线在时刻t发射的随机信号波形，S* 表示数学领域的复共轭，分别为第i和第j个雷达天线的空间位置矢量，τ为信号 任意的延迟时间，δ(i-j,τ)为冲击响应函数。
进一步的，所述计算并存储所述可预置的时、空随机辐射场的场强信息，以及接收 散射场回波的场强信息包括：
所述时、空随机辐射源在目标观测区域中形成时、空随机辐射场，所有不同分辨单 元瞬时辐射场强度分布构成一个时、空二维矩阵，利用成像系统通过辐射场演算模型对 辐射场强度分布的二维矩阵向量进行预置、演算和存储；
所述时、空随机辐射场与观测目标相互作用形成散射场回波，利用接收机所接收的 不同采样时刻散射场强度构成一维矩阵向量。
进一步的，将所述观测目标区域被离散化为N个目标分辨单元，其中N＝P×Q，P为 目标区域的横向分辨单元数，Q为目标区域的纵向分辨单元数，观测目标后向散射系数向 量矩阵为其中，为第n个目标分辨单元位置矢量， n＝1,2,...,N，为目标分辨单元处后向散射系数；则上述时、空随机辐射源在t时 刻目标观测空间形成的随机辐射场表示为：
E rad ( t , r → n ) = Σ k = 1 K S ( r → k T , t - | r → n - r → k T | / c ) F k ( r → n - r → k T ) 4 π | r → n - r → k T | ; ]]>
其中，k＝1,2,...K，K为所述辐射源的雷达天线阵列天线总数，为第k个雷达天线的 空间位置矢量，表示第k个雷达天线的幅度、相位方向图空间因子，c为光 速；
目标空间随机辐射场的瞬时强度分布定义为：
I rad ( t , r → n ) = E rad ( t , r → n ) · E rad * ( t , r → n ) ; ]]>
其中，表示随机辐射场复共轭；
将总的成像观测时间T划分为M个观测采样时刻，则目标观测区域中随机辐射场强度 分布构成的时、空二维矩阵向量为：
I rad = I rad ( t 1 , r 1 ) I rad ( t 1 , r 2 ) . . . I rad ( t 1 , r N ) I rad ( t 2 , r 1 ) I rad ( t 2 , r 2 ) I rad ( t 2 , r N ) . . . . . . I rad ( t M , r 1 ) I rad ( t M , r 2 ) . . . I rad ( t M , r N ) ; ]]>
其中，第m行第n列I^rad(t_m,r_n)表示第m个采样时刻t_m目标分辨单元处的瞬时辐射 场强度分布，m＝1,2,...,M；
接收机位置矢量处的目标回波散射场分布表示为：
E sca ( t , r → s R ) = Σ k = 1 K Σ n = 1 N σ ( r → n ) F k ( r → n - r → k T ) ( 4 π ) 2 · | r → n - r → k T | · | r → k T - r → s R | S ( r → k T , t - | r → n - r → k T | + | r → k T - r → s R | c ) ; ]]>
则接收的散射场回波瞬时强度定义为：
I sca ( t , r → s R ) = E sca ( t , r → s R ) · E sca * ( t , r → s R ) ; ]]>
其中，表示接收机位置矢量处的目标回波散射场的复共 轭；
由此得到对应M个离散观测时刻散射场回波强度所构成的一维矩阵向量表示为：
I sca = [ I sca ( t 1 , r → s R ) , I sca ( t 2 , r → s R ) , . . . , I sca ( t M , r → s R ) ] T = [ I sca ( t 1 ) , I sca ( t 2 ) , . . . , I sca ( t M ) ] T . ]]>
进一步的，所述将时、空随机辐射场的场强信息与散射场回波的场强信息进行场强 强度关联处理，实现目标强度散射信息的解耦；从而在凝视情况下，重构目标图像包 括：
根据时、空随机辐射场的传播方程，接收的二阶散射场回波强度方程表示为离散化 矩阵形式：

其中，为第n个目标分辨单元位置矢量，n＝1,2,...,N； 表示观测目标后向散射系数向量矩阵，为目 标分辨单元处后向散射系数；表示第m个采样时刻t_m， 处的随机辐射场与处的随机辐射场做复数乘积后取实部运 算；
上式中，散射场回波强度由两部分贡献构成，第一部分表示入射辐射场强度的线性 叠加，第二部分交叉项表示入射辐射场的一阶相关性的影响；
当时、空两维随机辐射场的随机统计特性满足一阶理想或近理想随机特性时，则在 积累足够次数后，第二部分的影响趋于零，表示为：
I sca ( t 1 ) I sca ( t 2 ) . . . I sca ( t M ) = I rad ( t 1 , r 1 ) I rad ( t 1 , r 2 ) . . . I rad ( t 1 , r N ) I rad ( t 2 , r 1 ) I rad ( t 2 , r 2 ) I rad ( t 2 , r N ) . . . . . . I rad ( t M , r 1 ) I rad ( t M , r 2 ) . . . I rad ( t M , r N ) σ 1 2 σ 2 2 . . . σ N 2 ; ]]>
对时、空随机辐射场的场强信息与散射场回波的场强信息进行场强强度关联处理， 强度信息的关联反映了两者之间的二阶时、空统计特性，通过关联散射场回波强度信号 与时、空随机辐射场强度信息进行解耦处理，从而使得原本耦合在一起的目标信息分离 开来，从而在凝视情况下，重构目标图像，其公式为：

上式中，表示恢复的观测目标后向强度散射信息，表示重构算法。
进一步的，在收、发分置方式下，接收机为单点探测器；在收、发共置方式下，接 收机为单通道或多通道接收机。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过联合微波辐射场与所接收散射回波的 二阶强度关联，使得原本耦合在一起的目标信息分离开来，从而在凝视情况下重构高分 辨目标像；与随机辐射场一阶分布相比，其观测空间不同位置二阶强度分布的时间变化 率大幅减小，因此该成像方法可有效消除微波一阶关联成像中的辐射场相位敏感问题， 并极大地降低关联成像对硬件系统同步误差的要求，为微波凝视关联高分辨率成像雷达 的实际工程应用提供了一条可行的途径。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的 附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得 其他附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法的成像场景示意 图；
图3本发明实施例提供的标准喇叭天线的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的时、空随机辐射源雷达天线阵列空间构型随机分布示意 图；
图5是本发明实施例提供的不同雷达天线阵元辐射的理想高斯白噪声的时域波形示意 图；
图6是实施例提供的传统实孔径天线的定向波束辐射场示意图；
图7是实施例提供的时、空两维随机辐射场示意图；
图8本发明实施例提供的基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法的观测目标仿真模 型示意图；
图9是本发明实施例提供的基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法中采用带限噪声 随机频率调制信号条件下1000次强度关联的成像结果示意图；
图10是本发明实施例提供的基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法中采用带限噪 声随机频率调制信号条件下5000次强度关联的成像结果示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例
图1为本发明实施例提供的一种基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法的流程图。 如图1所示，该方法主要包括如下步骤：
步骤11、将构建的时、空随机辐射源置于目标观测区域中形成时、空随机辐射场。
步骤12、计算并存储所述时、空随机辐射场的场强信息，以及接收散射场回波的场 强信息。
步骤13、将时、空随机辐射场的场强信息与散射场回波的场强信息进行场强强度关 联处理，实现目标强度散射信息的解耦；从而在凝视情况下，重构目标图像。
如图2所示，本发明实施提供的基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法的成像场景 示意图。图2中，时、空随机辐射源为由多阵元、多相位中心辐射构成的雷达天线阵列； 雷达天线可采用标准喇叭天线(如图3所示)，以辐射源平面的物理中心为坐标原点建立 坐标系O(x,y,z)，第k个阵元喇叭天线的空间位置矢量为k＝1,2,...K，K为所述雷达天 线阵列的雷达天线总数，一个接收机的空间位置为观测目标平面S′(x′,y′,z₀)是与x-y 平面平行、距离为Z₀的平面，将所述观测目标平面离散化为N个目标分辨单元，其中N＝P ×Q，P为目标区域的横向分辨单元数，Q为目标区域的纵向分辨单元数，观测目标后向 散射系数向量矩阵为其中，为第n个目标分辨单元位置矢 量，n＝1,2,...,N，为目标分辨单元处后向散射系数；
利用所述基于高空静止平台的时、空随机辐射源照射目标观测区域，利用随机辐射 场的演算模型对照射区域的随机辐射场强度二维矩阵分布进行计算和存储；经过随机辐 射场与观测区域目标的散射作用，由分置的接收机接收、采样散射场回波信息。将所获 得的散射场强度回波采样样本与预存储的随机辐射场强度信息进行强度关联处理，通过 目标重构算法反演出目标像。
本发明实施例通过联合微波辐射场与所接收散射回波的二阶强度关联，使得原本耦 合在一起的目标信息分离开来，从而在凝视情况下重构高分辨目标像；与随机辐射场一 阶分布相比，其观测空间不同位置二阶强度分布的时间变化率大幅减小，因此该成像方 法可有效消除微波一阶关联成像中的辐射场相位敏感问题，并极大地降低关联成像对硬 件系统同步误差的要求，为微波凝视关联高分辨率成像雷达的实际工程应用提供了一条 可行的途径。
为了便于理解，下面结合附图4-10对本发明做进一步的说明。
1、时、空随机辐射源。
本发明实施例中，构建的时、空随机辐射源为由多阵元、多相位中心辐射构成的雷 达天线阵列；如图4所示，雷达天线阵列在空间上满足非均匀、无规律的随机分布，且辐 射的信号是非相关的随机信号。
所述天线阵列空间构型随机排布与随机调制信号构造的有效时、空随机辐射源将产 生良好的空间和时间非相关特性，即同一雷达天线在不同时刻的发射信号之间是相互正 交的，且不同雷达天线同一时刻发射信号之间也是相互完全正交的，由此形成的随机辐 射场也具备时、空两维的随机分布。
发射正交信号相关函数满足：
∫ S ( r → i T , t ) S * ( r → j T , t - τ ) dt = δ ( i - j , τ ) ; ]]>
其中，分别为第i和第j个雷达天线在时刻t发射的随机信号波形，S* 表示数学领域的复共轭，分别为第i和第j个雷达天线的空间位置矢量，τ为信号 任意的延迟时间，δ(i-j,τ)为冲击响应函数。
理想的高斯白噪声完全符合上述要求；实际应用中，由于高斯白噪声不仅很难获 得，而且实际不可控，因此，可以用带限噪声信号、伪随机信号或混沌信号等代替。因 而，本实施例中，各个雷达天线辐射的信号可以为带限高斯白噪声信号或伪随机调制脉 冲信号(随机调幅、调相、跳频等)，通过带宽、调制方式等的合理设计，有效构造多 阵元、多相位中心辐射的时空随机辐射源；附图5示了不同阵元辐射的理想的高斯白噪声 的时域波形。
在本实施例，第k个雷达天线辐射的随机信号表示为：
S ( r → k T , t ) = A cos { [ 2 π f c + 2 π K f ∫ 0 t x k ( τ ) dτ ] t } ; ]]>
其中f_c为载波频率，K_f为调频斜率，第k阵元的调制信号x_k(t)为一个零均值、平稳 的、带宽为B的高斯白噪声序列，为其方差。
随机噪声频率调制信号归一化自相关函数为：
R s ( τ ) = exp ( j 2 π f c τ ) exp { - 2 π 2 K f 2 σ k 2 τ 2 } ; ]]>
其包络为R_s(τ)＝exp{-2π²K_f²σ_k²τ²}，自相关函数呈平方指数衰减，衰减速率由高斯 噪声序列的方差和调频斜率K_f共同决定。在载波频率f_c一定的前提下，K_fσ_k越大， 衰减越快，自相关函数的主瓣越窄，系统具有更好的分辨力。随着带宽的增加，自相关 函数的主瓣变窄，旁瓣电平变低，功率谱密度的带内平坦性会更好，信号的随机性也会 随着变好。
另一方面，传统实孔径天线的定向波束辐射场分布不随时间而变化(如图6所示)， 因而含有较少的信息量。
而在所述时、空随机辐射源的照射下，在波束覆盖观测目标区域内，不仅保证了所 形成的辐射场在同一时刻在不同目标空间上呈现剧烈的差异性，满足空间随机性分布， 而且确保在不同时刻目标空间的辐射场分布表现为非相关、正交分布特征，即构成满足 时间维和空间维随机分布的时、空两维随机辐射场，如图7所示。其时空关联函数定义 为：
μ(r₁,r₂；t₁,t₂)＝<E(r₁,t₁)E^*(r₂,t₂)>；
其中E(r₁,t₁)、E(r₂,t₂)为目标平面不同分辨单元、不同时刻的随机辐射场分布，<.> 表示系综平均。所形成理想的时空两维随机辐射场相关特性满足：
μ(r₁,r₂)＝G₀δ(r₁-r₂)
μ(r；t₁,t₂)＝K₀δ(t₁-t₂)
其中，G₀、K₀为一大于零的归一化常数。
时空两维随机辐射场包含的信息量远大于传统实孔径天线的定向波束辐射场，这种 在空间维和时间维分布的非相关特性构成了实现微波强度关联的先决条件，这与光学中 的强度关联类似，但其具有独特的自身优势。光学中，不管是热光源，还是赝热光源均 是不可知、不可控的，因此需要增加一个参考光路，利用专门的探测部件进行测量和记 录，而微波时、空随机辐射源则是可控、可知的，因此，可以对辐射场分布进行预置、 预存储，不需要专门的参考支路，节省了系统成本。
2、计算时、空随机辐射场的场强信息。
由前述时、空随机辐射源在目标观测区域中形成时、空随机辐射场，所有不同分辨 单元瞬时辐射场强度分布构成一个时、空二维矩阵；由于随机辐射场分布是可知、可控 且可测，因此，就可以利用成像系统通过辐射场演算模型对辐射场进行理论计算，并通 过实验对其进行误差标定与修正，从而对时空随机辐射场强度分布的二维矩阵向量进行 预置、演算和存储，作为强度关联成像的参考函数。具体过程包括：
将所述观测目标区域被离散化为N个目标分辨单元，其中N＝P×Q，P为目标区域的 横向分辨单元数，Q为目标区域的纵向分辨单元数，观测目标后向散射系数向量矩阵为 其中，为第n个目标分辨单元位置矢量，n＝1,2,...,N， 为目标分辨单元处后向散射系数；则上述时、空随机辐射源在t时刻目标观测空间 形成的随机辐射场表示为：
E rad ( t , r &RightArrow; n ) = Σ k = 1 K S ( r &RightArrow; k T , t - | r &RightArrow; n - r &RightArrow; k T | / c ) F k ( r &RightArrow; n - r &RightArrow; k T ) 4 π | r &RightArrow; n - r &RightArrow; k T | ; ]]>
其中，k＝1,2,...K，K为所述辐射源的雷达天线阵列天线总数，为第k个雷达天线的 空间位置矢量，表示第k个雷达天线的幅度、相位方向图空间因子，c为光 速；
目标空间随机辐射场的瞬时强度分布定义为：
I rad ( t , r &RightArrow; n ) = E rad ( t , r &RightArrow; n ) &CenterDot; E rad * ( t , r &RightArrow; n ) ; ]]>
其中，表示随机辐射场复共轭；
将总的成像观测时间T划分为M个观测采样时刻t＝{t₀,t₁,...,t_M}，则目标观测区域中随 机辐射场强度分布构成的时、空二维矩阵向量为：
I rad = I rad ( t 1 , r 1 ) I rad ( t 1 , r 2 ) . . . I rad ( t 1 , r N ) I rad ( t 2 , r 1 ) I rad ( t 2 , r 2 ) I rad ( t 2 , r N ) . . . . . . I rad ( t M , r 1 ) I rad ( t M , r 2 ) . . . I rad ( t M , r N ) ; ]]>
其中，第m行第n列I^rad(t_m,r_n)表示第m个采样时刻t_m目标分辨单元处的瞬时辐射场 强度分布，m＝1,2,...,M；
3、散射场回波场强信息的接收与采样。
所述时、空随机辐射场与观测目标相互作用形成散射场回波，经自由空间传播后被 接收机接收。时、空随机辐射场的瞬态特性决定了散射场回波需要超高速采样与超大容 量进行存储，接收的方式比较灵活，可以是点探测器接收，也可以多通道接收，可以是 收发共置，也可以收发分置，单点或单通道接收可大大简化接收配置，方便操作。
接收机位置矢量处的目标回波散射场分布表示为：
E sca ( t , r &RightArrow; s R ) = Σ k = 1 K Σ n = 1 N σ ( r &RightArrow; n ) F k ( r &RightArrow; n - r &RightArrow; k T ) ( 4 π ) 2 &CenterDot; | r &RightArrow; n - r &RightArrow; k T | &CenterDot; | r &RightArrow; k T - r &RightArrow; s R | S ( r &RightArrow; k T , t - | r &RightArrow; n - r &RightArrow; k T | + | r &RightArrow; k T - r &RightArrow; s R | c ) ; ]]>
则接收的散射场回波瞬时强度定义为：
I sca ( t , r &RightArrow; s R ) = E sca ( t , r &RightArrow; s R ) &CenterDot; E sca * ( t , r &RightArrow; s R ) ; ]]>
其中，表示接收机位置矢量处的目标回波散射场的复共 轭；
由此得到对应M个离散观测时刻t＝{t₀,t₁,...,t_M}，散射场回波强度所构成的一维矩阵 向量表示为：
I sca = [ I sca ( t 1 , r &RightArrow; s R ) , I sca ( t 2 , r &RightArrow; s R ) , . . . , I sca ( t M , r &RightArrow; s R ) ] T = [ I sca ( t 1 ) , I sca ( t 2 ) , . . . , I sca ( t M ) ] T . ]]>
4、强度关联成像处理。
强度关联利用电磁场的二阶统计特性即强度信息实现目标散射信息的解耦，不仅利 用了预存储的时、空随机辐射场强度分布信息，而且还引入了所接收的散射场回波强度 采样，将两者联合起来进行不断地强度关联处理，就可以使原本耦合于散射场回波的目 标信息逐渐地分离和提取出来，完成目标信息的解耦，这是本发明所用的核心目标信息 解耦方法。具体过程如下：
根据时、空随机辐射场的传播方程，接收的二阶散射场回波强度方程表示为离散化 矩阵形式：

其中，为第n个目标分辨单元位置矢量，n＝1,2,...,N； 表示观测目标后向散射系数向量矩阵，为目 标分辨单元处后向散射系数；表示第m个采样时刻t_m， 处的随机辐射场与处的随机辐射场做复数乘积后取实部运 算；
上式中，散射场回波强度由两部分贡献构成，第一部分表示入射辐射场强度的线性 叠加，第二部分交叉项表示入射辐射场的一阶相关性的影响；
当时、空两维随机辐射场的随机统计特性满足一阶理想或近理想随机特性时，则在 积累足够次数后，第二部分的影响趋于零，表示为：
I sca ( t 1 ) I sca ( t 2 ) . . . I sca ( t M ) = I rad ( t 1 , r 1 ) I rad ( t 1 , r 2 ) . . . I rad ( t 1 , r N ) I rad ( t 2 , r 1 ) I rad ( t 2 , r 2 ) I rad ( t 2 , r N ) . . . . . . I rad ( t M , r 1 ) I rad ( t M , r 2 ) . . . I rad ( t M , r N ) σ 1 2 σ 2 2 . . . σ N 2 ; ]]>
对时、空随机辐射场的场强信息与散射场回波的场强信息进行场强强度关联处理， 强度信息的关联反映了两者之间的二阶时、空统计特性，通过关联散射场回波强度信号 与时、空随机辐射场强度信息进行解耦处理，从而使得原本耦合在一起的目标信息分离 开来，从而在凝视情况下，重构目标图像，其公式为：

上式中，表示恢复的观测目标后向强度散射信息，表示重构算法。所述重构 算法可以包括但不限于基于正交分解的直接关联重构算法、基于奇异值分解的伪逆算 法、基于正则化方法的目标重构算法、稀疏重构算法(BP、OMP、FOCUSS、SBL) 等。
示例性的，若时、空随机辐射场强度矩阵I^rad具备较为理想的时、空非相关特性，重 构算法可直接采用基于奇异值分解的伪逆算法反演目标像：
σ 2 ^ = [ I rad ] - 1 &CenterDot; [ I sca ] ; ]]>
其中[I^rad]^-1为I^rad的伪逆。通过增加观测积累时间和采样次数，以获取足够多的 时、空随机辐射场和散射场回波样本，从中挑选出具备理想非相关特性的时、空随机辐 射场强度分布样本和相应时刻的散射场强度回波信号，就能够通过伪逆求解的方法精确 得到该网格单元划分下的反演目标像。
进一步的，下面结合实验仿真和附图说明做进一步说明。
示例性的，在如图2所示成像场景中，观测目标平面的距离Z₀＝-500m，将其划分为 40×40的分辨单元，其坐标范围为(0m,0m)～(D_obj＝80m,D_obj＝80m)，时、空随机辐射源 的天线阵列采用16个标准喇叭天线，口面分布范围为2m×2m；随机噪声频率调制信号的 中心载波频率f_c＝10GHz，带宽B＝1GHz，调频指数K_k为0.2GHz/V，调制高斯白噪声功率 为2dBW，其方差是62。
附图8是仿真中所使用的目标模型，附图9、图10分别显示了带限噪声随机频率调制 信号照射下1000次、5000次强度关联的成像结果；成像结果验证了所提强度关联方法的 正确性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的 保护范围为准。