CN111183369B - 传感器阵列成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种产生感测图像的系统。该系统包括传感器阵列、图像显示设备和处理器，该处理器生成表示扩展视场的内容的图像。处理器从传感器阵列接收传感器元件数据，执行零填充和离散傅里叶变换，以产生传感器波数数据缓冲区。处理器确定参考点位置，并生成参考菲涅耳场。处理器基于参考菲涅耳场获得逆向惠更斯‑菲涅耳传输数据缓冲区。处理器将传感器波数缓冲区的每个数据元素与逆向惠更斯‑菲涅耳传输数据缓冲区的每个对应数据元素相乘。处理器基于乘积生成直线频谱数据缓冲区。处理器执行斯托尔特映射以及均匀重采样来获取图像数据。

Description

传感器阵列成像设备

交叉引用

本申请要求于2017年8月9日提交的美国临时专利申请号为62/543,128的权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种系统，该系统包括用于获取数据的传感器阵列以及用于处理数据以在感测到的视场内创建场景内容的一维、二维或三维图像的装置。特别地，本发明涉及在保持传感器阵列静止或运动的情况下在可能接近或远离传感器阵列的视场中形成场景和物体的感测图像。

背景技术

传感器阵列在信号的发射和接收方面的实用性已经得到了证明。在发射时，通常可以使用阵列在传感器阵列的远场中形成“波束”，以将发射的信号能量集中在关注的区域中，从而创建“视场”。在接收时，传统上已使用传感器阵列形成一个或多个偏转波束，以估计从远场内的散射体反射的信号的到达角。“散射体”是视场内能够将发射的信号能量反射回传感器阵列的一个点。传感器阵列已用于通过将偏转的透射波束扫过所关注区域并搜索来自视场内散射体的回波来搜索远程物体的存在。传统上，传感器阵列需要通常由阵列模拟信号处理电路提供的用于波束形成的装置和用于波束偏转的装置。在操作上，传感器阵列通常需要一系列偏转波束，每一波束都需要发射一个或多个脉冲，以跨越被搜索的视场。基于波束的传感器阵列远程环境的搜索在扫描搜索量所需的时间资源上可能过于昂贵，以及在多个扫描波束发射期间必须消耗的功率资源量上可能过于昂贵。此外，由于常规处理方法的局限性，传统的阵列传感的光束形成仅在物理上在阵列的“远场”中可能实现，其中“远场”的概念通常表示一离阵列足够远的距离，即，该阵列发射的电磁波或声波波前在距离向(down-range)视场附近几乎是平面的。传统的所谓“夫琅禾费平面波波束形成(Fraunhofer plane-wave beamforming)”的这种远场限制是用于形成波束的过程所固有的。传统的平面波处理会产生仅存在于远场距离处的夫琅禾费平面波的发射和接收。

需要一种处理传感器阵列数据的装置和方法，其在传统的传感器阵列的近场中提供散射体定位，并且还在传统远场中提供增强的散射体定位。基于成像的传感器阵列数据处理方法，而不是波束形成和波束偏转方法，将满足这种需求。基于成像的方法将提供传感器阵列视场内容的图像，其中视场图像内的像素强度和像素位置值将指示该视场内反射散射体的位置(范围和角度)和强度。

需要将基于波束的搜索过程替换为基于图像的搜索过程。能够从传感器阵列产生图像的数据处理方法将提供有关单个散射体在正在成像视场内的确切性质(位置/强度)的更多信息。传统的基于波束的搜索方法仅能够在有限大小的视场内标识散射体的范围和相当粗略的位置角度。

此外，需要一种装置，该装置利用从固定传感器阵列发射单个发射脉冲来更快地搜索一扩展的视场体积(即大于单个夫琅禾费平面波波束宽度的视场)。这种需求需要用阵列传感来代替立体搜索的扫频波束或偏转的到达角估计方法。如果可以通过使用从单个发射脉冲接收到的回波来处理阵列的数据以形成扩展的视场的内容图像，则可以实现用于扩展立体搜索的单脉冲方法。如果单脉冲成像方法支持的视场大于传统的基于扫频波束的搜索方法的波束宽度，则可以提高搜索速度。

需要一种可以与“合成”阵列成像过程结合的单脉冲“真实”传感器阵列成像方法。成像方法存在于称为“合成阵列”的阵列感测形式中。合成阵列通常用于称为“合成孔径雷达”(SAR)的雷达系统中。对于合成阵列雷达，随着单个传感器元件(天线)沿预定(飞行)路径移动，通常会发射和收集多个脉冲以形成合成阵列。单个传感器元件的移动会创建“合成”阵列，但要以发射/接收多个脉冲为代价。需要通过减少发射的脉冲数量以及通过减少合成孔径形成所需的传感器移动量来提高合成阵列成像方法的有效性。需要一种从真实、固定的传感器阵列中形成基于传感器阵列的图像的装置。

此外，数字阵列形式的实际阵列变得越来越普遍。数字阵列会删除用于阵列模拟处理以形成和偏转波束的模拟硬件。数字阵列将多个模数转换器放置在更靠近每个阵列传感器元件的位置。然后将数字数据移到阵列外，以在计算机软件中进行处理。通过数字阵列，可以从每个传感器元件以数字格式直接获取(无需模拟夫琅禾费波束形成模拟处理电路)传感器元件数据。因此，数字传感器阵列为阵列外数字处理中的复杂性提供了机会。

需要一种通过来自固定数字传感器阵列的单脉冲的发射和接收来形成图像的新装置。还需要用具有从传感器阵列附近或远离传感器阵列收集的数字数据的数字传感器阵列形成图像。还需要将单脉冲、固定的、数字传感器阵列方法与多脉冲、移动式传感器阵列、合成阵列操作概念相结合。由于数字传感器阵列在类似于SAR的应用中被移动，为图像形成而收集的可以称为“单脉冲驻留”的单脉冲数据集合可以扩展为“多脉冲驻留”。需要使用单脉冲可获得的图像方法来改善传统的需要传感器移动的类似SAR图像方法的性能(例如图像产生速率)。

发明内容

本发明涉及一种从数字传感器阵列发射和接收单脉冲来形成放大的视场图像的系统。本发明涉及单脉冲、固定的、传感器阵列操作。此外，本发明涉及多脉冲、非固定的、传感器阵列操作。

本发明的一个方面涉及一种用于产生感测图像的系统。该系统包括传感器阵列，该传感器阵列包括能够发射波形信号和接收回波的多个传感器元件。该系统还包括图像显示设备和处理器。处理器从传感器阵列的发射波形接收传感器元件回波数据，并对记录的传感器元件数据执行时间离散傅里叶变换(DFT)。当要显示的视场的大小大于传感器阵列的大小时，处理器执行零填充以将从传感器阵列接收的传感器元件数据修改为扩展的视场的大小，以存储在传感器数据缓冲区中。当要显示的视场的大小不大于传感器阵列的大小时，处理器将传感器元件数据存储到传感器数据缓冲区中，而无需零填充。该系统对传感器数据缓冲区执行空间DFT，以生成传感器波数数据缓冲区。处理器确定传感器阵列的第一空间参考点位置。处理器确定视场的第二空间参考点位置。处理器基于发射波形，基于扩展的视场的大小以及基于第一空间参考点位置和第二空间参考点位置来生成参考菲涅耳场，以获得参考菲涅耳场数据。处理器对参考菲涅耳场数据执行空间DFT，以形成正向惠更斯-菲涅耳传输(Huygens-Fresnel transfer)数据。处理器对正向惠更斯-菲涅耳传输数据进行复数共轭，以形成逆向惠更斯-菲涅耳传递数据，以存储在逆向惠更斯-菲涅耳传输数据缓冲区中。处理器将传感器波数缓冲区的每个数据元素和逆向惠更斯-菲涅耳传输数据缓冲区的每个相应数据元素相乘，以及与常规脉冲压缩感测中与发射波形匹配的滤波器的相应元素数据相乘。处理器将相乘的数据元素存储到直线频谱数据缓冲区中。处理器在直线频谱数据缓冲区上执行斯托尔特(Stolt)映射，来形成非均匀采样的角谱数据，以存储在角谱数据缓冲区中。处理器对非均匀采样的角谱数据执行均匀重采样。处理器对均匀重采样的角谱数据执行空间逆向DFT，以生成表示视场内容的潜在扩展视场图像。处理器在图像显示设备上显示图像。

在一个实施方式中，传感器元件具有预定义的空间布置。

在一个实施方式中，视场的图像是一维、二维或三维的。

在一个实施方式中，视场的图像具有预定义的数据样本间距。

在一个实施方式中，视场图像的预定义的数据样本间距与传感器阵列的传感器元件之间的预定义间距成比例，包括可能等于该预定义间距。

在一个实施方式中，在一维、二维或三维视场的方位角维度、仰角维度或两个方位向(cross-range)维度中的方位向限度的扫宽(span)像素总数等于传感器阵列中传感器元件的总数。在一个实施方式中，视场的方位向限度扫宽的像素总数小于、等于或大于传感器阵列中的传感器元件的总数。

在一个实施方式中，在一维、二维或三维的被放大或扩展的视场的方位角维度寸、仰角维度或两个方位向维度中方位向限度的扫宽像素总数，大于传感器阵列中传感器元件的总数。

在一个实施方式中，逆向惠更斯-菲涅耳传输数据缓冲区的元素总数等于测量视场的方位范围的数据样本(图像像素)的总数。

在一个实施方式中，处理器生成具有不同的关联空间参考点，不同的参考菲涅耳场，以及不同的参考菲涅耳场数据缓冲区的一个或多个视场。

在一个实施方式中，传感器阵列是二维传感器阵列。

在一个实施方式中，传感器阵列包括多维阵列和共形表面阵列中的至少一个。

在一个实施方式中，处理器集成来自多个传感器位置的数据，这些数据是通过移动一个或多个传感器阵列而获得的，或者是通过不同的多个传感器阵列的系统获得的，其中，该系统中的每个传感器阵列或是静止的或是运动的。

本发明的另一方面涉及一种用于产生参考菲涅耳场信号的系统。该系统包括传感器阵列，该传感器阵列包括多个传感器元件。传感器元件具有预定义间距。传感器元件可以具有从传感器阵列发射的预定义波形。该系统包括处理器。处理器确定传感器阵列的空间参考点。处理器确定要成像的视场的空间参考点。处理器基于发射波形生成参考菲涅耳场样本数据，以说明传感器阵列的空间参考点与视场的空间参考点之间的空间。处理器生成一个数据缓冲区，其中包含参考菲涅耳场样本数据。参考菲涅耳场样本数据具有参考菲涅耳场数据样本间距，该间距与传感器元件的预定义间隔成比例，包括可能等于传感器元件的预定义间距。参考菲涅耳场样本数据的菲涅耳场数据样本的总数与视场的方位数据样本的总数相同。

在一个实施方式中，传感器阵列的空间参考点标识传感器阵列的标称中心点位置。

在一个实施方式中，视场的空间参考点标识视场的标称中心点位置。

本发明的另一方面涉及一种用于产生逆向惠更斯-菲涅耳传递信号的系统。该系统包括传感器阵列，该传感器阵列包括多个传感器元件。传感器元件具有预定义间距。传感器元件可以具有从传感器阵列发射的预定义波形。该系统包括处理器。处理器确定参考菲涅耳场数据的空间离散傅里叶变换，以生成正向惠更斯-菲涅耳传递缓冲区的正向惠更斯-菲涅耳传递数据。参考菲涅耳场数据具有参考菲涅耳场数据采样间距，该间距与传感器元件的预定义间距成比例，包括可能等于传感器元件的预定义间距。参考菲涅耳场采样数据的菲涅耳场数据样本的总数与视场的方位向数据样本的总数相同。处理器确定正向惠更斯-菲涅耳传递数据的复共轭，以生成逆向惠更斯-菲涅耳传递缓冲区的数据。

因此，本发明包括若干步骤以及其中一个或多个步骤相对于其它每一步骤的关系，以及包含结构特征、元件的组合和零件的布置以适应这些步骤的装置，所有这些都在下面的详细公开中进行了示例，并且权利要求中给出了本发明的范围。

附图说明

参照以下说明和附图以便更全面地理解本发明，其中：

图1A根据本发明的一方面，示出了系统的框图。

图1B示出了图1A的系统的操作的框图。

图1C根据本发明的一方面，示出了均匀线性传感器阵列。

图1D根据本发明的一方面，示出了非均匀线性传感器阵列。

图1E根据本发明的一方面，示出了平面传感器阵列。

图1F根据本发明的一方面，示出了共形传感器阵列。

图1G根据本发明的一方面，示出了传感器阵列的近场和远场的定义。

图1H根据本发明的一方面，示出了由二十个不同的传感器阵列的集群收集的数据，每个传感器阵列具有平面阵列。

图1I根据本发明的一个方面，示出了一组十九个不同的散射体的体积图像，该散射体具有由二十个传感器阵列组成的集群感测和记录的数据，其中，每个传感器阵列具有平面阵列。

图2示出了现有技术中以发射单脉冲波形的来解决方位角上的散射体位置的夫琅禾费波束形成的失败。

图3根据本发明的一方面，示出了单脉冲的回波的二维视场图像。

图4根据本发明的一方面，示出了产生图3的图像的扩展视场内的一组散射体。

图5根据本发明的一方面，示出了单脉冲的回波的三维视场图像。

图6A示出了一排点散射体的二维视场图像，图6B根据本发明的一方面，示出了利用固定传感器阵列获取的对应的单脉冲视场图像。

图7A示出了图6中的一排散射体的多脉冲驻留视场图像，图7B根据本发明的一方面，示出了扩展的多脉冲驻留视场图像，两者均通过传感器阵列移动来实现。

图8根据本发明的一方面，示出了较为接近传感器阵列的视场的图像(一维)。

图9根据本发明的一方面，示出了相对远离传感器阵列的视场的图像(一维)。

图10根据本发明的一方面，示出了传感器阵列元件间距和视场预定义数据样本间距。

图11A-C根据本发明的一方面，示出了近距离、中距离和远距离的示例性传感器阵列数据。

图12A-C根据本发明的一方面，示出了近距离、中距离和远距离的示例性零填充传感器阵列数据。

图13A-C根据本发明的一方面，示出了近距离、中距离和远距离视场的传感器波数数据缓冲区内容。

图14根据本发明的一方面，示出了参考菲涅耳场。

图15A根据本发明的一方面，示出了以二维格式呈现的示例性参考菲涅耳场。

图15B根据本发明的一方面，示出了以三维格式呈现的示例性参考菲涅耳场。

图16根据本发明的一方面，示出了传感器阵列、零填充传感器阵列数据缓冲区、扩展视场、参考菲涅耳场数据缓冲区、正向惠更斯-菲涅耳传递函数和逆向惠更斯-菲涅耳传递数据缓冲区的方位向大小的定义。

图17A-C根据本发明的一方面，示出了近距离，中距离和远距离的示例性参考菲涅耳场数据缓冲区内容。

图18根据本发明的一方面，示出了具有多个接收视场的全向信号传输的使用。

图19A-C根据本发明的一方面，示出了近距离，中距离和远距离视场的惠更斯-菲涅耳传递数据缓冲区内容。

图20A-C根据本发明的一方面，示出了近距离，中距离和远距离视场的直线频谱数据缓冲区内容。

图21A-C根据本发明的一方面，示出了近距离，中距离和远距离视场的角谱数据缓冲区内容。

图22A根据本发明的一方面，示出了用于表示直线频谱的一种可能格式。

图22B根据本发明的一方面，示出了将直线频谱的斯托尔特格式化为非均匀采样的角谱。

图22C根据本发明的一方面，示出了角谱数据的均匀重采样。

图23A-B根据本发明的一方面，示出了由图1A的系统执行的示例性过程的流程图。

图24根据本发明的一方面，示出了由图1A的系统所执行的示例性过程的另一流程图。

图25根据本发明的一方面，示出了由图1A的系统所执行的示例性过程的又一流程图。

图26A-C根据本发明的一方面，示出了近距离，中距离和远距离视场的二维图像。

图27示出了基于离散傅里叶变换(DFT)，近场球面波估计到达角(AoA)的现有技术的失败。

具体实施方式

在下面的详细描述中，通过示例的方式阐述了许多具体细节，以提供对相关教导的透彻理解。然而，对于本领域技术人员应该显而易见的是，可以在没有这种细节的情况下实践本教导。在其他情况下，为了避免不必要地混淆本教导的各方面，在相对较高的层面描述了公知的方法、过程，组件和/或电路，并无细节。

本申请涉及但不限于利用离散传感器阵列来收集数据以支持用于创建传感器阵列的视场内容图像的处理的系统。图1A-1B示出了具有传感器阵列10的示例性信号处理系统1，该传感器阵列10用于通过发射单脉冲信号来进行成像，其中传感器阵列10的所有发射器/接收器传感器元件同时发射该单脉冲信号。“单脉冲”可以是例如连续波信号、脉冲波形、调频波形、由多个子脉冲形成的复合脉冲波形、调相波形或许多其他波形选择可能性中的一种波形。

传感器阵列10可以包括传感器元件的阵列。每个传感器元件可以是天线元件。每个天线元件可以接收回波信号并提供描述性数字数据。传感器元件的传感器阵列可以与传感器阵列位置参考点相关联。阵列位置参考点可以是描述整个传感器阵列10的标称位置的空间点。常规脉冲压缩方法例如匹配滤波可以在系统中使用。

传感器阵列10可以包括数字传感器阵列，该数字传感器阵列通过使用单脉冲信号在传感器阵列视场内形成代表目标物体散射体的图像。散射体是反映传感器阵列10发射的波形的对象的一部分或场景的一部分。图像由一组数据样本/像素/体素组成，并且能够描述散射体回波强度(通过样本/像素/体素振幅值)、散射体相位(通过复合(complex)样本/像素/体素相位值)和散射体位置(通过视场图像内的样本/像素/体素位置值)。

传感器阵列10的传感器元件可以具有预设间隔。例如，如图1C-1F所示，在传感器元件之间可以存在预设物理间隔。传感器阵列10可以是如图1C所示的一维线性传感器阵列。对于线性阵列的情况，传感器元件的预设空间布置可以是均匀的或不均匀的，分别如图1C-1D所示。传感器阵列10可以是如图1E所示的二维平面传感器阵列。传感器阵列10可以是如图1F所示的多维共形表面阵列。

在本发明的上下文中，“近”指的是与传感器阵列距离较近、包括与传感器阵列相邻的视场。在本发明的上下文中，“远”指的是与传感器阵列距离较远的视场。如图1G所示，在本发明的上下文中，“近”和“远”之间的边界被定义为距传感器阵列10的距离，其中传统形成的夫琅禾费平面波波束的束宽在方位向(cross-range)尺寸上与传感器阵列的方位向大小相同。

传感器阵列10的视场的距离向(down-range)限度可以被任意设置或由任何有限值限制。视场的方位向(方位角，仰角或这两者)限度可以任意设置或以任何有限值为界，但至少在方位向尺寸上至少可与传感器阵列10的方位向限度一样大。

传感器阵列10可以包括但不限于无线通信天线阵列、雷达天线阵列、地震天线阵列、声呐天线阵列、声学天线阵列和超声天线阵列。传感器阵列10可以执行以下一项或多项操作：无线通信感测、微波电磁感测、毫米波电磁感测、射频电磁感测、低频电磁感测、超低频声学感测、低频声学感测和高/超声频率声学感测。可在空气或水中发生声学感测。

系统1可以包括非暂时性计算机可读介质12，处理器15，以及图像显示设备20或图像处理计算机30。非暂时性计算机可读介质12可以包括以下的一种或多种：传感器数据缓冲区40，参考菲涅耳场数据缓冲区70，直线频谱数据缓冲区80，角谱数据缓冲区90，逆向惠更斯-菲涅耳传递数据缓冲区92和传感器波数数据缓冲区43。处理器15可以执行以下中的一项或多项：空间正向离散傅里叶变换48，参考点确定器50，参考菲涅耳场发生器60，空间逆向空间离散傅里叶变换62和斯托尔特格式发生器64。

处理器15可以集成来自多个传感器阵列位置的数据，这些数据可通过移动传感器阵列，或者通过不同传感器阵列的系统获得，无论是固定的还是移动的，如图1H所示，其中示出了用于一组二十个传感器阵列位置的二维传感器数据阵列缓冲区。图1I示出了利用图1H的多个传感器阵列数据产生的体积图像。

与产生常规到达角(AoA)参数估计或距离(仅)像(参见图2的单个夫琅禾费平面波波束产生的示例性常规距离像)的传统技术相反，处理器15可以通过发射信号波形和接收反射信号回波来生成视场图像。图3提供了用与图2中常规使用的相同数据集产生的示例性视场图像。视场图像可以显示在图像显示装置20或图像处理计算机30上。图3示出了来自一维传感器阵列的单脉冲回波的二维(距离向/方位向)图像。图3示出了包含分布在图4中的十个点散射体的视场的图像。散射体可以描述视场的内容，并且可以被视为场景内容的局部元素，其将从传感器阵列10接收的一部分发射信号返回到传感器阵列10。通过对传感器阵列数据进行处理的成像方法，对如图3所成像的散射体全部在距离和方位角方面进行解析。图2示出了由现有技术产生的图4的视场中的单个夫琅禾费波束的常规距离像。在现有技术中，仅恢复散射体的距离位置，并且除了发射/接受波束的转向角以外，没有收集关于散射体位置在方位角或仰角方面的角度信息。

视场图像可以是体积图像。图5提供了由本发明产生的示例性视场体积图像。图5示出了包含十九个离散散射体的视场的图像，对所有散射体位置在距离、方位角和仰角方面进行了解析，这是通过对传感器阵列数据处理的成像方法来实现的。图5示出了来自二维传感器阵列的单脉冲回波的三维(体积)图像。图5示出了成像装置的三维点扩散函数(PSF)。点扩散函数可以描述由系统1针对单个点散射体形成的图像的聚焦质量。如果视场包含真实环境中的多个典型的散射体，则生成的图像可能更逼真。例如，图6A示出了一组散射体，其可能是由一排灯柱或栅栏柱，或者是一组不相连的散射体被配置在一条线的其它可能性情况下所产生的。图6B示出了用单发射脉冲获得的、显示在图像显示装置20上的这些灯柱等的示例性二维视场图像。图6A-B的视场的方位向尺寸上有明显扩展，超出了如图6A的水平线所示的传统的波束宽度和阵列大小。图7A-B还示出了基于单脉冲发射而显示在图像显示装置20上的示例性图像。图7A示出了由传感器阵列的多脉冲驻留和移动所带来的点扩散函数的细化。图7B示出了通过利用其它脉冲以及其它传感器运动来扩展多脉冲驻留而实现的进一步细化。

根据图1B的场景内参考点的位置，视场图像可以位于接近或远离传感器阵列10的位置，包括与传感器阵列10相邻的位置。在本发明的上下文中，“近”是指可以在如图1G所示的“近场”距离范围内的视场；而“远”则是指可以在如图1G所示的“远场”距离范围内的视场。在本发明的上下文中，如图1G所示的“近场”和“远场”之间的界限定义为距传感器阵列的距离，其中传统形成的夫琅禾费平面波波束的束宽在方位向尺寸上与传感器阵列的方位向大小相同。

取决于传感器阵列10的配置和系统1的处理选项，视场图像可以是一维的。图8提供了传感器阵列附近的视场的示例性一维图像。图9提供了相对远离传感器阵列的视场的示例性一维图像。视场图像可以是二维的，例如由像素的图像阵列提供。图3提供了示例性二维视场图像。视场图像可以是三维的，例如基于体素的三维图像阵列。图5提供了示例性三维视场图像。图3、5和8-9分别在视场内包含一个或多个点散射体。

参照图10，在一个实施方式中，视场图像可以与任何维度的预定义图像样本(像素/体素)间距相关联。与传感器阵列10对齐的该维度上的视场图像的预定义样本间距可以与传感器阵列10的传感器元件之间的预定义间距成比例，包括可能等于传感器阵列10的传感器元件之间的预定义间距。这意味着图像中两个相邻像素(视场中的相关点)之间的物理距离与传感器阵列的物理环境中两个传感器元件之间的物理距离成比例，包括可能等于该距离。例如，可以将传感器元件之间的预定义间距设置为所发射的正弦波形的波长的一半；同样，图像样本间距的预定义距离也可以设置为该信号波长的一半。在图10中，传感器阵列10中的每个黑点可以表示传感器元件，并且黑点之间的空间表示传感器元件之间的间距。在图10中，右侧的每个黑点可以表示由处理器15构建的图像样本(像素/体素)阵列中的图像像素点。每个像素可以与视场的物理环境中的位置相关联。如果视场的图像是一维的，则黑点表示在一条线上的数据样本位置。如果视场的图像是二维的，则黑点表示图像中的像素位置以及它们在视场内的相应位置。如果视场的图像是三维的，则黑点表示图像中的体素位置以及它们在三维视场内的对应位置。继续参照图10，视场图像的方位向限度的扫宽像素总数可以等于或大于传感器阵列10中的传感器元件的总数。“方位向”可以指与连接传感器阵列10的位置和视场的标称中心位置的线正交的方向(例如，方位角，仰角)。

在一个实施方式中，传感器阵列10可以包括固定传感器阵列。或者，处理器15可以命令传感器阵列10的移动，并收集沿传感器移动路径的每个位置处的单脉冲回波数据，从而收集来自于多脉冲的多回波，以便(与常规SAR处理方法相比)更快地将在视场图像内实现的方位向分辨率提高到与传感器阵列10的方位向大小成比例的值。处理器15可以进一步从更多数量的脉冲和更长的传感器移动路径收集数据，或从移动视场(如在常规“逆向SAR”系统中所做的那样)收集数据，以将方位向分辨率提高到与发射信号波长成比例的值，如图6-7所示。

系统1可以包括传感器数据缓冲区40，以用于从传感器阵列10接收传感器元件数据。示例性传感器数据缓冲区40的内容如图11A-C所示，其中示出了在距传感器阵列10近距离、中距离和远距离处收集的示例性传感器阵列数据。处理器15可以对接收到的传感器元件数据执行零填充。示例性零填充传感器数据缓冲区40在图12A-C中示出，其中在距传感器阵列10近距离、中距离和远距离处收集的示例性传感器阵列数据，在传感器阵列数据的每一侧上具有部分零填充。零填充的总大小可以等于视场图像中样本数量的大小减去传感器阵列的大小(传感器元件的数量)。如果传感器阵列大小(传感器元件数量)和视场图像大小(图像样本数量)相同，则可不需要零填充。视场最小尺寸可以设置为传感器阵列10的大小。

处理器15可以在传感器数据缓冲区40上执行时间离散傅里叶变换，并在传感器数据缓冲区40上执行空间离散傅里叶变换，以将传感器阵列10接收到的零填充时空数据转换为频率-波数域。频率-波数域是放入传感器波数缓冲区43中的数据。在图13A-C中示出了示例性传感器波数数据缓冲区43的内容，其中示出了距传感器阵列10近距离、中距离和远距离的处理的示例性传感器波数数据。

如通常在雷达系统中所做的那样，处理器15可以通过将传感器波数数据缓冲区43数据与根据发射波形设计的脉冲压缩匹配的滤波器的频谱数据相乘，来执行常规波形脉冲压缩。如果需要，处理器15可以通过将匹配滤波器频谱和传感器波数缓冲区数据相乘来执行脉冲压缩匹配滤波。

处理器15可以确定传感器阵列10的空间参考点和视场的空间参考点。这些空间参考点标识传感器阵列10和视场的位置。例如，处理器15可以执行参考点确定器50，并且还执行参考菲涅耳场产生器60。参考点确定器50可以确定标识传感器阵列10的标称中心点位置的空间参考点。由处理器15执行的参考点确定器50还可以确定标识视场的标称中心点位置的空间参考点。视场和传感器阵列10的空间参考点都可以通过位置确定和移动补偿系统来确定，如通常在机载或星载合成阵列雷达系统中使用的那样。

处理器15可以生成参考菲涅耳场样本数据，该数据描述了传感器阵列10的空间参考点与视场的空间参考点之间的距离或空间，并且还描述了如图14中所示的在传感器阵列和视场的大小方面的方位向差异。参考菲涅耳场发生器60可以确定参考菲涅耳场，该菲涅耳场以传感器阵列10的空间位置参考点作为其原点并且具有视场的空间位置参考点作为其目标，如图14所示。图15A-B所示的参考菲涅耳场可能包括空间各向同性正弦波场，以用于可能的多色(通带)发射波形的每个单色频谱元素。图15A示出了二维格式的单色(对应于为传感器阵列发射波形而选择的连续波信号的选择)参考菲涅耳场。图15B示出了三维格式的单色(单频)参考菲涅耳场。如图14所示，在视场内的图像样本位置确定了参考菲涅耳视场的样本数据。沿着视场图像样本位置确定的参考菲涅耳场样本数据被存储在参考菲涅耳场数据缓冲区70中。处理器15可以生成包含参考菲涅耳场样本数据的数据缓冲区，例如参考菲涅耳场数据缓冲区70，其参考信号数据样本间距与传感器元件的预定义间距成比例，包括等于传感器元件的预定义间距，并且方位向尺寸的数据样本总数与视场的方位向数据样本总数以及视场图像的相应像素计数相同，如图16所示。图17A-C示出了存储在参考菲涅耳场数据缓冲区70中的参考菲涅耳场样本数据的示例。由参考菲涅耳场发生器60创建的参考菲涅耳场可以是扩展的(因为视场图像可能大于传感器阵列的大小)、各向同性的、谐波、单色的或多色的参考菲涅耳波场，其表征跨越系统1和视场之间空隙的电磁场或声场。系统1和视场之间的空隙范围可以由视场和传感器阵列10的空间位置参考点确定。

处理器15可以生成一个或多个不相交的视场，每个视场具有不同的视场参考点。因此，产生不同的菲涅耳参考信号以将参考数据放置到不同的菲涅耳场数据缓冲区70中。图18示出了一涉及自动驾驶汽车的多个体积视场的应用示例。图18示出了用多个视场框1402构建的体积图像。例如，当传感器阵列是电磁的并且与自动驾驶汽车一起使用时，多个视场图像可以提供对汽车的整个周围环境的体积成像能力。电磁传感器阵列在白天和晚上的操作中均具有感测的优势，并且在恶劣的天气条件下也具有感测的优势。恶劣的天气条件可能包括雨，冰和雪，以及其他可能性。

处理器15可以对存储在参考菲涅耳场数据缓冲区70中的、由参考菲涅耳场发生器60产生的数据执行空间正向离散傅里叶变换48，并将结果存储在逆向惠更斯-菲涅耳传递数据缓冲区92中。在一个实施方式中，惠更斯-菲涅耳反演(inversion)数据缓冲区92中包含的数据样本的总数可以等于参考菲涅耳场数据缓冲区70的数据样本的数目。处理器15可以对逆向惠更斯-菲涅耳传递数据缓冲区92执行复共轭，从而创建逆向惠更斯-菲涅耳传递函数。图19A-C中示出了示例性逆向惠更斯-菲涅耳传递数据缓冲区92内容，其中示出了对距传感器阵列10近距离、中距离和远距离距离的示例性逆向惠更斯-菲涅耳传递函数生成。参考菲涅耳场的多维空间离散傅里叶变换和由处理器15执行的复共轭创建了可在波数域中工作的各向同性的惠更斯-菲涅耳波场逆向变器。与传统的信号处理技术相反，基于各向同性波传播的惠更斯-菲涅耳波场反演函数(inversion function)取代了常规传感器阵列波束形成方法中常用的夫琅禾费平面波假设。参考菲涅耳场发生器60实现了球形(各向同性)波场模型，该模型消除了传统信号处理技术中使用的平面波近似。

传感器波数数据缓冲区43的每个元件可以与惠更斯-菲涅耳反演数据缓冲区92的每个对应的元件连接，以形成多个信号路径。参照图1B，信号路径是指向乘法符号94的箭头。处理器15可以将传感器波数数据缓冲区43内容与逆向惠更斯-菲涅耳传递数据缓冲区92相乘。传感器波数数据缓冲区43的每个元素可以与惠更斯-菲涅耳反演数据缓冲区92内容的相应元素相乘，并且可能与常规脉冲压缩匹配滤波器的频谱元素相乘。传感器波数数据缓冲区43和惠更斯-菲涅耳反演数据缓冲区92之间的对应元素可以是波数域数据元素的解析(parings)。

系统1可以包括用于接收乘法结果的直线频谱数据缓冲区80。示例性直线频谱数据缓冲区80内容在图20A-C中示出，其中示出了距传感器阵列10近范围，中范围和远范围距离的示例性直线频谱数据。处理器15可以通过利用斯托尔特格式生成器64进行斯托尔特格式化将直线频谱数据缓冲区80转换为角度频谱数据缓冲区90。角度频谱数据缓冲区90在波数域中不均匀地间隔开。在一示例中，直线频谱数据缓冲区80是一维的，而角频谱数据缓冲区90是二维的，如常规的斯托尔特格式处理所要求的那样。在图21A-C中示出了示例性角谱数据缓冲区90内容，其中示出了距传感器阵列10近范围，中范围和远范围距离的示例性角谱数据。

斯托尔特格式生成器64还可以被应用于角谱数据缓冲区90以产生如图22A-B所示的图像频谱。斯托尔特格式生成器64对角谱数据缓冲区90的元素均匀地重采样以创建视场图像频谱的傅里叶变换可逆频谱，如图22C所示。

图23A-B示出了由处理器15执行的示例流程图。在102处，处理器15可以从传感器阵列10接收回波传感器元件数据，并且可以对传感器元件数据执行时间离散傅里叶变换，以提供可由传感器阵列收集的波形回波数据的接收到的时空形式的频率-空间表达。频率-空间格式的示例性传感器阵列数据在图11A-C中示出。在103处，处理器15确定视场的大小是否大于传感器阵列10的大小。在104a处，当视场的大小大于传感器阵列10的大小时，处理器15可以执行零填充以将频率空间传感器元件数据修改为视场大小，以存储在传感器数据缓冲区40中。示例性零填充的传感器阵列数据在图12A-C中示出。如果视场和传感器阵列10具有相同的大小，则可能不需要零填充。在104b处，处理器将传感器元件数据存储到传感器数据缓冲区40。在105处，处理器15可以对可能为零填充的传感器数据缓冲区40执行空间离散傅里叶变换，来产生传感器波数数据缓冲区43。空间DFT将传感器数据缓冲区40的可能为零填充的传感器阵列数据的频率-空间表达转换为传感器波数数据缓冲区43的频率-波数域数据。在图13A-C中示出距传感器阵列10近距离、中距离和远距离的视场的示例性传感器波数数据缓冲区43。在106处，处理器15可以确定传感器阵列10的第一参考点位置和视场的第二参考点位置。在108处，基于传感器阵列10的第一参考点位置和视场的第二参考点位置，以及基于从传感器阵列10发射的信号波形，并且基于视场的大小，处理器15可以生成参考菲涅耳场以获取参考菲涅耳场数据。在110处，处理器15可以对参考菲涅耳场数据执行空间DFT以形成正向惠更斯-菲涅耳传递数据。在111处，处理器15可以对正向惠更斯-菲涅耳传递数据执行复数共轭来形成逆向惠更斯-菲涅耳传递数据，以存储在逆向惠更斯-菲涅耳传递数据缓冲区92中。来自传感器阵列10的近范围，中范围和远范围距离的视场的示例性逆向惠更斯-菲涅耳传递数据如图19A-C所示。在112处，处理器15可以将传感器波数数据缓冲区43的数据元素与逆向惠更斯-菲涅耳变换数据缓冲区92的对应数据元素相乘。在113处，如果从传感器阵列10发射的信号波形是脉冲压缩波形，则处理器15将传感器波数数据缓冲区43的每个数据元素与从传感器阵列10发射的信号波形匹配的滤波器的对应数据元素相乘，以进行脉冲压缩。常规的波形匹配滤波可以通过将传感器波数数据缓冲区43与传感器阵列10发射的信号波形的匹配滤波器的频谱的对应数据元素相乘来执行。在114处，处理器15可以将步骤112的相乘后的数据元素存储到直线频谱数据缓冲区80中。来自传感器阵列10的近范围，中范围和远范围距离的视场的直线频谱数据如图20A-C所示。在116处，处理器可以对直线频谱数据缓冲区80执行斯托尔特映射，以形成非均匀采样的角谱。非均匀采样的角谱数据被存储在角谱数据缓冲区90中。来自传感器阵列10的近范围，中范围和远范围距离的视场的示例性角谱数据如图21A-C所示。在步骤117，处理器16可以对角谱数据缓冲区90进行均匀重采样。在步骤118，处理器可以对均匀重采样的角谱数据执行空间逆向DFT来生成图像，该图像可以是例如如图26A-C所示的用于距传感器阵列10近范围，中范围和远范围距离的视场的单个散射体的图像。图像可以示出视场的内容。在步骤120，处理器15可以格式化图像以在图像显示设备20上显示。

图24示出了由处理器15执行的另一示例流程图。在240处，处理器可以确定传感器阵列10的空间参考点。在242处，处理器可以确定要成像的视场的空间参考点。在244处，处理器可以基于从传感器阵列10发射的预定义波形来生成参考菲涅耳场样本数据，以说明传感器阵列的空间参考点与视场的空间参考点之间的空间。如果所发射的波形不是单色连续波信号，则处理器可以在244处执行时间DFT。可促使处理器在244处执行时间DFT的示例性多色波形可以包括通带处的单个脉冲信号。在246处，处理器可产生包含参考菲涅耳场样本数据的数据缓冲区。参考菲涅耳场样本数据可具有参考菲涅耳场数据样本间距，该间距与传感器阵列10的传感器元件的预定义间隔成比例，包括可能等于该预定义间隔。参考菲涅耳场数据样本的菲涅耳场数据的样本总数可与一视场的方位向数据样本总数相同。

图25示出了由处理器15执行的示例性过程的又一流程图。在250处，处理器可以确定参考菲涅耳场数据的空间离散傅里叶变换，以产生用于正向惠更斯-菲涅耳传递缓冲区的正向惠更斯-菲涅耳传递数据。参考菲涅耳场数据可以具有参考菲涅耳场数据样本间距，该间距与传感器阵列10的传感器元件的预定义间隔成比例，包括可能等于该预定义间隔。参考菲涅耳场样本数据的菲涅耳场数据样本的总数可与视场的方位向数据样本的总数相同。在252处，处理器可以确定正向惠更斯-菲涅耳传输数据的复共轭以产生逆向惠更斯-菲涅耳传输缓冲区的数据。

本发明用单脉冲成像方法代替了传感器阵列所使用的多脉冲波束成形/波束转向方法。本发明提供了传统的基于夫琅禾费平面波的波束形成的成像替代方案。特别是，为克服传统技术中存在的传感器阵列数据的到达角和基于波束成形/波束转向处理的局限性，以及为提供可能为扩展视场的内容的一维，二维或三维成像功能，本发明实现了以下特征。

首先，本发明消除了传统传感器阵列功能核心的平面波近似，并用球面(各向同性)波场模型代替了基础平面波系统公式。

其次，本发明消除了波束成形所需的任何阵列模拟组合。例如，本发明形成了扩展的、各向同性、谐波、参考的、单色或多色菲涅耳波场，其表征了扫宽所公开的系统与要成像的扩展视场之间的空隙的电磁场或声场。本发明创建了波场反演算子，其可以称为逆向惠更斯-菲涅耳传输；这些各向同性的波场逆变器是通过参考菲涅耳波场的多维傅里叶变换和复数共轭创建的。本发明执行离散傅里叶变换，以将由阵列接收到的时空数据转换成频率-波数域。本发明利用在波数域中执行的简单乘法，利用逆向惠更斯-菲涅耳传递来反向感测到的波场；该傅里叶变换数据包括直线频谱。本发明通过傅里叶迁移将反向的所感测的波场直线频谱转换为描述视场内容的频谱的角谱，得到不均匀间隔的傅里叶迁移的数据。在产生角谱的傅里叶迁移中使用了斯托尔特格式算子。本发明对角频谱进行均匀重采样以创建图像频谱的傅里叶变换可逆频谱。执行逆向傅里叶变换以创建所感测的视场的内容的一维，二维或三维图像。

图27示出了具有线性传感器阵列的近场传感器中的现有技术的失败区域。图27示出了具有入射平面波和球面波场的基于DFT的AoA估计。近场散射体产生球面波场，无法解析并提供可用的AoA估计。相比之下，图8示出了本发明在创建传感器阵列的近场中的单个散射体的AoA估计上的成功。

图8示出了本发明的成功解决了现有技术中的近场中阵列感测的失败。图8根据本发明的一方面，示出了在图像显示装置20上显示的近场中的方位向图像。

图9示出了本发明成功地解决了现有技术中在远场的扩展视场中的阵列感测失败的情况，其中，图9根据本发明的一方面，示出了远场的扩展视场的方位向图像。特别是，此示例说明了将零填充传感器阵列数据的值演示到更大的远距离视场的大小。传感器阵列中的传感器元件的数量通常只能够支持方位向图像，该方位向的图像仅能测量波束图案的主瓣的一部分，该部分大致相当于常规形成的夫琅禾费波束的主瓣。零填充可在用单个发射脉冲探测的扩展视场内，以方位向图像点扩散函数来表示远距离散射体的主瓣和旁瓣特征。

图4示出了视场中的散射体(线2002表示阵列大小，线2004表示在视场处的束宽，线2006表示处理视场)。

图2示出了现有技术无法提供散射场的距离向/方位向图像，并且仅产生单个夫琅禾费平面波束的常规距离像。

因此，从上文的描述中显然可以看出，上述目的得到了有效的实现，并且，由于在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在实施上述方法和所提出的一种或多种结构中进行某些改变，因此以上描述中包含的以及附图中示出的所有内容解释为说明性的，而不是限制性的。

还应该理解的是，所附权利要求书旨在涵盖本文所述的本发明的所有一般和特定特征，以及本发明范围的所有陈述，就语言而言，可以认为是落入在两者之间。

尽管已经结合当前被认为是最实际的和各种的实施方式对本发明的某些实施方式进行了说明，但是应该理解的是，本发明不限于所公开的实施方式，相反，其旨在覆盖所附权利要求范围内的各种修改和等同设置。尽管本文采用了特定术语，但是它们仅在一般性和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。

例如，本发明可以包括用于自动驾驶汽车的雷达传感器阵列和用于监视空中无人机飞行的雷达传感器阵列。本发明还可以实现用于雷达和声纳中的地震勘探、国防和民用以及超声医学成像设备等其他可能的应用的计算成像，以及许多其他可能性。本发明可以用于多种目的，包括作为第五代(5G)长期演进(LTE)无线通信和数据网络的一部分的、在多输入/多输出(MIMO)阵列处理协议中具有实用性的基于电磁的通信。本发明可以使得MIMO基站能够使用传感器阵列成像，从而定位固定和移动发射机，例如位于传感器阵列视场内的物联网(IOT)内的实体。

上文参照本发明的示例性实施方式的系统和方法和/或计算机程序产品的框图和流程图描述了本发明的某些实现。将理解的是，框图和流程图的一个或多个框以及框图和流程图中的框的组合可以分别通过计算机可执行程序指令来实现。同样，根据本发明的一些实施方式，框图和流程图的一些框可能不一定需要以所呈现的顺序执行，或者可能不一定必须执行。

这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指示计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生一个包括指令装置的产品，该指令装置实现流程图方框中指定的一个或多个功能。

本发明的实施方式可提供一种计算机程序产品，其包括具有计算机可读程序代码或其中包含程序指令的计算机可用介质，所述计算机可读程序代码适于执行以实现流程图块中指定的一个或多个功能。也可以将计算机程序指令加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，以在计算机或其他可编程设备上执行一系列运算元素或步骤，来产生计算机实现的过程，从而使在计算机或其他可编程设备上执行的指令可提供用于实现流程图方框中指定的功能的元件或步骤。

因此，框图和流程图的方框支持用于执行特定功能的装置的组合，用于执行特定功能的元件或步骤的组合，以及用于执行特定功能的程序指令装置。还将理解，框图和流程图的每个方框以及框图和流程图中的方框的组合都可以由执行特定功能，元件或步骤的专用的基于硬件的计算机系统，或专用的硬件和计算机指令的组合来实现。

本说明书使用示例来公开本发明的某些实施方式，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明的某些实施方式，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何所包含的方法。权利要求中限定了本发明的某些实施方式的可专利范围，并包括本领域技术人员能想到的其他示例。如果其他示例具有与权利要求的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言实质相同的等效结构元件，则这样的其他示例在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种用于产生感测图像的系统，其特征在于，包括：

传感器阵列，其包括发射信号波形的多个传感器元件；

图像显示设备；以及

处理器，其被配置为：

从所述传感器阵列接收回波传感器元件数据，并对所述传感器元件数据执行时间离散傅里叶变换(DFT)；

当要显示的视场的大小大于所述传感器阵列的大小时，执行零填充以将从所述传感器阵列接收到的传感器元件数据修改为所述视场的大小，以存储在传感器数据缓冲区中；

当要显示的视场的大小不大于所述传感器阵列的大小时，将所述传感器元件数据存储到所述传感器数据缓冲区中；

对所述传感器数据缓冲区执行空间DFT，以产生传感器波数数据缓冲区；

确定所述传感器阵列的第一参考点位置；

确定所述视场的第二参考点位置；

基于所述第一参考点位置和所述第二参考点位置、从所述传感器阵列发射的所述信号波形以及所述视场的大小生成参考菲涅耳场，以获得参考菲涅耳场数据；

对参考菲涅耳场数据进行空间DFT运算，以形成正向惠更斯-菲涅耳传输数据；

对所述正向惠更斯-菲涅耳传输数据进行复共轭形成逆向惠更斯-菲涅耳传输数据，以存储在逆向惠更斯-菲涅耳传输数据缓冲区中；

将所述传感器波数数据缓冲区的每个数据元素和所述逆向惠更斯-菲涅耳数据缓冲区的每个对应数据元素相乘；

如果从所述传感器阵列发射的所述信号波形是脉冲压缩波形，则将所述传感器波数数据缓冲区的每个数据元素和与从所述传感器阵列发射的所述信号波形匹配的滤波器的对应数据元素相乘，以进行脉冲压缩；

将相乘后的数据元素存储到直线频谱数据缓冲区中；

在所述直线频谱数据缓冲区上进行斯托尔特映射形成非均匀采样的角频谱数据，以存储在角频谱数据缓冲区中；

对非均匀采样的角频谱数据执行均匀重采样；

对均匀重采样的角频谱数据执行空间逆向DFT，以生成说明所述视场的内容的图像；以及

在所述图像显示设备上显示所述图像。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述传感器元件具有预定义的空间布置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述视场的图像是一维，二维或三维的。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述视场的图像具有预定义的数据样本间距。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述视场的图像的所述预定义的数据样本间距与所述传感器阵列的传感器元件之间的预定义间隔成比例，包括等于所述预定义间隔。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：扫宽所述视场的方位向范围的像素的总数小于、等于或大于所述传感器阵列中的传感器元件的总数。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述逆向惠更斯-菲涅耳传输数据缓冲区的元素总数等于扫宽所述视场的方位向范围的数据样本的总数。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述处理器生成具有不同的关联的参考信号和参考菲涅耳场数据缓冲区的一个或多个视场。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述传感器阵列是二维传感器阵列。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述传感器阵列包括多维阵列和共形表面阵列中的至少一个。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述处理器集成来自多个传感器位置的数据，所述数据是通过移动一个或多个传感器阵列而获得的，或者是通过不同传感器阵列的系统而获得的，无论该传感器阵列是固定的还是运动的。

12.一种用于产生逆向惠更斯-菲涅耳传输信号的系统，包括：

包含多个传感器元件的传感器阵列，所述传感器元件具有预定义间隔和从所述传感器阵列发射的预定义波形；以及

处理器，其被配置为：

确定参考菲涅耳场数据的空间离散傅里叶变换，以产生用于正向惠更斯-菲涅耳传输缓冲区的正向惠更斯-菲涅耳传输数据，其中，所述参考菲涅耳场数据具有参考菲涅耳场数据样本间距，该样本间距与所述传感器元件的预定义间隔成比例，包括等于所述预定义间隔，并且所述参考菲涅耳场样本数据的菲涅耳场数据样本的总数与视场的方位向数据样本的总数相同；以及

确定正向惠更斯-菲涅耳传输数据的复共轭，以产生逆向惠更斯-菲涅耳传递缓冲区的数据。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：所述处理器还被配置为：

确定所述传感器阵列的空间参考点；

确定要成像的视场的空间参考点；

基于从所述传感器阵列发射的所述预定义波形生成所述参考菲涅耳场样本数据，来说明所述传感器阵列的空间参考点和所述视场的空间参考点之间的空间；以及

产生包含所述参考菲涅耳场样本数据的数据缓冲区，其中，所述参考菲涅耳场样本数据具有参考菲涅耳场数据样本间距，该间距与所述传感器元件的预定义间隔成比例，包括等于所述预定义间隔，并且所述参考菲涅耳场样本数据的菲涅耳场数据样本的总数与视场的方位向数据样本的总数相同。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于：所述传感器阵列的空间参考点标识所述传感器阵列的标称中心。

15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于：所述视场的空间参考点标识所述视场的标称中心。