一种线阵三维成像合成孔径雷达快速成像方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多分辨逼近的线阵三维成像合成孔径雷达快速成像方法，它是针对实际线阵三维成像合成孔径雷达回波中只包含三维空间中某特定曲面的回波信号的特点，采用多分辨逼近技术，针对三维空间中某特定曲面进行成像处理。本发明专利技术解决了三维成像合成孔径雷达成像方法运算量大的问题。与现有的线阵三维成像合成孔径雷达成像算法相比，本发明专利技术的优点在于利用较小的运算量实现了线阵三维成像合成孔径雷达。本发明专利技术可以应用于合成孔径雷达成像、地球遥感等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达
，它特别涉及了线阵三维合成孔径雷达(SAR)成像

技术介绍
线阵三维成像合成孔径雷达(IASAR)是将线性阵列天线固定在运动的平台上，以合成二维平面阵列，并进行三维成像的一种新型合成孔径雷达系统。线阵三维成像合成孔径雷达能够实现目前单天线合成孔径雷达不能实现的对三维地面进行成像的能力，目前已成为合成孔径雷达领域的研究热点。根据本专利技术人了解以及已发表的文献，例如M.WeiJJ，J.H.G.Ender "A 3D imaging radar for smallunmanned airplanes - ART腸"Radar Conference, 2005. EURAD 2005. BASSEMR. MAHAFZA and MITCH SAJJADI "Three-dimensional SAR imaging using lineararray in transverse motion" IEEE transaction on aerospace and electronic system VOL32, NO. 1 JANUARY 1996，线阵三维成像合成孔径雷达成像方法可以分成三类时域三维成像方法，频域三维成像方法和降维成像处理方法。时域方法通过计算各散射点到各天线单元距离，并进行相干叠加实现线阵三维成像合成孔径雷达成像处理；频域方法将时域方法的相干累加变换为频域的乘法操作，实现线阵三维成像合成孔径雷达成像处理；降维成像处理方法将高维相关问题分解为若干个一维相关处理问题，以降低处理运算量。上述方法本质上将线阵三维成像合成孔径雷达成像问题看作三维空间中的匹配问题。但在实际应用中，三维图像空间中的很多区域并不包含散射点，或被其它散射点遮挡，实际回波中只包含三维空间中某各特定曲面的回波信号，因此，线阵三维成像合成孔径雷达成像问题可以简化为三维空间中的曲面预测问题。依据此观点，线阵三维成像合成孔径雷达三维成像问题被等效为二维成像问题，从而大大降低了线阵三维成像合成孔径雷达成像问题的运算量。
技术实现思路
为了克服现有线阵三维成像合成孔径雷达成像方法运算量大的问题，本专利技术提供了，本方法针对实际线阵三维成像合成孔径雷达回波中只包含三维空间中某特定曲面的回波信号的特点，采用6多分辨逼近技术，针对三维空间中某特定曲面进行成像处理，从而很好的解决了三维成像合成孔径雷达成像方法运算量大的问题。为了方便描述本专利技术的内容，首先作以下术语定义定义l、线阵三维成像合成孔径雷达(LASAR)线阵三维成像合成孔径雷达(LASAR)是将线性阵列天线固定在运动的平台上，以合成二维平面阵列，并进行三维成像的一种新型合成孔径雷达系统。定义2、合成孔径雷达标准距离压縮方法合成孔径雷达标准距离压縮方法是指利用合成孔径雷达发射参数，采用以下公式生成参考信号，并采用匹配滤波技术对合成孔径雷达的距离向信号进行滤波的过程。其中，/(《)为参考函数，B为雷达发射基带信号的信号带宽，T^为雷达发射信号脉冲宽度，,为自变量，取值范围从-5"到i,详见文献"雷达成像技术"，2 2保铮等编著，电子工业出版社出版。定义3、线阵三维成像合成孔径雷达图像空间线阵三维成像合成孔径雷达图像空间是指合成孔径雷达波束照射到的场景区域。定义4、线阵三维成像合成孔径雷达指标集线阵三维成像合成孔径雷达成像结果为三维空间中的曲面，可以用如下函数表示其中，(i,刀为指标集，A(/,刀表示0',y)点对应的高度定义5、线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法是合成孔径雷达二维后向投影成像方法的拓展。该方法首先计算散射点到线阵天线各阵元的距离历史，选择相应距离单元的数据，并进行标准的多普勒相位补偿以及相干累加，得到该7点的散射系数。该方法流程图见专利附图。详见文献"雷达成像技术"，保铮等编著，电子工业出版社出版。定义6、基于小波变换的二维曲面预测方法基于小波变换的二维曲面预测技术是指以尺度函数作为基函数，利用低分辨二维曲面预测高分辨率二维曲面的曲面预测技术。该方法流程图见专利附图。详见文献"信号处理的小波导引"，Mallat等编著，机械工业出版社出版。定义7、遍历法按数据排列顺序，由小到大，逐个对数据进行某种操作，直至对所有数据都执行完该操作为止。定义8、线阵三维成像合成孔径雷达理论分辨率线阵三维成像合成孔径雷达理论分辨率是指根据线阵三维成像合成孔径雷达系统参数，包括发射信号带宽，合成孔径长度以及线阵天线长度决定的线阵三维成像合成孔径雷达所能达到的最大分辨率。详见文献"合成孔径雷达成像原理"，皮亦鸣等编著，电子科技大学出版社出版本专利技术提供了，它包含以下几个步骤步骤l、初始化线阵三维成像合成孔径雷达成像系统参数初始化成像系统参数包括平台速度矢量,记做P，平台初始位置矢量,记做F，雷达发射电磁波的波数,记做&,线阵天线各阵元相对平台中心位置，记做其中i'为天线各阵元序号，为自然数，/ = 0,1,...,M，似为线阵天线各阵元总数，雷达发射基带信号的信号带宽,记做S，雷达发射信号脉冲宽度，记做7>，雷达接收波门持续宽度，记做r。，雷达接收系统的采样频率,记做y;，雷达系统的脉冲重复频率，记做尸/ F ，及接收系统接收波门相对于发射信号发散波门的延迟，记做r。。上述参数均为线阵三维成像合成孔径雷达系统的标准参数，其中，雷达发射电磁波的波数&，雷达发射基带信号的信号带宽s，雷达发射信号脉冲宽度r"雷达接收波门持续宽度r。，雷达接收系统的采样频率/;,雷达系统的脉冲重复频率p^及接收系统接收波门相对于发射信号发散波门的延迟在线阵三维成像合成孔径雷达设计过程中已经确定；其中，平台速度矢量P及平台初始位置矢 量7在线阵三维成像合成孔径雷达观测方案设计中已经确定。步骤2、线阵三维成像合成孔径雷达原始数据进行距离压縮-采用合成孔径雷达标准距离压縮方法对合成孔径雷达距离向回波数据5,进 行压缩，得到距离压縮后的线阵三维成像合成孔径雷达数据，记做5。 步骤3、获得线阵三维成像合成孔径雷达指标集为(0， 0)点的高度和相应的最 大值采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对线阵三维成像合 成孔径雷达图像空间中位置为(0, 0， h)的点进行成像处理，得到线阵三维成 像合成孔径雷达图像空间中位置为(0， 0， h)的点的散射系数，即，线阵三维 成像合成孔径雷达指标集为(0， 0)点的合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数，记做cr(O，O，;O,其中，A为自然数，"0,l,…,i/， i/为线阵三维成像合成孔径雷达图像空间高度。采用遍历法寻找合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数cr(0，O,/0的最大值，得到合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数J(0,0,/0的最大值和合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数《0，0,/z)最大值对应的高度。其中，合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数c(o，o,;o的最大值记做o"ma(o,o);合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数07(0，0，/0最大值对应的高度记做/<0,0)。 步骤4、获得线阵三维成像合成孔径雷达图像空间低分辨图像-对于步骤3中的线阵三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线阵三维成像合成孔径雷达快速成像方法，其特征是它包含以下几个步骤：　步骤１、初始化线阵三维成像合成孔径雷达成像系统参数：　初始化成像系统参数包括：平台速度矢量，记做＊，平台初始位置矢量，记做＊，雷达发射电磁波的波数，记做Ｋ↓［ｃ］，线阵天线各阵元相对平台中心位置，记做＊，其中ｉ为天线各阵元序号，为自然数，ｉ＝０，１，…，Ｍ，Ｍ为线阵天线各阵元总数，雷达发射基带信号的信号带宽，记做Ｂ，雷达发射信号脉冲宽度，记做Ｔ↓［Ｐ］，雷达接收波门持续宽度，记做Ｔ↓［ｏ］，雷达接收系统的采样频率，记做ｆ↓［ｓ］，雷达系统的脉冲重复频率，记做ＰＲＦ，及接收系统接收波门相对于发射信号发散波门的延迟，记做Ｔ↓［Ｄ］；上述参数均为线阵三维成像合成孔径雷达系统的标准参数，其中，雷达发射电磁波的波数Ｋ↓［ｃ］，雷达发射基带信号的信号带宽Ｂ，雷达发射信号脉冲宽度Ｔ↓［Ｐ］，雷达接收波门持续宽度Ｔ↓［ｏ］，雷达接收系统的采样频率ｆ↓［ｓ］，雷达系统的脉冲重复频率ＰＲＦ及接收系统接收波门相对于发射信号发散波门的延迟在线阵三维成像合成孔径雷达设计过程中已经确定；其中，平台速度矢量＊及平台初始位置矢量＊在线阵三维成像合成孔径雷达观测方案设计中已经确定；　步骤２、线阵三维成像合成孔径雷达原始数据进行距离压缩：　采用合成孔径雷达标准距离压缩方法对合成孔径雷达距离向回波数据＊进行压缩，得到距离压缩后的线阵三维成像合成孔径雷达数据，记做＊；　步骤３、获得线阵三维成像合成孔径雷达指标集为（０，０）点的高度和相应的最大值：　采用线阵三维成像合成孔径雷达三维后向投影成像方法，对线阵三维成像合成孔径雷达图像空间中位置为（０，０，ｈ）的点进行成像处理，得到线阵三维成像合成孔径雷达图像空间中位置为（０，０，ｈ）的点的散射系数，即，线阵三维成像合成孔径雷达指标集为（０，０）点的合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数，记做σ（０，０，ｈ），其中，ｈ为自然数，ｈ＝０，１，…，Ｈ，Ｈ为线阵三维成像合成孔径雷达图像空间高度；　采用遍历法寻找合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数σ（０，０，ｈ）的最大值，得到合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数σ（０，０，ｈ）的最大值和合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数σ（０，０，ｈ）最大值对应的高度；其中，合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数σ（０，０，ｈ）的最大值记做σ↓［ｍａｘ］（０，０）；合成孔径雷达高度向散射系数的分布函数σ（０，０，...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓玲，师君，杨建宇，王银波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]