[發明專利]一種基于壓縮傳感的線陣SAR三維成像方法

無效

• 申請號: 201010214430.5
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN102313888A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 張曉玲;韋順軍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本技術發明屬于雷達技術領域，它特別涉及了合成孔徑雷達(SAR)成像技術領域。

背景技術

合成孔徑雷達(SAR)是一種高分辨率的微波成像系統。合成孔徑雷達依靠雷達和目標之間的相對運動來合成虛擬陣列以獲得方位向高分辨率，利用大帶寬信號實現距離向高分辨率，可以對照射場景進行二維成像。線陣合成孔徑雷達(Linear?array?SAR)三維成像系統是將線陣天線安裝在運動平臺上的一種新型合成孔徑雷達系統。線陣SAR三維成像系統在切航跡方向(垂直于距離向-沿航跡向平面的方向)上放置一列線陣天線，利用脈沖壓縮技術獲得距離向高分辨力，利用平臺運動形成虛擬陣列天線獲得沿航跡向高分辨力，利用線性陣列天線合成孔徑獲得切航跡向分辨率，從而得到照射場景的三維成像結果。與傳統SAR系統相比，線陣SAR具有以下獨特優點：

1.三維成像能力，可以對城市街區、高山峽谷和森林等地形變化劇烈的復雜地形進行三維成像，克服傳統SAR二維成像的盲區；

2.多模式工作能力，除了傳統的側視模式，還可以工作于下視模式，克服了傳統SAR起伏地形成像時陰影效應和幾何畸變。

線陣SAR作為一項新的空間對地觀測和偵察手段，無論在民用還是軍事應用領域都有著更為廣泛的發展空間。在民用方面，線陣SAR成像雷達系統可用于對城市地區進行三維測繪；對復雜地形區域的地形測繪以便于進行對地觀測、災害預測與災害評估、協助飛行器的導航及盲降；在軍用方面，線陣SAR成像雷達系統可以對隱藏在深峽谷的軍事目標進行監視和偵察搜索，提高目標識別能力。因此線陣SAR已經成了最近合成孔徑雷達成像技術領域的研究熱點。

當今線陣SAR三維成像算法主要基于匹配濾波理論，如三維距離-多普勒(RD)算法和三維后向投影(BP)算法，見參考文獻“G.Fornaro，F.Serafino，and?F.Soldovieri.Three-dimensional?focusing?with?multipass?SAR?data.IEEE?Trans.Geosci.Remote?Sens，vol.41，no.3，pp.507-517，Mar.2003.”和“Shi?Jun，Zhang?Xiaoling，Yang?Jianyu，Wang?yinbo.Surface-Tracing-Based?LASAR?3-D?Imaging?Method?viaMultiresolution?Approximation.IEEE?Trans.Geosci.Remote?Sens，vol.46，no.11，pp.3719-3730，Nov.2008.”。根據天線和匹配濾波理論，線陣SAR切航跡向聚焦信號為類sinc函數，分辨率定義為點擴散函數的3dB寬度。在平臺高度和系統工作中心頻率固定之后，線陣SAR系統切航跡向分辨率取決于線陣天線長度，線陣天線長度越長，切航跡向分辨率就越高。但在實際中線陣SAR系統載體長度有限，制約了實際線陣天線長度的擴展，所以切航跡向的分辨率往往低于其它兩維分辨率，影響線陣SAR在許多領域的實際應用，如高空高精度三維測繪等。線陣SAR的天線工作模式一般可分為一發多收和多發多收模式，根據現有的匹配濾波成像方法，這兩種模式都要求相鄰陣元或者相鄰等效陣元位置之間的間距小于雷達工作波長的一半，所以在陣列天線設計時需要布置大量的天線陣元及相關的接收設備，不僅增加了線陣SAR系統的硬件設計難度和成本，同時也大大增加了系統的回波數據采集和存儲負擔。因此，切航跡向低分辨率、多天線陣元數和大數據量采集存儲負擔成為了當今線陣SAR三維成像技術走向實際應用面臨的主要問題。