[發明專利]多視角觀測下前視三維SAR成像方法

無效

• 申請號: 201310191615.2
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103336278A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 李亞超;徐剛;鄧歡;全英匯;邢孟道
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

技術領域

本技術發明屬于通信技術領域，更進一步涉及雷達技術領域中的一種多視角觀測下前視三維合成孔徑雷達(SAR，Synthetic?Aperture?Radar)成像方法。本發明可用于機載合成孔徑雷達對地面場景實現前視三維成像。

背景技術

傳統的機載SAR采取側視工作模式，對于載機飛行正前方的場景無法進行探測。而在敵情探測、地形勘測、導彈制導以及環境勘測等場合，需要機載SAR采取前視或者下視工作模式，獲取場景的三維圖像。前視三維SAR圖像的出現使得SAR三維成像的應用范圍得以擴展，目前，現有的前視SAR三維成像技術有以下四種。

第一種方法，依靠波束形成的技術實現下視三維成像。

Du?L，Wang?YP在論文“Analytic?modeling?and?three-dimensional?imaging?of?downward-looking?SAR?using?bistatic?uniform?linear?array?antennas”(《APSAR》2007，pp：19-53)中提出了一種下視三維成像技術。該技術距離維分辨依靠脈沖壓縮，沿航向維分辨依據依靠合成孔徑原理，垂直航向方向分辨通過放置線性陣列，對各個振源接收的信號利用實孔徑處理，即波束形成技術，實現高程估計。該方法雖然能夠實現三維成像，但是這種依靠波束形成的技術實現下視三維成像的方法仍然存在的不足是：波束形成處理后的二維差值運算量大，不適合工程實現。

第二種方法，采用等價聚束式合成孔徑處理實現三維成像。

梁毅，井偉，邢孟道，保錚在論文“一種下視三維FMCW?SAR成像的新方法”(《自然科學進展》2009，19(5)：575-584)中提出了一種等價聚束式合成孔徑三維成像技術，該技術利用脈沖壓縮技術得到距離維分辨，依靠合成孔徑技術得到沿航向維分辨，再利用等價聚束式合成孔徑處理方法，采用等效子孔徑SAR成像技術實現垂直航向方向分辨。這種采用等價聚束式合成孔徑處理實現三維成像的方法，雖然能夠實現三維成像，但是仍然存在的不足是，由于運算量大，而不適合工程實現。

第三種方法，利用目標與其陰影的幾何關系實現三維SAR成像。

Lei?Pang，Wenlimeng在論文“Three-dimension?Information?Extracting?from?High?Resolution?Airborne?Synthetic?Aperture?Radar”(《Urban?Remote?Sensing?Event》2009，pp：1-5)中提出了一種利用目標與其陰影的幾何關系實現三維SAR成像的技術，該技術首先利用合成孔徑技術實現距離維和方位維高分辨，然后在已得到的高分辨SAR圖像中，利用目標與其陰影的幾何關系，通過估計目標與影子的尺寸大小，反演目標的高度，最終實現三維SAR成像。該方法存在的缺點是，只適合于高層建筑和樹木等特征明顯的場景，因此使得該方法的適用范圍受到場景類型的限制。

第四種方法，采用標準的后向投影算法對雷達回波數據進行處理，實現三維SAR成像。

電子科技大學提出的專利申請“一種前視線陣三維合成孔徑雷達系統構建方法”(申請號200910059126.5申請公布號CN101551457A)公開了一種已在工程技術領域實現了的前視SAR三維成像系統構建方法。該方法的三維成像系統采用線陣系統單陣元激勵方式，使單激勵線陣三維SAR的波束前視照射，然后對接收到的回波數據采用標準的后向投影算法進行處理。該方法雖然能得到前方測繪區域的三維成像結果，但是，該專利申請仍然存在的不足之處是，由于其采用的后向投影算法復雜度高，數據量和運算量比較大，所以成像的實時性較低。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，根據同步軌道SAR平臺的運動特點，提出一種多視角觀測下前視三維SAR成像方法。

實現本發明的目的的思路是，將雷達線性陣列沿垂直于載機航向的方向排列，通過雷達陣列發射一次脈沖，實現對場景的一次“快拍”，獲取目標場景的二維高分辨成像。然后，在不同視角下對目標場景進行三次“快拍”，得到三幅高分辨二維圖像。再采用多基線干涉合成孔徑雷達(InSAR，Interferometric?Synthetic?Aperture?Radar)處理方法對三幅圖像的聯合像素進行處理，獲取場景的高程信息，從而實現對目標場景的前視三維成像。

本發明的具體實施步驟如下：

(1)構建前視三維合成孔徑雷達平臺：