[發明專利]一種圓跡合成孔徑雷達三維層析成像方法

有效

• 申請號: 201310431961.3
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN103454638A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 林赟;譚維賢;王彥平;洪文;吳一戎
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明涉及圓跡合成孔徑雷達(SAR)的聚焦成像領域，特別是能夠實現大面積、精確、快速聚焦的圓跡SAR三維層析成像方法。

背景技術

圓跡SAR是上世紀90年代提出并發展起來的一種成像模式，具有高分辨三維成像能力。圓跡SAR相比于常規模式的獨特優勢已通過可控實驗和機載實驗證明，例如，美國佐治亞技術研究院的雷達小組通過T-72坦克轉臺實驗驗證了圓跡SAR工作原理與成像效果；法國宇航局、瑞典國防研究院、德國宇航局以及中科院電子所相繼開展了機載圓跡SAR飛行實驗，其中德宇航和中科院電子所分別獲取了L波段和P波段全方位高分辨圓跡SAR圖像，相比于同一系統參數的常規SAR圖像，圓跡SAR圖像展現了更為精細的地物信息。鑒于上述優勢，圓跡SAR成像模式無論是在近景成像還是在對地觀測中都具有廣泛的應用前景。

圓跡SAR的聚焦成像方法是圓跡SAR成像技術的一項重要研究內容，現有的聚焦成像方法主要包括兩類，一類是時域相關類方法，另一類是頻域方法。時域相關類方法包括后向投影方法、共焦投影方法(參見An?imaging?technique?using?confocal?circular?synthetic?aperture?radar，IEEE?Transactions?on?Geoscience?and?Remote?Sensing，1998，36(5)：1524-1530.)等，這類方法都需要計算圖像中每個像素點的距離歷程，沿著距離歷程對回波數據進行相干疊加，優點是可用于任意SAR軌跡成像，且成像精度高，缺點是計算效率低。頻域類方法不需要進行逐像素點操作，其利用回波信號的移不變特性在頻域進行批量處理，優點是計算效率高，現有的圓跡SAR頻域方法包括：Soumekh提出的波前重建方法(參見Reconnaissance?with?slant?plane?circular?SAR?imaging，IEEE?Transactions?on?Image?Processing，1996，5(8)：1252-1265.)，該方法的關鍵步驟是通過計算系統核函數的偽逆來將斜面數據轉化成地面數據，該步驟不僅計算復雜度大而且還會引入一定的誤差和不穩定性；A.Dallinger提出的用于近景成像的基于柱面成像的ω-k方法(參見Efficientω-k?Algorithm?for?Circular?SAR?and?Cylindrical?Reconstruction?Areas，Advances?in?Radio?Science.2006，4(10)：85-91.)，該方法對等間隔半徑的圓柱參考面進行頻域成像，寇蕾蕾等針對該方法存在的近似提出了改進方法(參見Circular?SAR?processing?using?an?improved?omega-k?type?algorithm.Journal?of?Systems?Engineering?and?Electronics，2010，21(4)：572-579)，基于柱面成像的ω-k方法適用于人體等具有近似柱狀表面的目標的成像，但較難用于對地觀測；極坐標格式方法(參見圓跡SAR極坐標格式算法研究，電子與信息學報，2010，32(12)：2802-2807.)，該方法的缺點在于其平面波假設，雖然也提出了一些球面波校正方法，但都存在一定近似，限制了有效成像區域。因此，需要發展精確、快速的圓跡SAR頻域聚焦成像方法。

發明內容

為了實現對圓跡SAR數據的大面積、精確、快速三維聚焦成像，本發明的目的提供一種基于波數域距離徙動校正的圓跡SAR三維層析成像方法。

為達到上述目的，本發明圓跡合成孔徑雷達三維層析成像方法所采用的技術方案包括步驟如下：

步驟S1：將合成孔徑雷達回波信號變換到距離壓縮后的距離-角度空間域，獲得斜平面信號s₁(r，θ)，其中，r為斜距，θ為方位角；

步驟S2：通過距離向重采樣將斜平面信號s₁(r，θ)轉換為第一地平面信號s₂(r_g，θ，z_n)，其中，r_g為地距，z_n為成像平面高度，下標n＝1，2，...，N為成像平面高度索引，N為成像平面高度向點數，z_n+1＝z_n+Δz，Δz為成像平面高度間隔，n從n＝1開始；