[发明专利]3-D SAR波数域快速成像的方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达成像和信号处理技术领域，尤其是机载下视阵列3-DSAR和多基线3-D SAR工作模式中跨航向孔径长度远小于跨航向测绘带宽情况下的一种3-D SAR波数域快速成像的方法。

背景技术

机载阵列下视3-D SAR、多基线3-D SAR能够获得观测区域场景三维散射信息，能够克服常规侧视SAR中的阴影、叠掩等问题，因此具有广泛的应用前景。目前3-D SAR成像处理主要是先在波传播方向和航迹向使用常规侧视SAR成像处理方法中的RD、CS、ω-k等方法进行处理，然后在跨航向使用SPECAN、波束形成、压缩感知等方法进行处理。这类成像处理方法对距离历程进行泰勒展开近似处理，仅保留泰勒展开中的一次项和二次项，将三维成像转换成波传播和航迹向二维处理与跨航向一维处理。由于忽略了距离历程中的三次及三次以上的高次项，因此对三维观测区域场景不能够精确重建，尤其是雷达到观测区域距离较短及观测区域测绘带较大的时候，距离历程的近似导致的重建误差更大。

三维波数域方法能够完全补偿场景中的距离徙动，重建精度高，但是该类方法要求回波采集时综合孔径长度不小于成像区域以防止FFT出现卷绕，在机载下视阵列3-D SAR中，跨航向阵列天线长度一般为几米，而跨航向幅宽为几百米到几千米，因此需要对回波数据进行大量补零，补零会带来内存需求和计算量的激增。若直接使用三维波数域方法对整个观测区域场景进行重建，无论是数据量还是计算量都非常大，从而限制了该方法在机载下视阵列3-D SAR中的应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种3-D SAR波数域快速成像的方法。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种3-D SAR波数域快速成像的方法。该方法包括：步骤A，从3-D SAR回波数据中提取波传播-航迹向二维数据和波传播-跨航向二维数据；步骤B，对波传播-航迹向二维数据和波传播-跨航向二维数据分别采用二维成像处理方法进行重建，得到波传播-航迹向二维图像和波传播-跨航向二维图像，其中σ为雷达后向散射系数；步骤C，由波传播-航迹向二维图像和波传播-跨航向二维图像反映出的观测区域场景目标散射特性，搜寻得到整个三维观测区域场景中感兴趣区域；步骤D，对3-D SAR回波数据进行匹配滤波，并沿波传播向设置距离门限，使感兴趣区域落在波传播方向距离门限内，感兴趣区域之外的区域落在波传播方向距离门限之外，仅保留距离门限内的数据；步骤E，对航迹向空域、跨航向空域、波传播向空域信号沿航迹向、跨航向和波传播向进行三维FFT，得到航迹向、跨航向和波传播向三维波数域信号；步骤F，将波传播方向、航迹向和跨航向三维波数域信号进行场景中心距离徙动校正和残余距离徙动校正；以及步骤G，对完成场景中心距离徙动校正和残余距离徙动校正的波传播方向、航迹向和跨航向三维波数域信号沿波传播方向、航迹向和跨航向进行三维IFFT，得到精确重建的感兴趣区域三维图像。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明3-D SAR波数域快速成像的方法只对感兴趣区域而不是整个三维观测区域场景进行重建，从而避免了数据量的激增，能够进行快速成像处理。

附图说明

图1为机载下视阵列3-D SAR成像场景的立体示意图；

图2A至图2C分别为图1所示成像场景沿波传播-轨迹向、轨迹向-跨航向、波传播-跨航向的剖面示意图；

图3为机载下视阵列3-D SAR波束覆盖区与感兴趣区域的示意图；

图4为本发明实施例3-D SAR波数域快速成像方法的流程图；

图5A和图5B为地基雷达实验场景目标放置位置沿不同视角的视图。

图6A至图6F为地基雷达实验数据采用本发明方法的处理结果，其中：

图6A为Y方向-Z方向二维波数域重建和ROI选取；

图6B为X方向-Z方向二维波数域重建和ROI选取；

图6C为ROI三维波数域重建结果；

图6D为ROI三维重建结果在X-Y平面最大值投影；

图6E为ROI三维重建结果在X-Z平面最大值投影；

图6F为ROI三维重建结果在Y-Z平面最大值投影。

具体实施方式