[发明专利]基于多相位中心观测约束优化的微波三维成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及天线、雷达成像和信号处理技术领域，特别是基于多相位中心观测约束优化的微波三维成像方法。

背景技术

基于多相位中心时空分布的微波三维成像模式能够获取观测场景整个立体空间中的波数信息。针对多相位中心时空分布的微波三维成像模式，目前尚无明确统一的成像方法。发明人在考虑观测约束条件的情况下，提出了多相位中心三维成像方法。

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，本发明提供了基于多相位中心观测约束优化的三维成像方法。

(二)技术方案

本发明提供了一种基于多相位中心观测约束优化的微波三维成像方法，包括：

步骤A：由多相位中心对目标进行成像，并对成像后接收到的目标回波信号进行预处理；

步骤B：对预处理后的回波信号进行距离衰减因子补偿和天线方向图校正处理；

步骤C：采用观测约束优化方法对所述补偿和校正后的回波信号进行处理；

步骤D：从步骤C的处理结果中提取观测区域三维微波散射图像、观测区域场景三维数字表面模型或观测区域场景正射投影微波图像。

其中，所述步骤A中多相位中心为由多物理天线形成的空间多相位中心或者通过单个或多个天线通过一定时间运动形成的时间多相位中心。

其中，对于空间多相位中心，所述预处理包括补偿多个物理天线之间的幅度误差和相位误差。

其中，对于时间多相位中心，所述预处理包括补偿天线的位置、姿态误差以及天线之间收发过程中平台运动带来的多普勒偏移误差。

对于子步骤A2：针对单个或多个天线通过一定时间运动形成的多相位中心，成像处理之前，需要。

其中，步骤B中对回波信号进行距离衰减因子补偿和天线方向图校正处理如下式所示：

其中，为预处理后的回波信号，Y为经过距离衰减因子补偿和天线方向图校正后的回波信号，为距离衰减因子，A_T为发射相位中心的天线方向图(实际测量得到)，A_R为接收相位中心的天线方向图(实际测量得到)，H_n为观测区域场景目标的散射系数，P(t)为发射信号，t_d为场景目标收发延时，ζ为回波信号中存在的误差，n为场景目标，S为整个观测区域三维场景，λ为发射信号波长，R为相位中心到场景中目标的距离。

其中，回波信号中存在的误差ζ在空间多相位中心时代表幅相误差，时间多相位中心时代表天线位置、姿态误差以及天线之间收发过程中平台运动带来的多普勒偏移误差。

其中，步骤C具体包括：

步骤C1：所述多相位中心的相位中心数目为2时，将其中一个相位中心作为参考相位中心，对两个相位中心所述补偿和校正后的回波信号相位差分处理，并求解观测区域场景数字表面模型；

步骤C2：当任意相邻相位中心采样间距满足其中，λ为发射信号波长，θ为相位中心沿其分布方向的波束宽度；且相位中心数目大于等于3时，将所述补偿和校正后的回波信号对多相位中心和波传播采样进行三维相干累积，可得到观测区域三维微波图像；以及

步骤C3：当任意相邻相位中心采样间距不满足时，且相位中心数目大于等于3时，通过观测矩阵将观测区域三维场景和所述补偿和校正后的回波信号表示成不适定性方程求解。

其中，步骤C2中所述观测区域场景数字表面模型如下表示：

其中，H为天线到场景表面高度，r为参考相位中心到目标的斜距，α为两相位中心构成的孔径与水平面夹角，λ为发射信号波长，为两相位中心的回波信号相位差分处理后的相位差，L为两相位中心之间的采样间距。

其中，步骤C3中观测区域三维微波图像如下获得：