[发明专利]一种基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法

权利要求书

1.一种基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、目标与环境竖直向SAR成像参数设置；

S2、目标与环境竖直向SAR成像测量；

S3、回波数据近场竖直向SAR成像处理；

S4、基于竖直向SAR成像的目标与环境耦合散射分析。

2.如权利要求1所述的基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法，其特征在于，所述的S1中，扫频范围根据研究频段进行设置，扫频间隔Δf、竖直向移动间隔Δz、按照如下公式进行设置：

其中，c为电磁波在真空中的传播速度，d_max为目标最大几何尺度，D₁＝4d_max为目标在距离方向最大可成像长度，h为目标高度，D₂＝4h为竖直向最大可成像长度，λ为电磁波波长，R为测试距离。

3.如权利要求1所述的基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法，其特征在于，所述的S2中，具体包含以下步骤，

S21、将目标通过塔吊装订至预定高度h，将测试天线固定于竖直扫描架一端，调整竖直扫描架位置，使扫描架中心与目标中心间距离为测试距离R；

S22、根据公式(1)获得的扫频间隔、竖直向间隔，利用一维扫描架带动天线沿竖直向进行匀速直线运动，匀速过程中通过触发方式每间隔一定间隔对目标进行一次宽带扫频测量，同时实时调节天线的照射角度，保证持续照射目标中心位置，获取目标与环境散射回波信号V(k,z)，直至完成预定行程；获取的目标回波信号V(k,z)为二维信号，一维随波数k变化，一维随天线位置z变化。

4.如权利要求1所述的基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法，其特征在于，所述的S3中，按照公式(2)对目标回波信号V(k,z)进行近场校正成像处理，获取竖直向-径向距离平面内目标二维强散射中心分布图像；

式中，为天线位于不同扫描位置处获取的一维距离像；(x,z)为天线坐标值；(x′,z′)为目标散射中心坐标值；j为虚数单位；H为测试天线位于扫描行程中心时距背景环境的距离；h为目标中心距背景环境的距离；X₀为天线与目标中心之间的水平距离；B为扫频带宽；k_B为宽带扫频信号对应的波数差；C为光速；z₁为扫描行程起始位置，以扫描行程中心为0点；z₂为扫描行程终止位置；l_s为强散射中心与天线实际相对运动轨迹；G为天线方向图；为天线中心与目标强散射中心之间形成的入射角度；为天线中心对目标中心的入射角度；k为波数，λ为电磁波波长；k_min为该波段内最低频率对应的波数；V(k,z)为目标回波信号；为坐标为(x′,z′)二维像点散射矢量。

5.如权利要求1所述的基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法，其特征在于，所述的S4中，根据S3获取的目标与环境竖直向SAR图像，分别识别目标、环境以及耦合散射，并进行耦合形成机理分析，具体包含以下步骤：

S41，目标散射中心识别：根据高频散射机理分析目标主要部件散射特性，结合各部件间相互位置关系，在SAR图像中识别目标对应的散射中心；

S42，环境散射中心识别：在竖直向SAR图像中，背景环境散射表现为一条亮线，其亮度取决于背景环境后向散射强度；

S43，耦合散射中心识别：目标与背景环境耦合主要由二次散射和三次散射形成，其中二次散射路径为：天线-目标-环境-天线，三次散射路径为：天线-环境-目标-环境-天线；针对S41中得到的目标散射中心，由二次散射形成的耦合位于该目标散射中心下方代表背景环境的亮线上，距目标散射中心距离为h，得目标高度；由三次散射形成的耦合位于该目标散射中心下方距离2h处，得镜像位置；

S44，按照S43方法，根据目标散射中心是否在对应位置存在耦合散射中心，依次判断其代表的目标主要部件是否与环境形成二次、三次强耦合，并给出强耦合散射中心的空间分布情况。