[发明专利]一种近场圆周SAR快速三维成像方法

权利要求书

1.一种近场圆周SAR快速三维成像方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一：获取二维成像的回波数据：

首先将目标维度由三维降为二维，假设场景中所有高度上的点都位于地平面；雷达向目标发射线性调频信号p(t)，设目标反射函数为f(x,y)，根据圆周SAR几何成像模型得到目标回波信号s(t,θ)，s(t,θ)可表示为：

其中，c代表光速，R(θ)表示为目标随雷达转动θ角度下雷达与目标间的距离，R表示对雷达与转台中心的水平距离，即等效为雷达运动半径，H表示雷达与地面的垂直高度，x表示目标的横坐标，y表示目标的纵坐标，t表示雷达接收到回波信号的时间，也称为快时间；

步骤二：回波信号预处理：

首先将目标f(x,y)由直角坐标系转换到极坐标下用表示，对回波信号在快时间t上做傅里叶变换，忽略幅度的影响，得到回波在距离频率-方位角域信号S(f,θ)，其表达式为：

其中，表示近场斜平面格林函数，其表达式为：k表示波数大小，ρ,表示在极坐标下目标位置，其中f表示快时间t经过傅里叶变换变为频率，为极坐标下目标反射函数；

步骤三：二维成像求解，具体步骤为：

对S(f,θ)进行傅里叶逆变换，得到目标的反射函数其表达式为：

雷达与目标距离R(θ)用极坐标表示并进行近似得到：

其中θ_z表示天线的俯视角，θ_z＝arctan(H/R)，此时目标反射函数表示为：

令k_r＝kcosθ_z,k_z＝ksinθ_z，重写为：

内部对角度的积分表示为卷积表达：

继续对进行简化：

此时完成了目标二维反射函数的极坐标表达式，将进行直角坐标转化得到了直角坐标系下的目标二维反射函数f(x,y)；

步骤四：三维成像求解：雷达高度向进行离散化，对应的离散网格数为N_z，不同雷达高度值得到不同高度平面下对应的目标二维反射函数，将不同高度面下的目标二维反射函数根据高度值填入三维数组中，第i个三维数组为f(x，y，i)，i＝1，2，…i,…N_z，则第N_z个三维数组为f(x,y,N_z)，即可得到最终目标三维成像结果。