[发明专利]基于MIMO-SAR的高精度三维快速成像方法及装置

权利要求书

1.一种基于MIMO-SAR的高精度三维快速成像方法，包括如下步骤：

S1、向目标发送宽带信号，并接收所述宽带信号经过目标散射后得到的原始回波信号；

S2、将所述原始回波信号变换到MIMO阵列方向以及合成孔径方向所对应的空间频率域，以得到原始空间谱；

S3、将相位偏移因子展开得到固定距离相位偏移因子、固定波数相位偏移因子和傅里叶变换因子；

S4、将原始空间谱结合固定距离相位偏移因子与傅里叶变换因子，确定固定距离空间谱；

S5、将固定距离空间谱结合固定波数相位偏移因子得到每个距离平面的空间谱；以及，

S6、根据每个距离平面的空间谱确定目标的成像函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤S1中，构建三维坐标系，以x方向表示MIMO阵列方向，y方向表示合成孔径方向，z方向表示距离向，所述原始回波信号为：

s(x_t，x_r，y，0，k)

其中，MIMO阵列的发射天线位于(x_t，y，z)处，接收天线位于(x_r，y，z)处，k为所述宽带信号不同发射频率所对应的波数，MIMO-SAR所在的平面的距离向位于z＝0处。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤S2中，通过对所述原始回波信号进行三维傅里叶变换以将所述原始回波信号变换到MIMO阵列方向以及合成孔径方向所对应的空间频率域，得到的所述原始空间谱的公式为：

其中，k_xt，k_xr，k_y分别表示x_t，x_r，y对应的空间频率域坐标。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤S3中，所述相位偏移因子为exp(jk_zz)，利用以下公式将所述相位偏移因子展开，以得到固定距离相位偏移因子和傅里叶变换因子：

其中：H₀＝exp(j·2k_bz)，

k_c为发射宽带信号中心频率所对应的波数，k_b＝k-k_c，z＝z_M，z_M为距离向z的若干个实数等间隔取值，z₀为所述z_M的取值范围内的中间点，H₁为固定距离相位偏移因子，H₂为固定波数相位偏移因子，H₀为宽带信号所对应的傅里叶变换因子。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤S4包括：

S41、将原始空间谱与固定距离相位偏移因子相乘得到初始固定距离空间谱；以及

S42、将初始固定距离空间谱结合所述傅里叶变换因子对波数维度进行逆傅里叶变换得到固定距离空间谱。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，

在步骤S41中，所述初始固定距离空间谱的公式为：

s(k_xt，k_xr，k_y，z₀，k_b)＝s(k_xt，k_xr，k_y，0，k_b)·H₁(k_xt，k_xr，k_y，z₀，k_b)；

在步骤S42中，所述固定距离空间谱的公式为：

s(k_xt，k_xr，k_y，z₀，z)＝∫s(k_xt，k_xr，k_y，z₀，k_b)·exp(j·2k_bz)dk_b。