[发明专利]一种基于一维距离像的圆周合成孔径雷达的成像方法

说明书

本发明公开了一种基于一维距离像的圆周合成孔径雷达的成像方法，属于雷达成像技术领域。为解决传统成像方法效率低下的问题，提出一种基于一维距离像的圆周合成孔径雷达的成像方法。所述方法具体为：建立合成孔径雷达成像系统三维几何结构模型，设目标由个散射点构成；通过迭代依次得到每个散射点的散射信息，然后从回波信号中消除该散射点的影响，直至得到所有的散射信息，完成目标的成像。本发明充分利用圆周SAR的几何特性，算法简便，提高了成像的计算效率。

技术领域

本发明涉及雷达成像技术领域，特别是一种基于一维距离像的圆周合成孔径雷达的成像方法。

背景技术

合成孔径雷达是一种二维成像雷达，通常发射大时宽频宽信号，通过频宽获取信号的距离分辨率，利用雷达平台与目标的相对运动，获取方位向分辨率。较小的基阵就可以获得比较大的分辨率。圆周合成孔径雷达是一种新的三维成像模式，由美国纽约MehrdadSoumekh教授首先提出(Soumekh M.Synthetic aperture radar signal processing[M].New York:Wiley,1999.)，依靠轨迹平台运动，雷达在一定的高度上做圆周运动，波束始终指向场景中心，突破了直线SAR观测方位角度的限制，可以实现目标的高分辨率成像，并且具有高度向成像能力。

圆周合成孔雷达成像相关研究已经取得了一定进展，国外瑞典国防研究所、美国空军研究实验室、法国宇航局和德国航空太空中心等相继进行了大量研究，国内中科院电子学研究所和微波成像技术国家重点实验室展开了实验研究，也取得了一些研究成果，展示出圆周SAR的独特优势和应用潜力。现有的圆周合成孔径雷达成像方法主要有波前重建法、后向投影法、极坐标格式方法。其中波前重构算法需要最为直接的方法是后向投影法，这种方法成像精度高，又有较强鲁棒性，但计算效率太低，针对这个问题有研究人员提出了几种改进方法，提高了计算的效率，但是都没有充分利用圆周SAR的几何特性，算法的复杂度也有待于改进。

发明内容

因此，针对现有技术的上述问题，本发明为解决传统成像方法效率低下的问题，本发明提出一种基于一维距离像的圆周合成孔径雷达的成像方法。

具体的，所述方法具体为：建立合成孔径雷达成像系统三维几何结构模型，设目标由N个散射点构成；通过迭代依次得到每个散射点的散射信息，然后从回波信号中消除该散射点的影响，直至得到所有的散射信息，完成目标的成像。

进一步的，所述方法中合成孔径雷达成像系统三维几何结构模型具体为：

雷达平台在高度为h的平面上，以半径R做圆周运动，平台运动速度大小为v，角速度是ω＝v/R，观测过程中波束斜向下始终指向底面中心，圆形观测区域半径为r；以圆周轨迹在底面投影的圆心为原点O，建立三维直角坐标系，以平行于雷达平台运行的平面为ρ-α平面，以垂直于ρ-α平面且过原点的向上的轴为Z轴，中心斜距斜面倾角θ_z＝arctan(h/R)，沿航迹目标角θ_ρ＝arcsin(r/R)，均为确定常数；雷达方位角θ定义为雷达到原点连线在X-Y平面投影与X轴正方向的夹角；

假定雷达发射信号为p(t)，T为脉冲宽度，f₀为信号频率，γ为调频率，具体表达式为公式1：

p(t)＝exp(j2πf₀t)exp(jπγt²) (0≤t≤T) 公式1。

进一步的，所述方法中通过迭代依次得到每个散射点的散射信息，然后从回波信号中消除该散射点的影响的具体步骤包括：

步骤1对雷达回波匹配滤波，进行距离向压缩，显示压缩后索引图；

步骤2将索引图转化成二值图，利用形态学方法进行细化，保留坐标意义与大小；

步骤3去除二值图像分支点与交叉点，将曲线分成多段不连续；