[发明专利]一种基于Radon-Clean的改进圆周SAR三维成像方法

说明书

本发明提供了一种基于Radon‑Clean的改进圆周SAR三维成像方法，获取回波数据，对回波信号预处理，利用Radon变换估计目标位置，寻找精准点，估计目标散射系数，利用Clean技术完成所有目标估计，并利用估计出的目标参数恢复重建出目标的三维图像。本发明在现有算法的基础上，通过精确位置在估计位置附近的思想，对估计位置附近三维空间进行搜索，最终得到精确估计信息。本发明有效解决了原有算法在散射点相邻较近，散射点散射强度差异大而造成的估计值不准确甚至无法成像的问题，通过仿真结果发现，本发明能有效对目标回波数据进行精确成像。

技术领域

本发明涉及微波成像技术领域，尤其是一种圆周SAR三维成像方法。

背景技术

圆周SAR(Circular SAR,CSAR)是一种特殊的曲线合成孔径雷达模式，通过雷达平台绕场景中心旋转移动形成圆周轨迹，全方位录取场景回波数据，以满足更高的精细化观测需求。与常规合成孔径雷达成像模式相比，圆周SAR系统具有以下独特优势：(1)可以获取目标各个方向的散射特性，目标散射息提取能力更强，成像精度更高；(2)拓宽波数域有效带宽，理论分辨率达亚波长量级，使低波段高分辨成像成为可能，更有利于观测林下目标；(3)该成像系统可以获得目标的三维像，解决了传统成像系统只能获得目标二维像的限制，能有效减小甚至消除遮掩、阴影和透视缩短等现象。依据这些独特优势，圆周SAR成像技术对军事领域中的重点区域侦察、林下隐蔽目标识别具有重要的意义，在高精度测绘、灾害评估和精细资源管理等民用领域也拥有巨大的应用潜力，因此受到广泛的关注。

文献“A CGRT-CLEAN Method for Circular SAR Three Dimensional Imaging[J].2012”公开了一种基于Radon-Clean变换的远场圆周SAR三维成像方法。该方法以圆周SAR远场成像模型为前提条件，在此模型的基础上，首先利用Radon变换可以检测图像中任意曲线线段的能力，将图像中具有一定形状的线段变换到参数域空间中，利用空间中的峰值位置找到散射点位置，其次利用最小二乘法和Clean的思想求出每个散射中心的散射系数，由此利用散射点位置和散射点散射系数可以得到远场圆周SAR成像的三维成像结果。但文献所述方法在散射点位置距离较近、散射点散射强度相差较大时，提取的散射点信息存在较大误差，甚至某些弱散射点无法被正确提取，造成成像结果错误。

发明内容

为了克服现有技术的不足，克服现有算法在散射点距离较近、散射系数相差较大情况下提取散射点信息不准确的问题，本发明提供一种基于Radon-Clean变换的改进远场圆周SAR三维成像方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于Radon-Clean的改进圆周SAR三维成像方法，其具体步骤如下：

步骤一：获取回波数据：雷达在高度为H，半径为R_g的圆周轨道上进行匀速运动，θ为雷达的方位旋转角，雷达围绕目标进行圆周运动，天线始终指向以场景O为中心，半径为R₀的区域，雷达与场景中心距离为R_c，雷达向目标发射线性调频信号p(t)，设场景中目标坐标为(x,y,z)，其反射函数为f(x,y,z)，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)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，

步骤二：回波信号预处理：首先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(ω,θ)，其表达式为：

s(ω,θ)＝∫∫∫f(x,y,z)exp[-j2kR(θ)]dxdydz