[发明专利]基于预成像曲线轨迹的三维SAR成像方法

权利要求书

1.一种基于预成像曲线轨迹的三维SAR成像方法，其特征在于，对子孔径脉冲压缩后距离时域信号在高度为0的距离方位切面进行二维预成像，获取所有目标的先验方位，对全孔径脉冲压缩后距离时域信号在先验方位集合的每个方位切面进行二维成像，对二维图像排序后得到三维SAR成像区域目标的三维图像；该方法的具体步骤包括如下：

步骤1，对全孔径回波信号做距离向脉冲压缩：

对SAR图像成像系统实时接收的曲线轨迹全孔径回波信号进行傅里叶变换，得到距离频域回波信号；

利用距离脉压函数，对距离频域回波信号进行距离脉压，得到脉压后距离频域回波信号；

对脉压后的距离频域回波信号进行逆傅里叶变换，得到全孔径脉冲压缩后距离时域信号；

步骤2，获取子孔径脉冲压缩后距离时域信号：

截取全孔径脉冲压缩后距离时域信号中方位时间为的信号，作为子孔径脉冲压缩后距离时域信号，T表示SAR图像成像系统的运行时间，a的取值范围为(3,5)；

步骤3，利用下式，对子孔径脉冲压缩后距离时域信号在高度为0的距离方位切面进行相干叠加，得到二维图像；

其中，σ(x_i,y_i)表示对高度为0的距离方位切面相干叠加后得到的三维SAR成像区域中目标距离为x_i、方位为y_i目标的二维图像，∫(·)dt₁表示对截取后的方位时间t₁进行积分操作，t₁的取值范围为(0,T/a)，s₃(τ,t₁)表示距离时域为τ、截取后方位时间为t₁的子孔径脉冲压缩后距离时域信号，τ的取值范围为r_o表示三维SAR图像成像区域中目标中心点的斜距，c表示光速，k表示SAR图像成像系统的采样点数，B表示SAR图像成像系统的带宽，exp(·)表示以自然常数e为底的指数操作，j表示虚数单位符号，π表示圆周率，λ表示SAR图像成像系统的波长，R(t,x_i,y_i)表示t时刻SAR图像成像系统与三维SAR成像区域中距离为x_i、方位为y_i目标的斜距；

步骤4，获取所有目标的先验方位：

从二维图像中提取所有极大值，每个极大值的像素点包含距离信息和方位信息，将所有极大值像素点的方位组成先验方位集合；

步骤5，利用下式，对全孔径脉冲压缩后距离时域信号在先验方位组的每个方位切面进行相干叠加，得到目标的二维图像：

其中，σ(x_k,y_j,z_k)表示对方位为y_j的距离高度切面相干叠加后，得到的三维SAR成像区域中距离为x_k、高度为z_k目标的二维图像，∫(·)dt表示对方位时间t进行积分操作，t的取值范围为(0,T)，s₃(τ,t)表示距离时域为τ、方位时间为t的全孔径脉冲压缩后距离时域信号，τ的取值范围为R(t,x_k,y_j,z_k)表示t时刻SAR图像成像系统与三维SAR成像区域中距离为x_k、方位为y_j、高度为z_k目标的斜距；

步骤6，对二维图像排序：

按照先验方位集合的顺序对目标的二维图像排序，得到三维SAR成像区域目标的三维图像。

2.根据权利要求1所述的基于预成像曲线轨迹的三维SAR成像方法，其特征在于：步骤1中所述的对SAR图像成像系统实时接收的曲线轨迹全孔径回波信号进行傅里叶变换是利用下式完成的：

s₁(f,t)＝∫s₀(τ,t)exp(-j2πfτ)dτ

其中，s₁(f,t)表示距离频域为f、方位时间为t的距离频域回波信号，f的取值范围为f_s表示SAR图像成像系统的采样频率，∫(·)dτ表示对距离时域τ进行积分操作，τ的取值范围为s₀(τ,t)表示距离时域为τ、方位时间为t的子孔径回波信号。