专利名称：一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法
技术领域：
本发明涉及信息获取与处理技术领域，特别是一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法。
背景技术：
层析合成孔径雷达成像技术是一种新型的合成孔径雷达三维成像技术，由A.Reigber和A.Moreira等人于20世纪末提出(A.Reigber andA.Moreira.“First demonstration of airborne SAR tomography usingmultibaseline L-band data”，Processing of IGARSS 1999，Hamburg，Germany，144-46)。如图1所示，层析合成孔径雷达传感器发射具有一定带宽的信号，并通过层析合成孔径雷达传感器所在平台的运动在Y方向运动形成了第一个合成孔径；再通过沿Z方向不同高度上，对同一成像区域沿Z方向进行多视角观测，在Z方向上形成了异于Y方向合成孔径的第二个合成孔径Z方向合成孔径，从而形成了位于OYZ平面上的层析合成孔径雷达二维合成孔径平面，实现对成像区域的三维分辨成像，其中，层析合成孔径雷达二维合成孔径平面不与层析合成孔径雷达发射信号的方向平行或重合，OXYZ为层析合成孔径雷达以及成像区域所在的三维正交直角坐标系，O为正交直角坐标系的原点，(xn，yn，zn)为目标Pn(xn，yn，zn)在成像区域的三维空间坐标，X0、Y0和Z0分别表示成像区域(成像区域)沿X、Y和Z方向的宽度、长度和高度，Xc为直角坐标系OXYZ中层析合成孔径雷达的二维合成孔径平面同成像区域中心O之间的垂直距离。
在研制层析合成孔径雷达系统的过程中，该系统可以通过层析合成孔径雷达的多次飞行、天线阵列或编队飞行实现，在获得实际成像区域的层析合成孔径雷达原始回波信号之前，需要首先开展与实际层析合成孔径雷达相关的系统设计、系统仿真与处理方法的研究，因此，迫切需要针对大范围成像区域或复杂目标进行层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的仿真，也即需要通过计算机仿真的方法生成所需的成像区域的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号。
目前，国内外就层析合成孔径雷达三维成像处理理论与方法开展了一些研究，最具代表性的学者是A.Reigber(A.Reigber and A.Moreira.“First demonstration of airborne SAR tomography using multibaselineL-band data”，IEEE Trans.on Geoscience and Remote Sensing，Vol.38，No.5，pp2142-2152，Sep.2000)。在层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号获取方面，A.Reigber等人利用E-SAR开展了实验数据的获取，但是所获取的实验数据非常有限，同时很难进行重复性实验，最为重要的在于实验时所要求的层析合成孔径雷达系统的硬件水平较高，因此，采用实际大规模飞行实验数据采集的方式进行相关处理方法的验证不可控、不可重复，不利于三维成像处理方法前期研究工作的展开。
目前，在合成孔径雷达二维成像中，针对大范围复杂面目标的计算机仿真系统已有相应的硬件设备面世，而在层析合成孔径雷达三维成像方面，主要是针对单个点目标或少量单点目标的仿真，根据波恩近似，层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成可以直接采用时域相干叠加的生成方式，即通过 (1) 其中，s(t，u，v)表示层析合成孔径雷达三维成像回波信号，t表示雷达视线方向的采样时间，u表示方位向采样，v表示高程向采样，σn表示目标Pn(xn，yn，zn)的后向散射系数，表示目标Pn(xn，yn，zn)到层析合成孔径雷达的距离，C表示电磁波速度，p(t)为层析合成孔径雷达的发射信号，
表示成像区域n个点目标相干求和。由式(1)可以看出，针对每个点目标Pn(xn，yn，zn)，层析合成孔径雷达需要计算每个目标Pn(xn，yn，zn)到层析合成孔径雷达之间距离，而后生成回波信号并与目标Pn(xn，yn，zn)的散射系数σn相乘，假定层析合成孔径雷达沿OYZ飞行形成关于点目标Pn(xn，yn，zn)的二维合成孔径平面沿Y方向和Z方向的点数分别为ny和nz，则需要对成像区域中的每个点目标重复上述过程，因此，该方法只适合开展少量点目标的回波生成，而对于复杂目标或大空间范围内的大量观测目标或场景，由于包含的点目标数目过大，其回波生成极为耗时，同时也不利于计算机等硬件设备的模块化实现。
2007年，孟祥欣、薛明华和王振荣开展了与逆合成孔径雷达三维成像相关的点目标回波信号(数据)生成方法研究(孟祥欣，薛明华，王振荣，“微波三维成像离散点目标回波数据模拟”，电子测量技术，第30卷第8期，2007年8月)，在该逆合成孔径雷达三维成像回波信号生成方法中，假设了发射信号是“紧缩场发出的平面波”，“目标是绕着一个固定点旋转”，不考虑“逆合成孔径雷达与观测目标中心距离对回波生成的影响”，其回波的生成过程中本质仍然是基于“反射波的矢量叠加”，也即采用时域相干叠加的生成方式，需要计算每个点目标相对于逆合成孔径雷达的“方位角和俯仰角”，随着点目标数量的增大或逆合成孔径雷达数据采集量的增大，其回波生成过程中的计算量随着点目标数量的增加而直线上升，对于复杂目标或大空间范围内的大量观测目标或场景，由于包含的点目标数目过大，其回波生成过程将更加耗时；该方法只适用于小范围少量点目标的逆合成孔径雷达三维成像回波信号生成，随着成像区域范围的增大以及系统分辨率的提高，发射信号为平面波的假设不再成立，从而在生成的逆合成孔径雷达三维成像回波信号引入了较大误差。该方法对于复杂目标或大空间范围内的大量观测目标或场景的层析合成孔径雷达三维成像回波信号不适合。
目前，国内在层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法方面尚未开展进行深入研究，也尚未有与层析合成孔径雷达回波生成方法相关的文献或专利。随着层析合成孔径雷达三维成像技术的发展，采用快速、高效以及易于模块化实现的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成方法进行系统仿真显得十分必要。
发明内容
要解决的技术问题 本发明的目的在于针对复杂目标或大空间范围内的大量观测目标或场景，充分发挥快速傅立叶变换在合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成中的作用，采用三维波数域生成回波的方式，缩短程序运行时间，为此，本发明提供一种快速、高效以及易于模块化实现，且适用于多种成像几何的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成的方法。
解决的技术问题的技术方案 为了实现所述目的，本发明一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法，包括步骤如下 步骤S1将正交直角坐标系OXYZ中包含成像区域后向复散射系数的三维图像s3D(x-xn，y-yn，z-zn)送入三维傅立叶变换单元，生成第1信号为S2(Kx，Ky，Kz)，其中，xn、yn和zn分别表示成像区域中的目标在OXYZ中的坐标，x、y和z分别表示三维图像的坐标，Kx、Ky和Kz分别为X方向波数、Y方向波数和Z方向波数； 步骤S2将第1信号送入到坐标映射单元，根据层析合成孔径雷达的成像几何，将处于正交直角坐标系中的三维波数域信号S1(Kx，Ky，Kz)映射为球坐标系O2UVW中的第2信号S2(Kw，Ku，Kv)，其中，Kw、Ku和Kv分别为W方向、U方向和V方向的波数； 步骤S3将第2信号送入到层析合成孔径雷达天线方向图处理单元，进行层析合成孔径雷达天线方向图函数H1(Kw，Ku，Kv)相乘，生成第3信号S3(Kw，ku，kv)； 步骤S4将第3信号送入到三维波数域滤波单元，第3信号与三维滤波函数H2(Kw，Ku，Kv)相乘，生成第4信号S4(Kw，Ku，Kv)，从第4信号中得到层析合成孔径雷达同成像区域之间的成像几何关系； 步骤S5将第4信号送入到二维逆傅立叶变换单元，沿第4信号的U方向和V方向分别进行逆傅立叶变换，生成第5信号S5(Kw，u，v)，其中，Kw、u和v分别表示W方向波数、U方向时间和V方向时间； 步骤S6将第5信号送入W方向滤波单元，第5信号与包含参考距离Rc在内的参考相位函数相乘，生成第6信号S6(Kw，u，v)，得到发射信号的形式； 步骤S7第6信号沿W方向条件判断与处理若采用的发射信号为调频脉冲信号，则沿第6信号的w方向进行逆傅立叶变换，并乘以包含层析合成孔径雷达系统载频在内的参考函数H7(fc，t，u，v)，生成初始层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号第7信号ss7(t，u，v)，其中，t表示w方向采样时间，该信号处于w方向时域、U方向时域和V方向时域中，然后继续执行步骤S8；若采用的发射信号为步进频连续波信号或其它带宽信号，此时第7信号等于第6信号，则直接转到步骤S8； 步骤S8将第7信号送入信号截取与重采样单元，对第7信号进行截取或升采样或抽样，或升采样和抽样，或升采样和截取，获得成像区域的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号ss(w，u，v)。
根据本发明的实施例，在所述层析合成孔径雷达的成像几何中，通过多次飞行或天线阵列或编队飞行形成层析合成孔径雷达二维合成孔径平面，从而实现对同一成像区域的三维成像。
根据本发明的实施例，所述坐标映射单元的具体步骤为 步骤S21通过正交直角坐标系中X方向波数域值Kx、Y方向波数域值Ky和Z方向波数域值Kz计算对应的球坐标系中W方向波数域值Kw，U方向波数域值Ku和V方向波数域值Kv为 其中，Kw(Kx，Ky，Kz)、Ku(Kx，Ky，Kz)和Kv(Kx，Ky，Kz)分别为映射后W方向波数值、U方向波数值和V方向波数值； 步骤S22根据每一个坐标值(Kx，Ky，Kz)上所对应第1信号S1(Kx，Ky，Kz)通过插值方法生成球坐标系中每一个坐标值(Kw，Ku，Kv)所对应的第2信号S2(Kw，Ku，Kv)。
根据本发明的实施例，所述三维滤波函数H2(Kw，Ku，Kv)与层析合成孔径雷达成像几何之间的关系表示为 其中，Kw表示雷达发射信号频率对应的波数，Ku为U方向对应的波数，Kv为V方向对应的波数。当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面位于O2UV平面上，且层析合成孔径雷达沿U方向运动时，Xc为球坐标系O2UVW中层析合成孔径雷达的二维合成孔径平面O2UV同成像区域中心O之间的垂直距离，Yc为Y方向上层析合成孔径雷达波束中心穿越时刻和零多普勒时刻之间的差值所对应的距离，Zc为Z方向上合成孔径中心O2到成像区域中心O之间的垂直距离，Rc为雷达到成像区域中心的参考距离。
根据本发明的实施例，所述层析合成孔径雷达三维天线方向图函数H1(Kw，Ku，Kv)是对天线测量得到的幅度方向图或理想的矩形窗函数。
根据本发明的实施例，所述层析合成孔径雷达二维合成孔径平面，平行于OXY平面、OXZ平面、OYZ平面中的一个平面；或位于OXYZ坐标系中的斜平面上。
根据本发明的实施例，所述层析合成孔径雷达二维合成孔径平面，沿X、Y或Z方向上的中心位于层析合成孔径雷达成像区域中心一侧或正上方。
本发明的有益效果本发明提供一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法，充分利用快速傅立叶变换工具，避免了逐点计算层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号而后进行相干叠加的过程。
本发明进行正交直角坐标系中信号到球坐标系中信号的映射，从而在层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号中引入目标和层析合成孔径雷达之间的距离耦合现象。
本发明进行了精确的正交直角坐标系中信号到球坐标系中信号的映射，因此，层析合成孔径雷达发射信号为平面波或球面波信号，不需要假设发射信号只为平面。
本发明引入三维滤波函数H2(Kw，Ku，Kv)，从而引入了成像区域与层析合成孔径雷达之间的成像几何关系，当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面平行于OXY平面，且Yc＝0，Xc＝0时，可用于下视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成；当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面平行于OXY平面，且Yc＝0，|Xc|＞0时，可用于下侧视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成；当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面平行于OXY平面，且Xc＝0时，当Yc＞0可用于前视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成，当Yc＜0可用于后视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成；当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面平行于OYZ平面或OXZ时，可用于侧视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成。也即通过选择二维合成孔径平面以及使用包含Xc、Yc、Zc和Rc在内的三维波数域滤波函数能够实现不同成像几何下的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成。
本发明采用波数域回波数据生成的方式，即考虑了实际中可能存在天线方向图的影响，又考虑了层析合成孔径雷达三维成像中的严重的距离耦合现象，从而能够高精度地生成层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号。
本发明步骤清晰简洁，模块化强，且实现过程简单有效等特点，有利于计算机或其它专用设备实现。
图1是已有技术的层析合成孔径雷达三维成像几何示意图。
图2是本发明采用的层析合成孔径雷达三维成像几何示意图。
图3是本发明的下视层析合成孔径雷达三维成像几何示意图。
图4是本发明的下侧视层析合成孔径雷达三维成像几何示意图。
图5是本发明的前/后视层析合成孔径雷达三维成像几何示意图。
图6是本发明的层析合成孔径雷达原始回波信号生成方法流程图。
图7是本发明的坐标映射单元处理流程图。
图8是本发明的计算机或专用设备处理流程图。
具体实施例方式 下面结合附图详细说明本发明技术方案中所涉及的各个细节问题。应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
针对图1所示已有技术的层析合成孔径雷达的三维成像几何示意图，尚未考虑层析合成孔径雷达的二维合成孔径平面中心与成像区域之间的关系。本发明给出了包含多种成像几何关系的层析合成孔径雷达的三维成像几何示意图，该成像几何示意图中包含了两个坐标系OXYZ和O2UVW，OXYZ表示需要生成成像区域的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的三维图像空间，O2UVW表示层析合成孔径雷达成像几何空间，如图2所示 在正交直角坐标系OXYZ的成像区域(图像空间)中，(xn，yn，zn)为目标Pn(xn，yn，zn)三维空间坐标，O为正交直角坐标系的原点(图像的中心点)，x0、Y0和Z0分别表示成像区域(成像区域)沿X、Y和Z方向的宽度、长度和高度； O2UVW为层析合成孔径雷达的坐标系，由于后续生成回波需要变换到波数域空间，Kw、Ku和Kv分别为对应的波数域空间，在波数域空间中Ku、Kv和Kw所占的空间呈球形，因此，O2UVW又称为球坐标系O2UVW，其中，U坐标轴平行于Y坐标轴，V坐标轴平行于Z坐标轴，W坐标轴由合成孔径平面中心O2指向三维图像即成像区域中心O，W方向为层析合成孔径雷达沿V方向观测的平均视线方向。层析合成孔径雷达所在的飞行平台沿U方向运动多次飞行或携带天线阵列或编队飞行形成的二维合成孔径平面位于O2UV平面上，O2UV平行于平面OYZ，Xc为球坐标系O2UVW中层析合成孔径雷达的二维合成孔径平面O2UV同成像区域中心O之间的垂直距离，Yc为Y方向上层析合成孔径雷达波束中心穿越时刻和零多普勒时刻之间的差值所对应的距离，Zc为Z方向上合成孔径中心O2到成像区域中心O之间的垂直距离。
空间域的三维理想目标函数定义为 其中，xn、yn和zn分别表示成像区域中的目标在OXYZ中的坐标，x、y和z分别表示三维图像的坐标，|xn|≤0.5X0，|yn|≤0.5Y0，且|Zn|≤0.5Z0。三维图像s3D(x-xn，y-yn，z-zn)沿X方向、Y方向和Z方向上像素之间的间隔分别为Δx、Δy和Δz。则整个图像的沿X方向、Y方向和Z方向上的点数为MX、MY和MZ， 空间域的三维理想目标函数定义为对于层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成，其步骤如图5和图8所示，其中，输入正交直角坐标系中包含成像区域后向复散射系数的三维图像s3D(x-xn，y-yn，z-zn)。
在生成层析合成孔径雷达原始回波信号之前，需要先确定层析合成孔径雷达发射信号形式及其带宽B，Y方向上层析合成孔径雷达波束中心穿越时刻和零多普勒时刻之间的差值所对应的距离Yc，Z方向上合成孔径中心O2到成像区域中心O之间的垂直距离Zc，层析合成孔径雷达系统沿U方向、V方向和W方向的三维分辨率ρU、ρV和ρW，其中，三维分辨率ρU、ρV和ρW同图像的象素间隔Δx、Δy和Δz之间需满足条件“Δx＞ρW；Δy＞ρU；Δz＞ρV”，若不满足该条件，则需要对包含成像区域后向复散射系数的三维图像进行抽样，使“Δx＞ρW；Δy＞ρU；Δz＞ρV”成立，得到待输入的三维图像s3D(x-xn，y-yn，z-zn)。通过层析合成孔径雷达原始回波信号生成方法可获得观测区域的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号，实施步骤如图6所示，具体实施过程如下 步骤S1将正交直角坐标系OXYZ中包含成像区域后向复散射系数的三维图像s3D(x-xn，y-yn，z-zn)送入三维傅立叶变换单元，生成第1信号为S1(Kx，Ky Kz)，其中，xn、yn和zn分别表示成像区域中的目标在OXYZ中的坐标，x、y和z分别表示三维图像的坐标，Kx、Ky和Kz分别为X方向波数、Y方向波数和Z方向波数，实施过程为 将正交直角坐标系OXYZ中包含成像区域后向复散射系数的三维图像s3D(x-xn，y-yn，z-zn)送入三维傅立叶变换单元，沿三维图像s3D(x-xn，y-yn，z-zn)的X方向、Y方向和Z方向分别进行傅立叶变换，生成第1信号S1(Kx，Ky，Kz)为 (4) 其中，|xn|≤0.5X0，|yn|≤0.5Y0，且|zn|≤0.5Z0，FTx，y，z表示沿X方向、Y方向和Z方向分别进行傅立叶变换，σn为目标Pn(xn，yn，zn)的后向复散射系数，Kx、Ky和Kz分别为X方向波数、Y方向波数和Z方向波数，ΔKx、ΔKy和ΔKz分别为傅立叶变换后Kx、Ky和Kz的采样间隔 经过三维傅立叶变换后，第1信号处于正交直角坐标系下X方向波数域、Y方向波数域和Z方向波数域的三维波数域中，此时得到的第1信号处于图像的波数域空间中； 步骤S2将第1信号送入到坐标映射单元，根据层析合成孔径雷达的成像几何，将处于正交直角坐标系中的三维波数域信号S1(Kx，Ky，Kz)映射为球坐标系O2UVW中的第2信号S2(Kw，Ku，Kv)，其中，Kw、Ku和Kv分别为W方向、U方向和V方向的波数，如图7所示，具体实施步骤为 步骤S21通过正交直角坐标系中X方向波数域值Kx、Y方向波数域值Ky和Z方向波数域值Kz计算对应的球坐标系中W方向波数域值Kw，U方向波数域值Ku和V方向波数域值Kv为 其中，Kw(Kx，Ky，Kz)、Ku(Kx，Ky，Kz)和Kv(Kx，Ky，Kz)分别为映射后W方向波数值、U方向波数值和V方向波数值，式(6)实际上进行坐标波数值的映射，通过式(6)计算出来的坐标值并不是均匀分布的，因此该映射为非线性映射，为了便于傅立叶分析和处理，则需要获得均匀分布在Kw、Ku和Kv方向上的第2信号，为此，需要进行下面步骤S22的处理； 步骤S22根据每一个坐标值(Kx，Ky，Kz)上所对应第1信号S1(Kx，Ky，Kz)通过插值方法生成球坐标系中每一个坐标值(Kw，Ku，Kv)所对应的第2信号S2(Kw，Ku，Kv)。具体地是通过均匀分布在(Kx，Ky，Kz)上的第1信号通过插值获得由于式 其中，
表示插值，其插值方法为一次一维sinc函数、一次二维sinc函数或多项式插值方法。
具体地，让Ku和Kv方向的波数值均匀变化，采样间隔设为ΔKy和ΔKz，由于坐标映射中采用了式(6)中
进行计算，因此Kw的呈现出非线性变化，则需要通过插值方法获得沿Kw方向均匀分布的第2信号S2(Kw，Ku，Kv)。层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成中，将沿Ku和Kv方向插值间隔ΔKu和ΔKv分别设为ΔKy和ΔKz，则沿Kx方向通过一次sinc函数插值即可获得对应的沿Kw方向均匀分布的第2信号S2(Kw，Ku，Kv)为 其中，ΔKw为插值后沿W方向的波数域采样间隔，需满足如下条件 该条件能够保证生成的回波信号不会出现距离模糊现象，式(9)给出了三维成像原始回波信号生成中避免距离模糊时所需要满足的基本条件。对应到发射信号频率与采样间隔中，有如式(10)所示的关系存在 C表示电磁波速度，Δf表示需要生成层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号沿W方向的波数域采样间隔，W坐标轴由合成孔径平面中心O2指向三维图像即成像区域中心O，W方向为层析合成孔径雷达沿V方向观测的平均视线方向，sinc(x)＝sin(πx)/(πx)，n为序号，NW为插值时所需要沿X方向以点S1(Kx，Ky，Kz)为中心取第1信号左右两端的点数，整个插值过程中所用到的第1信号S1(Kx，Ky，Kz)的点数为(2NW+1)，一般情况下，NW取为8已能满足高精度聚焦的要求。
上述方法沿Ku和Kv方向插值间隔ΔKu和ΔKv分别设为ΔKy和ΔKz时的插值过程，当沿Ku方向插值间隔ΔKu小于ΔKy或沿Kv方向插值间隔ΔKu小于ΔKz时，则需要进行二维sinc函数插值，则第1信号经过插值后变为第2信号S2(Kw，Ku，Kv)，式(11-12)和式(13-14)分别给出了这种情形下的插值过程 或 l、m和n为序号，NW为插值时所需要沿X方向以点S1(Kx，Ky，Kz)为中心取第1信号左右两端的点数，整个插值过程中所用到的第1信号S1(Kx，Ky，Kz)的点数为(2NW+1)，一般情况下，NW取为8已能满足高精度聚焦的要求；NU为插值时所需要沿Y方向以点S1(Kx，Ky，Kz)为中心取第1信号左右两端的点数，整个插值过程中所用到的第1信号S1(Kx，Ky，Kz)的点数为(2NU+1)，一般情况下，NW取为8已能满足高精度聚焦的要求；NV为插值时所需要沿Z方向以点S1(Kx，Ky，Kz)为中心取第1信号左右两端的点数，整个插值过程中所用到的第1信号S1(Kx，Ky，Kz)的点数为(2NV+1)，一般情况下，NV取为8已能满足高精度聚焦的要求。
当沿Ku方向插值间隔ΔKu小于ΔKy和沿Kv方向插值间隔ΔKu小于ΔKz时，则需要进行三维sinc函数插值，则第1信号经过插值后变为第2信号S2(Kw，Ku，Kv)， 由于成像区域沿X、Y和Z方向的宽度、长度和高度分别为X0、Y0和Z0，因此，沿Ku方向插值间隔ΔKu不能大于ΔKy，沿Kv方向插值间隔ΔKu不能大于ΔKz。
上述为通过一维sinc函数、二维sinc函数和三维sinc函数的插值过程，通过多项式插值方法也能获得对应的第2信号S2(Kw，Ku，Kv)。
通过上述插值方法，获得的第2信号S2(Kw，Ku，Kv)为 经过坐标映射后生成的第2信号S2(Kw，ku，Kv)处于球坐标系O2UVW的W方向、U方向和V方向三维波数域中，也即转换到层析合成孔径雷达坐标系中，此时，信号的各方向之间不再保持相互正交的关系，而是引入了目标和层析合成孔径雷达之间的距离耦合现象，从而呈现出非正交的关系。
本步骤中，能够精确的实现坐标映射，对后面步骤S6中发射信号的形式没有限定，因此层析合成孔径雷达发射信号为平面波或球面波信号，不需要假设发射信号只为平面； 步骤S3将第2信号送入到层析合成孔径雷达天线方向图处理单元，进行层析合成孔径雷达天线方向图函数H1(Kw，Ku，Kv)相乘，生成第3信号S3(Kw，Ku，Kv)，具体实施过程为 将得到的处于球坐标系O2UVW三维波数域中的第2信号送入到层析合成孔径雷达天线方向图处理单元，进行层析合成孔径雷达三维天线方向图函数H1(Kw，Ku，Kv)相乘，引入层析合成孔径雷达三维天线方向图，生成第3信号S3(Kw，Ku，Kv)，引入天线方向图的第3信号处于球坐标系W方向、U方向和V方向三维波数域中。具体地，先确定需要引入的层析合成孔径雷达三维天线方向图H1(Kw，Ku，Kv) H1(Kw，Ku，Kv)＝AT(Kw，Ku，Kv)AR(Kw，Ku，Kv)(18) 其中，AT(Kw，Ku，Kv)和AR(Kw，Ku，Kv)分别层析合成孔径雷达发射天线幅度方向图和接收天线幅度方向图，两者相等或不等。根据需要，H1(Kw，Ku，Kv)取实际天线的三维幅度方向图或理想的矩形窗函数。若AT(Kw，Ku，Kv)和AR(Kw，Ku，Kv)取实际天线的三维幅度方向图，则需要在针对层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的处理中考虑天线方向图的影响；若取理想的矩形窗函数则不需要在针对层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的处理中考虑天线方向图的影响。
因此，层析合成孔径雷达三维天线方向图函数H1(Kw，Ku，Kv)是对天线测量得到的幅度方向图或理想的矩形窗函数； 经过天线方向图处理单元后的第3信号S3(Kw，Ku，Kv)为 S3(Kw，Ku，Kv)＝S2(Kw，Ku，Kv)H1(Kw，Ku，Kv)(19) 根据式(17)可得第3信号S3(Kw，Ku，Kv)为 该信号处于球坐标系W方向、U方向和V方向三维波数域中； 步骤S4将第3信号送入到三维波数域滤波单元，第3信号与三维滤波函数H2(Kw，Ku，Kv)相乘，生成第4信号S4(Kw，Ku，Kv)，从第4信号中得到层析合成孔径雷达同成像区域之间的成像几何关系，具体实施过程为 将得到的处于球坐标系O2UVW的W方向、U方向和V方向三维波数域中的第3信号送入到三维波数域滤波单元，进行三维滤波函数H2(Kw，Ku，kv)相乘，引入层析合成孔径雷达同成像区域之间的成像几何关系，生成第4信号为S4(Kw，Ku，Kv)，该信号处于球坐标系O2UVW的W方向、U方向和V方向的三维波数域中。
三维滤波函数H2(Kw，Ku，Kv)与层析合成孔径雷达成像几何之间的关系表示为 (21) 其中，Kw表示雷达发射信号频率对应的波数，Ku为U方向对应的波数，Kv为V方向对应的波数。当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面位于O2UV平面上，且层析合成孔径雷达沿U方向运动时，Xc为球坐标系O2UVW中层析合成孔径雷达的二维合成孔径平面O2UV同成像区域中心O之间的垂直距离，Yc为Y方向上层析合成孔径雷达波束中心穿越时刻和零多普勒时刻之间的差值所对应的距离，Zc为Z方向上合成孔径中心O2到成像区域中心O之间的垂直距离，Rc为雷达到成像区域中心的参考距离。
当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面平行于OYZ平面或OXZ时，可用于侧视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成。采用三维滤波函数H2(Kw，Ku，Kv)中不同的Xc、Yc、Zc和Rc在内的变量能够实现不同成像几何下的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成。
图3、图4和图5分别给出了几种特殊的层析合成孔径雷达三维成像几何 如图3所示，正交直角坐标系OXYZ的成像区域(图像空间)中，(xn，yn，zn)为目标Pn(xn，yn，zn)三维空间坐标，O为正交直角坐标系的原点(图像的中心点)，X0、Y0和Z0分别表示成像区域(成像区域)沿X、Y和Z方向的宽度、长度和高度，O2UVW为层析合成孔径雷达的坐标系，U坐标轴平行于Y坐标轴，V坐标轴平行于X坐标轴，W坐标轴由合成孔径平面中心O2指向三维图像即成像区域中心O，W方向为层析合成孔径雷达沿V方向观测的平均视线方向，也即层析合成孔径雷达沿Y方向飞行，并沿V方向对观测区域进行多角度观测，Zc为O2UVW中层析合成孔径雷达的二维合成孔径平面O2UV同成像区域中心O之间的垂直距离，Yc为Y方向上层析合成孔径雷达波束中心穿越时刻和零多普勒时刻之间的差值所对应的距离，Xc为Z方向上合成孔径中心O2到成像区域中心O之间的垂直距离，当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面O2UV平行于OXY平面，且Yc＝0，Xc＝0时，为下视层析合成孔径雷达三维成像几何，该方法可用于下视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成，具体地，在回波生成中，需要将实施例中沿X方向的执行步骤变换到沿Z方向执行，沿Z方向的执行步骤变换到沿X方向执行，对应X方向的变量变换为Z方向的变量，对应Z方向的变量变换为X方向的变量，其它沿各方向的执行步骤和变量维持不变。
如图4所示，正交直角坐标系OXYZ的成像区域(图像空间)中，(xn，yn，zn)为目标Pn(xn，yn，zn)三维空间坐标，O为正交直角坐标系的原点(图像的中心点)，X0、Y0和Z0分别表示成像区域(成像区域)沿X、Y和Z方向的宽度、长度和高度，O2UVW为层析合成孔径雷达的坐标系，U坐标轴平行于Y坐标轴，V坐标轴平行于X坐标轴，W坐标轴由合成孔径平面中心O2指向三维图像即成像区域中心O，W方向为层析合成孔径雷达沿V方向观测的平均视线方向，也即层析合成孔径雷达沿Y方向飞行，并沿V方向对观测区域进行多角度观测，Zc为O2UVW中层析合成孔径雷达的二维合成孔径平面O2UV同成像区域中心O之间的垂直距离，Yc为Y方向上层析合成孔径雷达波束中心穿越时刻和零多普勒时刻之间的差值所对应的距离，Xc为Z方向上合成孔径中心O2到成像区域中心O之间的垂直距离，当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面O2UV平行于OXY平面，且Yc＝0，|Xc|＞0时，为下侧视层析合成孔径雷达三维成像几何，该方法可用于下侧视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成，具体地，在回波生成中，需要将实施例中沿X方向的执行步骤变换到沿Z方向执行，沿Z方向的执行步骤变换到沿X方向执行，对应X方向的变量变换为Z方向的变量，对应Z方向的变量变换为X方向的变量，其它沿各方向的执行步骤和变量维持不变。
如图5所示，正交直角坐标系OXYZ的成像区域(图像空间)中，(xn，yn，zn)为目标Pn(xn，yn，zn)三维空间坐标，O为正交直角坐标系的原点(图像的中心点)，X0、Y0和Z0分别表示成像区域(成像区域)沿X、Y和Z方向的宽度、长度和高度，O2UVW为层析合成孔径雷达的坐标系，U坐标轴平行于Y坐标轴，V坐标轴平行于X坐标轴，W坐标轴由合成孔径平面中心O2指向三维图像即成像区域中心O，W方向为层析合成孔径雷达沿U方向观测的平均视线方向，也即层析合成孔径雷达沿Y方向飞行，并沿V方向对观测区域进行多角度观测，Zc为O2UVW中层析合成孔径雷达的二维合成孔径平面O2UV同成像区域中心O之间的垂直距离，Yc为Y方向上层析合成孔径雷达波束中心穿越时刻和零多普勒时刻之间的差值所对应的距离，Xc为Z方向上合成孔径中心O2到成像区域中心O之间的垂直距离，当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面O2UV平行于OXY平面，且Xc＝0时，当Yc＞0时为前视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成，当Yc＜0时为后视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成，该方法可用于前/后视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成，具体地，在回波生成中，需要将实施例中沿X方向的执行步骤变换到沿Y方向执行，沿Y方向的执行步骤变换到沿Z方向执行，沿Z方向的执行步骤变换到沿Z方向执行，对应X方向的变量变换为Y方向的变量，对应Y方向的变量变换为Z方向的变量，对应Z方向的变量变换为X方向的变量，其它沿各方向的执行步骤和变量维持不变。
因此，通过选择二维合成孔径平面以及使用三维滤波函数H2(Kw，Ku，Kv)中不同的Xc、Yc、Zc和Rc在内的变量，能够引入层析合成孔径雷达同成像区域之间的成像几何关系，实现不同成像几何下的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成。
通过三维滤波函数相乘生成后的第4信号为 S4(Kw，Ku，Kv)＝S3(Kw，Ku，Kv)H2(Kw，Ku，kv)(22) 根据式(20)和式(22)可得 从而引入成像区域与层析合成孔径雷达之间的成像几何关系，生成包含成像几何信息在内的球坐标域中的波数域信号，即该信号处于球坐标域中W方向、U方向和V方向的三维波数域中； 步骤S5将第4信号送入到二维逆傅立叶变换单元，沿第4信号的U方向和V方向分别进行逆傅立叶变换，生成第5信号S5(Kw，u，v)，其中，Kw、u和v分别表示W方向波数、U方向时间和V方向时间，具体实施过程为 将得到的处于球坐标系O2UVW的W方向、U方向和V方向的三维波数域中的第4信号送入到二维逆傅立叶变换单元，沿U方向和V方向分别进行逆傅立叶变换后，生成第5信号为 根据式(23)可得，由于AT(Kw，Ku，Kv)AR(Kw，Ku，Kv)为层析合成孔径雷达天线方向图，为缓变函数，可以从式(23)中分离出来，因此 (25) 其中，
表示沿Ku和Kv方向进行二维逆傅立叶变换，对于层析合成孔径雷达的U方向和V方向时域方向图aT(Kw，u，v)aR(Kw，u，v)为 步骤S6将第5信号送入W方向滤波单元，第5信号与包含参考距离Rc在内的参考相位函数相乘，生成第6信号S6(Kw，u，v)，得到发射信号的形式，具体实施过程为 若采用的发射信号为调频脉冲信号时，参考相位函数H4(Kw，u，v)为 其中，FTt表示对脉冲信号p(t)沿W方向上的时间变量t进行傅立叶变换，β为脉冲信号调频率，β＝2πB/T，B为发射信号带宽，T为发射信号脉冲时间宽度。则，生成第6信号为 S6(Kw，u，v)＝S5(Kw，u，v)H4(Kw，u，v)(27) 根据式(25)，则 若采用的发射信号为步进频连续波信号时，参考相位函数H5(Kw，u，v)为 H5(Hw，u，v)＝exp(-j2KwRc)(29) 则，生成第6信号为 S6(Kw，u，v)＝S5(Kw，u，v)H5(Kw，u，v)(30) 同上，根据式(25)，则 步骤S7第6信号沿W方向条件判断与处理若采用的发射信号为调频脉冲信号，则沿第6信号的W方向进行逆傅立叶变换，并乘以包含层析合成孔径雷达系统载频在内的参考函数H7(fc，t，u，v)，生成初始层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号第7信号ss7(t，u，v)，其中，t表示W方向采样时间，该信号处于W方向时域、U方向时域和V方向时域中，然后继续执行步骤S8；若采用的发射信号为步进频连续波信号或其它带宽信号，此时第7信号等于第6信号，则直接转到步骤S8，具体实施过程为 若发射信号为调频脉冲信号，则进行W方向逆傅立叶变换后的信号为 其中，为层析合成孔径雷达到目标Pn(xn，yn，zn)的距离，β为脉冲信号调频率，(t，u，v)为O2UVW坐标系中回波的坐标，而后乘以包含雷达载频fc在内的因子 H7(fc，t，u，v)＝exp(j2πfct)(33) 则 ss7(t，u，v)＝ss7(t，u，v)H7(fc，t，u，v)(34)
表示成像区域个n点目标进行相干叠加。
本步骤中，层析合成孔径雷达的发射信号为平面波或球面波信号； 若需采用的发射信号为步进频连续波信号或其它带宽信号，此时第7信号等于第6信号， ss7(t，u，v)←S6(Kw，u，v)(35) 直接转到步骤S8； 步骤S8将第7信号送入信号截取与重采样单元，对第7信号进行截取或升采样或抽样，或升采样和抽样，或升采样和截取，获得成像区域的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号ss(w，u，v)，具体实施过程为 实际层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成中，为了验证各处理方法的有效性以及对层析合成孔径雷达三维成像几何中U、V和W方向采样间隔的依赖性，为了实现快速高效的回波生成，在本发明中，采用统一方式的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成，由于获得的初始原始回波信号第7信号在W、U和V三个方向均满足奈亏斯特采样定理，因此，若需要生成的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号中沿U、V和W方向采样间隔大于生成的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号沿U、V和W方向采样间隔，则需要对本发明方法生成的回波信号进行升采样、抽样生成需要的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号； 若需要生成的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号中沿U、V和W方向采样间隔小于生成的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号沿U、V和W方向采样间隔，则需要对本发明方法生成的回波信号进行升采样生成需要的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号； 若需要生成的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号中沿U、V或W方向的有效长度小于生成的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号沿U、V和W方向的有效长度，则需要对本发明方法生成的回波信号进行截取生成需要的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号； 若需要生成的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号存在其它采样和信号表示的有效长度与生成的回波信号不一致，都可以对本发明方法生成的回波信号进行升采样、抽样和截取的不同组合式操作来获得需要的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号。
本发明方法不能生成层析合成孔径雷达的运动轨迹不处于同一平面的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号。
本发明提供一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法，充分利用快速傅立叶变换工具，避免了逐点计算层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号而后进行相干叠加的过程。
本发明进行正交直角坐标系中信号到球坐标系中信号的映射，从而在层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号中引入目标和层析合成孔径雷达之间的距离耦合现象。
本发明进行了精确的正交直角坐标系中信号到球坐标系中信号的映射，因此，层析合成孔径雷达发射信号为平面波或球面波信号，不需要假设发射信号只为平面。
本发明引入三维滤波函数H2(Kw，Ku，Kv)，从而引入了成像区域与层析合成孔径雷达之间的成像几何关系，当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面平行于OXY平面，且Yc＝0，Xc＝0时，可用于下视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成；当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面平行于OXY平面，且Yc＝0，|Xc|＞0时，可用于下侧视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成；当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面平行于OXY平面，且Xc＝0时，当Yc＞0可用于前视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成，当Yc＜0可用于后视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成；当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面平行于OYZ平面或OXZ时，可用于侧视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成。因此通过选择二维合成孔径平面以及使用包含Xc、Yc、Zc和Rc在内的三维波数域滤波函数能够实现不同成像几何下的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成。
本发明采用波数域回波数据生成的方式，即考虑了实际中可能存在天线方向图的影响，又考虑了层析合成孔径雷达三维成像中的严重的距离耦合现象，从而能够高精度地生成层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号。
本发明步骤清晰简洁，模块化强，且实现过程简单有效等特点，有利于计算机或其它专用设备实现。
本发明上述的方法在计算机或专用设备上主要通过7个程序单元来实现，如图8所示，三维傅立叶变换处理单元、坐标映射单元、层析合成孔径雷达天线方向图处理模块、三维波数域滤波处理单元、二维逆傅立叶变换单元、W方向滤波单元、W方向条件判断与处理单元、信号截取与重采样单元分别完成步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S5、步骤S6、步骤S7和步骤S8的功能。
三维傅立叶变换处理单元，输入为正交直角坐标系OXYZ中包含成像区域后向复散射系数的三维图像，输出为处于X方向波数域、Y方向波数域和Z方向波数域的第1信号； 坐标映射处理模块，输入为第1信号，输出为处于W方向、U方向和V方向波数域，即球坐标系O2UVW波数域中的第2信号； 层析合成孔径雷达天线方向图处理单元，输入为第2信号，输出为经过层析合成孔径雷达天线方向图函数相乘后的第3信号； 三维波数域滤波处理单元，输入为第3信号，输出为包含层析合成孔径雷达同成像区域之间的成像几何关系的第4信号； 二维逆傅立叶变换处理单元，输入为第4信号，输出为沿第4信号的U方向和V方向分别进行逆傅立叶变换后的第5信号； W方向滤波单元，输入为第5信号，输出为经过参考相位函数相乘的第6信号； W方向条件判断与处理单元，输入为第6信号，输出为第8信号； 信号截取与重采样处理单元，输入为第7信号，输出为经过截取或升采样或抽样，或升采样和抽样，或升采样和截取后的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号； 本发明上述的方法，已得到验证，生成的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号已用于层析合成孔径雷达系统仿真和数据处理方法的验证，本发明方法的有效性得到了验证。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1、一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法，其特征在于，包括步骤如下
步骤S1将正交直角坐标系OXYZ中包含成像区域后向复散射系数的三维图像s3D(x-xn，y-yn，z-zn)送入三维傅立叶变换单元，生成第1信号为S1(Kx，Ky，Kz)，其中，xn、yn和zn分别表示成像区域中的目标在OXYZ中的坐标，x、y和z分别表示三维图像的坐标，Kx、Ky和Kz分别为X方向波数、Y方向波数和Z方向波数；
步骤S2将第1信号送入到坐标映射单元，根据层析合成孔径雷达的成像几何，将处于正交直角坐标系中的三维波数域信号S1(Kx，Ky，Kz)映射为球坐标系O2UVW中的第2信号S2(Kw，Ku，Kv)，其中，Kw、Ku和Kv分别为W方向、U方向和V方向的波数；
步骤S3将第2信号送入到层析合成孔径雷达天线方向图处理单元，进行层析合成孔径雷达天线方向图函数H1(Kw，Ku，Kv)相乘，生成第3信号S3(Kw，Ku，Kv)；
步骤S4将第3信号送入到三维波数域滤波单元，第3信号与三维滤波函数H2(Kw，Ku，Kv)相乘，生成第4信号S4(Kw，Ku，Kv)，从第4信号中得到层析合成孔径雷达同成像区域之间的成像几何关系；
步骤S5将第4信号送入到二维逆傅立叶变换单元，沿第4信号的U方向和V方向分别进行逆傅立叶变换，生成第5信号S5(Kw，u，v)，其中，Kw、u和v分别表示W方向波数、U方向时间和V方向时间；
步骤S6将第5信号送入W方向滤波单元，第5信号与包含参考距离Rc在内的参考相位函数相乘，生成第6信号S6(Kw，u，v)，得到发射信号的形式；
步骤S7第6信号沿W方向条件判断与处理若采用的发射信号为调频脉冲信号，则沿第6信号的W方向进行逆傅立叶变换，并乘以包含层析合成孔径雷达系统载频在内的参考函数H7(fc，t，u，v)，生成初始层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号第7信号ss7(t，u，v)，其中，t表示W方向采样时间，该信号处于W方向时域、U方向时域和V方向时域中，然后继续执行步骤S8；若采用的发射信号为步进频连续波信号或其它带宽信号，此时第7信号等于第6信号，则直接转到步骤S8；
步骤S8将第7信号送入信号截取与重采样单元，对第7信号进行截取或升采样或抽样，或升采样和抽样，或升采样和截取，获得成像区域的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号ss(w，u，v)。
2、根据权利要求1所述的一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法，其特征在于，在所述层析合成孔径雷达的成像几何中，通过多次飞行或天线阵列或编队飞行形成层析合成孔径雷达二维合成孔径平面，从而实现对同一成像区域的三维成像。
3、根据权利要求1所述的一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法，其特征在于，所述坐标映射单元的具体步骤为
步骤S21通过正交直角坐标系中X方向波数域值Kx、Y方向波数域值Ky和Z方向波数域值Kz计算对应的球坐标系中W方向波数域值Kw，U方向波数域值Ku和V方向波数域值Kv为
其中，Kw(Kx，Ky，Kz)、Ku(Kx，Ky，Kz)和Kv(Kx，Ky，Kz)分别为映射后W方向波数值、U方向波数值和V方向波数值；
步骤S22根据每一个坐标值(Kx，Ky，Kz)上所对应第1信号S1(Kx，Ky，Kz)通过插值方法生成球坐标系中每一个坐标值(Kw，Ku，Kv)所对应的第2信号S2(Kw，Ku，Kv)。
4、根据权利要求1所述的一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法，其特征在于，所述三维滤波函数H2(Kw，Ku，Kv)与层析合成孔径雷达成像几何之间的关系表示为
其中，Kw表示雷达发射信号频率对应的波数，Ku为U方向对应的波数，Kv为V方向对应的波数。当层析合成孔径雷达二维合成孔径平面位于O2UV平面上，且层析合成孔径雷达沿U方向运动时，Xc为球坐标系O2UVW中层析合成孔径雷达的二维合成孔径平面O2UV同成像区域中心O之间的垂直距离，Yc为Y方向上层析合成孔径雷达波束中心穿越时刻和零多普勒时刻之间的差值所对应的距离，Zc为Z方向上合成孔径中心O2到成像区域中心O之间的垂直距离，Rc为雷达到成像区域中心的参考距离。
5、根据权利要求1所述的一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法，其特征在于，所述层析合成孔径雷达三维天线方向图函数H1(Kw，Ku，Kv)是对天线测量得到的幅度方向图或理想的矩形窗函数。
6、根据权利要求2所述的一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法，其特征在于，所述层析合成孔径雷达二维合成孔径平面，平行于OXY平面、OXZ平面、OYZ平面中的一个平面；或位于OXYZ坐标系中的斜平面上。
7、根据权利要求2所述的一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法，其特征在于，所述层析合成孔径雷达二维合成孔径平面，沿X、Y或Z方向上的中心位于层析合成孔径雷达成像区域中心一侧或正上方。
全文摘要
本发明涉及一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法，以直角坐标系OXYZ中包含成像区域目标后向复散射系数的三维图像作为输入，对该三维图像进行三维傅立叶变换，将图像信号变换到直角坐标系波数域中；通过直角坐标系到球坐标系的转换方法将(Kx，Ky，Kz)域中的信号变换到(Kw，Ku，Kv)域中的信号；通过三维滤波函数H2(Kw，Ku，Kv)相乘，引入层析合成孔径雷达同成像区域之间的成像几何关系；通过二维逆傅立叶变换和参考相位函数相乘，引入发射信号的形式；最后通过W方向处理及其它操作获得包含载频在内的层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号。该方法能够用于侧视、下视、前视、后视和下侧视层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号的生成，且回波生成效率高、易于模块化实现。
文档编号G01S7/02GK101581779SQ20081010654
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月14日 优先权日2008年5月14日
发明者谭维贤, 文 洪, 王彦平, 吴一戎 申请人:中国科学院电子学研究所