基于压缩感知的滑动聚束sar三维成像方法
【专利摘要】基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法，本发明涉及基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法。本发明是要解决现技术成像区域小并且成像精度低的问题，而提供了基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法。一、机载雷达根据场景辐照区接收到的原始回波信号建立滑动聚束SAR回波模型；二、对模型中的单个雷达的二维滑动聚束SAR成像；三、将步骤二成像后的多个雷达的SAR图像形成一个三维矩阵；四、对三维矩阵切片进行压缩感知处理，即完成了基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法。本发明涉及三维成像领域。
【专利说明】基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法。
【背景技术】
[0002] 传统SAR是对三维场景的二维成像，其距离向成像位置由目标与雷达的距离决 定，成像结果实际上是具有相同距离的所有散射体散射系数的迭加。因此，在二维SAR成像 中存在着圆柱对称模糊、叠掩现象等问题。同时现行的两种经典SAR模式，存在着相应的问 题。聚束SAR精度高，但成像区域小；条带SAR成像区域大，但成像精度较低。
【发明内容】
[0003] 本发明是要解决现技术成像区域小并且成像精度低的问题，而提供了基于压缩感 知的滑动聚束SAR三维成像方法。
[0004] 基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法按以下步骤实现：
[0005] -、机载雷达根据场景辐照区接收到的原始回波信号建立滑动聚束SAR回波模 型；
[0006] 二、对模型中的单个雷达的二维滑动聚束SAR成像；
[0007] 三、将步骤二成像后的多个雷达的SAR图像形成一个三维矩阵；
[0008] 四、对三维矩阵切片进行压缩感知处理，即完成了基于压缩感知的滑动聚束SAR 三维成像方法。
[0009] 发明效果：
[0010] 1、滑动聚束SAR成像模型分析
[0011] 滑动SAR是一种新颖的SAR成像模式，它通过控制辐照区在地面移动的速度来增 加方位向相干累积的时间，从而提高SAR方位向的分辨率。滑动聚束式SAR天线指向变化 介于条带SAR与聚束SAR二者之间，天线波束中心始终指向的位置要远于成像场景中心的 位置，可理解为指向地下某虚拟点。
[0012] 2、基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像算法
[0013] 2. 1滑动聚束SAR成像算法
[0014] 滑动聚束式SAR是由条带式SAR和聚束式SAR根据新的任务需求演变来的，其成 像算法也植根于这两种SAR模式下的成像算法。
[0015] 利用了一种Chirp Scaling算法解决滑动聚束SAR成像问题，作为一种精确以及 高效的算法，该算法的应用范围很广，对于合成孔径雷达中的RCMC问题，通过对Chirp信 号的频率进行调制，利用相位相乘的方式代替了对RCMC修正时的插值操作。可以对大孔 径，以及存在一定斜视问题的系统信号进行处理，适用于滑动聚束模式SAR信号的处理。
[0016] 2. 2基于压缩感知的SAR图像高程成像算法
[0017] 压缩感知作为近年来一种新兴技术，已被用于众多领域。在得到空间均匀分布的 阵元形成的SAR图像后，利用压缩感知技术，计算得到目标的高程信息，从而实现三维成 像。
[0018] 利用滑动聚束SAR模式下的成像算法，得到较高精度下，较大区域的SAR图像，并 利用压缩感知算法，得到图像的高程信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本发明流程图；
[0020] 图2是滑动聚束SAR空间几何模型；
[0021] 图3是滑动聚束SAR斜平面模型；
[0022] 图4是滑动聚束CS算法流程图；
[0023] 图5是阵元空间分布模型；
[0024] 图6是仿真实验中滑动聚束SAR二维成像；
[0025] 图7是仿真实验中压缩感知高程成像。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0026] 一：本实施方式的基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法按以 下步骤实现：
[0027] -、机载雷达根据场景辐照区接收到的原始回波信号建立滑动聚束SAR回波模 型；
[0028] 二、对模型中的单个雷达的二维滑动聚束SAR成像；
[0029] 三、将步骤二成像后的多个雷达的SAR图像形成一个三维矩阵；
[0030] 四、对三维矩阵切片进行压缩感知处理，即完成了基于压缩感知的滑动聚束SAR 三维成像方法。
[0031] 【具体实施方式】二：本实施方式与【具体实施方式】一不同的是：所述步骤一中的建立 滑动聚束SAR回波模型具体为：
【权利要求】
1. 基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法，其特征在于基于压缩感知的滑动聚束 SAR三维成像方法按以下步骤实现： 一、 机载雷达根据场景辐照区接收到的原始回波信号建立滑动聚束SAR回波模型； 二、 对模型中的单个雷达的二维滑动聚束SAR成像； 三、 将步骤二成像后的多个雷达的SAR图像形成一个三维矩阵； 四、 对三维矩阵切片进行压缩感知处理，即完成了基于压缩感知的滑动聚束SAR三维 成像方法。
2. 根据权利要求1所述的基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法，其特征在于所 述步骤一中的建立滑动聚束SAR回波模型具体为：
公式表示飞机飞行到（x，〇)处时刻的目标回波； 其中原点（〇,〇)为飞行航迹上飞机到场景中心最近的位置，R〇为飞行航迹上飞机到场 景中心最近的距离，飞机沿X轴方向运行，其中，所述飞机航向定义为X轴，起始时飞机天线 波束中心指向当飞机飞行到（x，0)处时波束中心指向（Χ，Ι〇, LsS波束在地面宽 度，?；为脉冲宽度，&为线性调频斜率，R(s)为飞机与目标的瞬时距离，λ为载波波长，& 为一常数，V a是飞机的移动速度，Vg是波束扫描区域在地面上的移动速度，s，τ分别代表方 位向与距离向米样时刻，c为光速，j表不复数。
3.根据权利要求2所述的基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法，其特征在于所 述步骤二中对模型中的单个雷达的二维滑动聚束SAR成像： (一）、根据SAR信号域的原始回波信号进行方位傅里叶变换得到距离多普勒域 对原始回波信号进行方位向傅里叶变换，将SAR信号域变到距离多普勒域，根据式 (1-1)，得到原始回波信号的精确的距离多普勒域的表达式为：
h(j)为重构信号的高程向分布，将三维矩阵空间均匀分布的雷达得到的图像进行切 片，然后对均匀分布的雷达的图像相同位置的像元进行凸优化即li范数压缩感知得到该像 元位置对应的高程信息。
【文档编号】G01S13/90GK104062659SQ201410330876
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】刘梅, 孙志鹏, 王鹏飞, 王志贵 申请人:哈尔滨工业大学