基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束sar三維成像方法
【專(zhuān)利摘要】基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像方法，本發(fā)明涉及基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)技術(shù)成像區(qū)域小并且成像精度低的問(wèn)題，而提供了基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像方法。一、機(jī)載雷達(dá)根據(jù)場(chǎng)景輻照區(qū)接收到的原始回波信號(hào)建立滑動(dòng)聚束SAR回波模型；二、對(duì)模型中的單個(gè)雷達(dá)的二維滑動(dòng)聚束SAR成像；三、將步驟二成像后的多個(gè)雷達(dá)的SAR圖像形成一個(gè)三維矩陣；四、對(duì)三維矩陣切片進(jìn)行壓縮感知處理，即完成了基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像方法。本發(fā)明涉及三維成像領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)SAR是對(duì)三維場(chǎng)景的二維成像，其距離向成像位置由目標(biāo)與雷達(dá)的距離決 定，成像結(jié)果實(shí)際上是具有相同距離的所有散射體散射系數(shù)的迭加。因此，在二維SAR成像 中存在著圓柱對(duì)稱(chēng)模糊、疊掩現(xiàn)象等問(wèn)題。同時(shí)現(xiàn)行的兩種經(jīng)典SAR模式，存在著相應(yīng)的問(wèn) 題。聚束SAR精度高，但成像區(qū)域??；條帶SAR成像區(qū)域大，但成像精度較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明是要解決現(xiàn)技術(shù)成像區(qū)域小并且成像精度低的問(wèn)題，而提供了基于壓縮感 知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像方法。
[0004] 基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0005] -、機(jī)載雷達(dá)根據(jù)場(chǎng)景輻照區(qū)接收到的原始回波信號(hào)建立滑動(dòng)聚束SAR回波模 型；
[0006] 二、對(duì)模型中的單個(gè)雷達(dá)的二維滑動(dòng)聚束SAR成像；
[0007] 三、將步驟二成像后的多個(gè)雷達(dá)的SAR圖像形成一個(gè)三維矩陣；
[0008] 四、對(duì)三維矩陣切片進(jìn)行壓縮感知處理，即完成了基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR 三維成像方法。
[0009] 發(fā)明效果：
[0010] 1、滑動(dòng)聚束SAR成像模型分析
[0011] 滑動(dòng)SAR是一種新穎的SAR成像模式，它通過(guò)控制輻照區(qū)在地面移動(dòng)的速度來(lái)增 加方位向相干累積的時(shí)間，從而提高SAR方位向的分辨率?；瑒?dòng)聚束式SAR天線指向變化 介于條帶SAR與聚束SAR二者之間，天線波束中心始終指向的位置要遠(yuǎn)于成像場(chǎng)景中心的 位置，可理解為指向地下某虛擬點(diǎn)。
[0012] 2、基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像算法
[0013] 2. 1滑動(dòng)聚束SAR成像算法
[0014] 滑動(dòng)聚束式SAR是由條帶式SAR和聚束式SAR根據(jù)新的任務(wù)需求演變來(lái)的，其成 像算法也植根于這兩種SAR模式下的成像算法。
[0015] 利用了一種Chirp Scaling算法解決滑動(dòng)聚束SAR成像問(wèn)題，作為一種精確以及 高效的算法，該算法的應(yīng)用范圍很廣，對(duì)于合成孔徑雷達(dá)中的RCMC問(wèn)題，通過(guò)對(duì)Chirp信 號(hào)的頻率進(jìn)行調(diào)制，利用相位相乘的方式代替了對(duì)RCMC修正時(shí)的插值操作?？梢詫?duì)大孔 徑，以及存在一定斜視問(wèn)題的系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行處理，適用于滑動(dòng)聚束模式SAR信號(hào)的處理。
[0016] 2. 2基于壓縮感知的SAR圖像高程成像算法
[0017] 壓縮感知作為近年來(lái)一種新興技術(shù)，已被用于眾多領(lǐng)域。在得到空間均勻分布的 陣元形成的SAR圖像后，利用壓縮感知技術(shù)，計(jì)算得到目標(biāo)的高程信息，從而實(shí)現(xiàn)三維成 像。
[0018] 利用滑動(dòng)聚束SAR模式下的成像算法，得到較高精度下，較大區(qū)域的SAR圖像，并 利用壓縮感知算法，得到圖像的高程信息。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明流程圖；
[0020] 圖2是滑動(dòng)聚束SAR空間幾何模型；
[0021] 圖3是滑動(dòng)聚束SAR斜平面模型；
[0022] 圖4是滑動(dòng)聚束CS算法流程圖；
[0023] 圖5是陣元空間分布模型；
[0024] 圖6是仿真實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)聚束SAR二維成像；
[0025] 圖7是仿真實(shí)驗(yàn)中壓縮感知高程成像。

【具體實(shí)施方式】

【具體實(shí)施方式】 [0026] 一：本實(shí)施方式的基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像方法按以 下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0027] -、機(jī)載雷達(dá)根據(jù)場(chǎng)景輻照區(qū)接收到的原始回波信號(hào)建立滑動(dòng)聚束SAR回波模 型；
[0028] 二、對(duì)模型中的單個(gè)雷達(dá)的二維滑動(dòng)聚束SAR成像；
[0029] 三、將步驟二成像后的多個(gè)雷達(dá)的SAR圖像形成一個(gè)三維矩陣；
[0030] 四、對(duì)三維矩陣切片進(jìn)行壓縮感知處理，即完成了基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR 三維成像方法。
[0031] 【具體實(shí)施方式】二：本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是：所述步驟一中的建立 滑動(dòng)聚束SAR回波模型具體為：

【權(quán)利要求】
1. 基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像方法，其特征在于基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束 SAR三維成像方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)： 一、 機(jī)載雷達(dá)根據(jù)場(chǎng)景輻照區(qū)接收到的原始回波信號(hào)建立滑動(dòng)聚束SAR回波模型； 二、 對(duì)模型中的單個(gè)雷達(dá)的二維滑動(dòng)聚束SAR成像； 三、 將步驟二成像后的多個(gè)雷達(dá)的SAR圖像形成一個(gè)三維矩陣； 四、 對(duì)三維矩陣切片進(jìn)行壓縮感知處理，即完成了基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維 成像方法。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像方法，其特征在于所 述步驟一中的建立滑動(dòng)聚束SAR回波模型具體為：
公式表示飛機(jī)飛行到（x，〇)處時(shí)刻的目標(biāo)回波； 其中原點(diǎn)（〇,〇)為飛行航跡上飛機(jī)到場(chǎng)景中心最近的位置，R〇為飛行航跡上飛機(jī)到場(chǎng) 景中心最近的距離，飛機(jī)沿X軸方向運(yùn)行，其中，所述飛機(jī)航向定義為X軸，起始時(shí)飛機(jī)天線 波束中心指向當(dāng)飛機(jī)飛行到（x，0)處時(shí)波束中心指向（Χ，Ι〇, LsS波束在地面寬 度，?；為脈沖寬度，&為線性調(diào)頻斜率，R(s)為飛機(jī)與目標(biāo)的瞬時(shí)距離，λ為載波波長(zhǎng)，& 為一常數(shù)，V a是飛機(jī)的移動(dòng)速度，Vg是波束掃描區(qū)域在地面上的移動(dòng)速度，s，τ分別代表方 位向與距離向米樣時(shí)刻，c為光速，j表不復(fù)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓縮感知的滑動(dòng)聚束SAR三維成像方法，其特征在于所 述步驟二中對(duì)模型中的單個(gè)雷達(dá)的二維滑動(dòng)聚束SAR成像： (一）、根據(jù)SAR信號(hào)域的原始回波信號(hào)進(jìn)行方位傅里葉變換得到距離多普勒域 對(duì)原始回波信號(hào)進(jìn)行方位向傅里葉變換，將SAR信號(hào)域變到距離多普勒域，根據(jù)式 (1-1)，得到原始回波信號(hào)的精確的距離多普勒域的表達(dá)式為：

h(j)為重構(gòu)信號(hào)的高程向分布，將三維矩陣空間均勻分布的雷達(dá)得到的圖像進(jìn)行切 片，然后對(duì)均勻分布的雷達(dá)的圖像相同位置的像元進(jìn)行凸優(yōu)化即li范數(shù)壓縮感知得到該像 元位置對(duì)應(yīng)的高程信息。
【文檔編號(hào)】G01S13/90GK104062659SQ201410330876
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】劉梅, 孫志鵬, 王鵬飛, 王志貴 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)