一种用于侧视层析合成孔径雷达的三维聚焦成像方法

摘要

本发明一种用于侧视层析合成孔径雷达的三维聚焦成像方法，将采集到的侧视层析合成孔径雷达原始回波数据变换到斜距向波数域和方位向波数域中，对变换后的信号进行高程向频谱无混叠恢复，将信号变换到斜距向、方位向和高程向三维波数域中；通过坐标映射将三维波数域中的信号变换到直角坐标系中；通过傅立叶逆变换以及图像空间选择重建出包含成像区域地距向、方位向和高程向空间位置信息以及幅相信息的三维微波图像。该方法能够在高程向采样数较少、高程向合成孔径中心分布任意或成像区域大小任意的情况下，精确地重建出成像区域的三维微波图像，同时无需几何校正。该方法还能用于下视、下侧视层析SAR等成像观测几何中三维微波图像重建。

主权项

一种用于侧视层析合成孔径雷达的三维聚焦成像方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤S1：斜距向处理单元接收侧视层析合成孔径雷达采集到成像几何中成像区域的原始回波信号，并沿原始回波信号的斜距向进行处理，生成第1信号为S1(Kw，y，z′)，其中，斜距向波数为Kw、方位向时域为y和高程向时域为z′；上述斜距向处理的步骤是：步骤S11：如果侧视层析合成孔径雷达发射信号为步进频连续波信号，则斜距向处理单元沿原始回波信号的斜距向乘以斜距向参考函数，生成第1信号S1(Kw，y，z′)；如果侧视层析合成孔径雷达发射信号不是步进频连续波信号，转到步骤S12；步骤S12：如果侧视层析合成孔径雷达发射信号为调频脉冲信号，则将侧视层析合成孔径雷达采集到的原始回波信号沿斜距向进行傅立叶变换，而后沿斜距向对傅立叶变换后的信号进行斜距向匹配滤波，生成第1信号S1(Kw，y，z′)；如果侧视层析合成孔径雷达发射信号不是调频脉冲信号，转到步骤S13；步骤S13：如果侧视层析合成孔径雷达发射信号为其它带宽信号，将侧视层析合成孔径雷达采集到原始回波信号变换到斜距向波数域Kw、方位向时域y和高程向时域z′，生成第1信号S1(kw，y，z′)；如果侧视层析合成孔径雷达发射信号为单频信号，不能进行侧视层析合成孔径雷达的三维聚焦成像，退出流程；步骤S2：方位向处理单元沿第1信号的方位向进行傅立叶变换，生成第2信号为：S2(Kw，Ky，z′)，其中，斜距向波数为Kw、方位向波数为Ky和高程向时域为z′；步骤S3：高程向信号频谱无混叠处理单元沿第2信号的高程向进行信号频谱无混叠恢复处理，而后沿高程向进行傅立叶变换，生成第3信号为S3(Kw，Ky，Kz″)，其中，斜距向波数为Kw、方位向波数为Ky和高程向波数为Kz″；步骤S4：采用三维滤波器H7(Kw，Ky，Kz″)对第3信号进行三维波数域滤波，生成第4信号为球坐标系中的波数域信号：S4(Kw，Ky，Kz″)；步骤S5：坐标映射单元将第4信号S4(Kw，Ky，Kz″)映射为第5信号S5(KX，KY，KZ)，而后对坐标映射后的第5信号进行天线方向图的校正，生成第6信号S6(KX，KY，KZ)，其中，KX为地距向波数，KY为方位向波数，KZ为高程向波数；步骤S6：正交直角坐标域信号处理单元将第6信号进行三维逆傅里叶变换，生成第7信号s7(xn，yn，zn)，其中，xn，yn和zn分别为成像区域观测对象在直角坐标系OXYZ中的坐标；步骤S7：高程向信号截取单元接收第7信号s7(xn，yn，zn)，沿第7信号的高程向进行截取，获得包含幅度和相位信息的侧视层析合成孔径雷达三维图像s(xn，yn，zn)。