一种层析合成孔径雷达三维成像原始回波信号生成方法

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(K_x，K_y，K_z)域中的信号变换到(K_w，K_u，K_v)域中的信号；通过三维滤波函数H₂(K_w，K_u，K_v)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。

主权项

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)。