[发明专利]基于预成像曲线轨迹的三维SAR成像方法

说明书

本发明公开一种基于预成像曲线轨迹的三维SAR成像方法，其步骤包括：(1)全孔径回波信号做距离向脉冲压缩；(2)获取子孔径脉冲后距离时域信号；(3)对高度为0的方位切面做二维成像；(4)获取所有目标的先验方位；(5)对方位为先验方位的距离高度切面做二维成像；(6)对二维图像排序。本发明对近似直线的子孔径二维成像获得的所有目标点方位先验信息，利用先验方位切面对曲线轨迹全孔径回波做二维成像，实现三维SAR成像，使得本发明具有数据量和运算量小、成像结果与实际成像结果一致的优点，适合工程实现。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及雷达技术领域中的一种预成像曲线轨迹的三维合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)成像方法。本发明可用于机载合成孔径雷达不仅对空中场景而且对地面场景都能实现三维的合成孔径雷达SAR图像成像。

背景技术

传统的SAR成像结果只能获取二维图像，对于地形变换陡峭和环境复杂的场景，二维成像无法获取高程向分辨率。而在军事侦察、灾害预测、三维环境构建等场合，需要采用三维SAR图像成像，还原观测目标的三维场景图。三维SAR图像成像使得SAR图像成像应用范围得以扩展，目前，现有的三维SAR图像成像技术主要有以下两种。

第一种方法，采用超分辨稀疏重构层析的三维SAR图像成像

西安电子科技大学提出的专利申请“机动轨迹前侧视合成孔径雷达层析成像方法”(申请号201910412177.5申请公布号CN 110146884A)公开了一种已在工程技术领域实现了的基于超分辨稀疏重构层析的三维SAR成像方法。该方法的三维成像将孔径分割成子孔径，对每个子孔径做距离方位向二维成像，然后对二维成像结果采用压缩感知的方法沿层析向多基线做超分辨稀疏重构，得到三维层析成像结果。该方法虽然能得到测绘区域的三维成像结果，但是，该方法仍然存在的不足之处是，由于三维层析成像是通过对所有子孔径的二维成像延层析向多基线做超分辨率稀疏重构得到的，做超分辨稀疏重构时至少需要几十个基线，所以数据量和运算量比较大，但实际工程中载机做一个基线即可得到三维SAR成像结果，导致该方法无法在实际工程中实时得到三维SAR成像结果。

第二种方法，采用等距多基线层析的三维SAR图像成像

王鹏飞在其发表的论文“星载多基线SAR成像与动目标参数估计”(博士论文哈尔滨工业大学2018年)中提出了一种等距多基线层析的三维SAR图像成像方法。该方法由低到高等间距基线做距离、方位二维成像，然后对二维成像结果采用压缩感知的方法，沿高度向做稀疏重构得到目标高度向信息，完成三维图像成像。该方法虽然能得到测绘区域的三维成像结果，但是，该方法仍然存在的不足之处是，由于三维成像是在高度向等间距基线做二维成像和稀疏重构的基础上得到的，但在实际工程中载机在运动的同时常常会伴随抖动，基线的高度原本不变，随着载机的抖动基线的高度上下改变，当由低到高等间距基线做距离、方位二维成像时，基线之间的间距很难达到相等，导致本方法的三维成像结果与实际成像结果有差别。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于预成像曲线轨迹的三维的SAR成像方法，用于解决做超分辨稀疏重构时至少需要几十个基线，数据量和运算量比较大，导致在实际工程中实时得到三维SAR成像结果和基线之间的间距很难达到相等，导致三维成像结果与实际成像结果有差别的问题。

实现本发明的目的的思路是，利用子孔径近似直线做二维成像不会丢失三维成像区域的目标信息且方位聚集准确的特点，得到三维成像区域的方位先验信息；然后利用曲线轨迹SAR在高度向存在合成孔径的特点，根据方位预成像反馈的方位先验信息，对曲线轨迹全孔径回波数据在选定的方位切面上进行二维成像，得到该方位切面内目标的距离高度信息，实现了载机做一个基线即可得到三维SAR成像结果并且数据量运算量较小。

本发明的具体实施步骤如下：

步骤1，对全孔径回波信号做距离向脉冲压缩：