[发明专利]一种圆柱扫描SAR三维成像快速实现方法

说明书

本发明公开了一种圆柱扫描SAR三维成像快速实现方法，其主要思路为：确定圆柱扫描SAR雷达天线阵列，圆柱扫描SAR雷达天线阵列包括M个阵元；获取去线性调频信号，对所述去线性调频信号进行划分，得到N个子块的回波数据，每个子块的回波数据都包括M个阵元的一次脉冲回波数据；对第n个子块的回波数据进行解耦合并聚焦，得到第n个子块的回波数据对应的Z轴方向与距离维的二维成像结果，n＝1,2,…,N；获取第n个子块的回波数据对应的三维图像数据；令n的值分别取1至N，进而分别得到第1个子块的回波数据对应的三维图像数据至第N个子块的回波数据对应的三维图像数据后依次进行累加，并将累加后的结果记为最终的高分辨率三维SAR图像。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别涉及一种圆柱扫描SAR三维成像快速实现方法，适用于快速精准地实现圆柱扫描SAR三维成像系统的场景重构。

背景技术

圆柱扫描合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)三维成像系统是在圆迹SAR和阵列SAR的基础上发展起来的SAR系统，基于对SAR成像高分辨率及对目标进行全向观测和三维成像的要求，圆柱扫描SAR三维成像系统逐步发展起来；在人体安检扫描领域，由于毫米波具有穿透性好且对人体辐射小等优点被研究用来对人体进行三维成像，基于毫米波的圆柱扫描SAR三维成像系统是当前研究的重点；圆柱扫描SAR成像算法的对系统的适用性以及三维成像的实时性，是该系统能否广泛应用的重要指标，圆柱扫描SAR系统由于雷达运动平台绕目标场景进行圆周运动，距离向与方位向之间严重耦合，导致一些传统的SAR成像算法不再适用。

目前，适用于圆柱扫描SAR系统的成像算法，主要包括以后向投影(BackProjection，BP)算法为代表的时域成像算法和以ω-K为代表的波数域成像算法。但三维BP成像算法需要对目标场景散射点进行逐点计算并相干累加，计算量大，尤其是对于有大量回波数据的圆柱扫描SAR，成像效率低下，不具备工程实用能力。基于ω-K的三维波数域算法需要进行插值操作，容易引入误差，并且ω-K算法要求在角度域进行采样均匀化，限制了圆柱扫描SAR系统的工作方式。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种圆柱扫描SAR三维成像快速实现方法，该种圆柱扫描SAR三维成像快速实现方法能够在保证精准聚焦的前提下，实现圆柱扫描SAR的三维实时成像。

本发明的技术思路为：在传统的ω-K算法和BP算法的基础上，融合两种算法的优势，在高度维和距离维采用ω-K算法解耦合并聚焦，在距离维和角度维采用BP算法实现相干累加成像。先将成像区域按照天线阵列在竖直方向分为若干个成像切片，使用ω-K算法实现竖直方向和距离向的解耦合和聚焦。然后对于每一个成像切片，采用后向投影算法将距离向的聚焦结果相干累加到该切片的成像网格上。由于切片投影避免了对所有三维成像像素点的累加操作，同时BP算法不要求在角度域均匀采样，因此该方案在保证成像分辨率的条件下，大大提高了成像的实时性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现

一种圆柱扫描SAR三维成像快速实现方法，包括以下步骤：

步骤1，确定圆柱扫描SAR雷达天线阵列，圆柱扫描SAR雷达天线阵列包括M个阵元；建立三维坐标系XOYZ，并得到M个二维XOY切片；

获取去线性调频信号，对所述去线性调频信号进行划分，得到N个子块的回波数据，每个子块的回波数据都包括M个阵元的一次脉冲回波数据；其中，N和M分别为大于1的正整数；

步骤2，对第n个子块的回波数据进行解耦合并聚焦，得到第n个子块的回波数据对应的Z轴方向与距离维的二维成像结果；其中，n的初值为1，n＝1,2,…,N；