[发明专利]一种用于MIMO-SAR的三维快速成像方法

权利要求书

1.一种用于MIMO-SAR的三维快速成像方法，其特征在于，MIMO天线阵列由处于同一直线的发射天线子阵列和接收天线子阵列组成，且所述MIMO-SAR的成像结果的计算公式为：

其中，为一维逆傅里叶变换，为二维逆傅里叶变换，FT_3D为三维傅里叶变换，s(x_t,x_r,y,k)为MIMO-SAR体制下的反射回波信号，其中，x_t表示发射天线子阵列中的各发射天线的x轴坐标，x_r表示接收天线子阵列中的各接收天线的x轴坐标，y表示发射天线子阵列和接收天线子阵列中各天线的y轴坐标，rearrange表示重排操作，为成像后确定的目标区域的空间坐标，M₁为相移偏移因子的第一子项，为相移偏移因子的第二子项，且有：

其中，z_c为MIMO天线阵列到目标区域中心的距离，k为发射天线子阵列对外辐射频率步进信号时对应的波数，k_xt为发射天线子阵列方向上对应的空间波数，k_xr为接收天线子阵列方向上对应的空间波数，k_y为合成孔径扫描方向上对应的空间波数，k_c为中心频率对应的波数，j表示虚部单元，表示以距离z_c为距离向坐标零点时目标区域对应的距离向坐标；

所述重排操作具体为：

将得到的四维矩阵按照设定的色散关系进行重排，得到三维矩阵

2.如权利要求1所述的一种用于MIMO-SAR的三维快速成像方法，其特征在于，所述相移偏移因子的第一子项M₁与相移偏移因子的第二子项的获取方法为：

S1：假设MIMO-SAR体制下的反射回波信号s(x_t,x_r,y,k)为：

其中，O(x′,y′,z′)为目标区域的反射率，R_T为发射天线子阵列中的各发射天线到目标区域之间的距离，R_R为接收天线子阵列中的各接收天线到目标区域之间的距离，(xt,y,z)表示发射天线子阵列中的各发射天线的位置坐标，(x_r,y,z)表示接收天线子阵列中的各接收天线的位置坐标，其中z＝0；

S2：将反射回波信号s(x_t,x_r,y,k)作三维傅里叶变换，得到反射回波信号s(x_t,x_r,y,k)在频率波数域的表示为：

其中，P(k_xt,k_xr,k_y,k)＝∫∫∫exp(-jk(R_T+R_R))·exp(-jk_xtx_t)·exp(-jk_xrx_r)exp(-jk_yy)dx_tdx_rdy；

S3：采用驻定相位原理求解P(k_xt,k_xr,k_y,k)，得到如下色散关系：

其中，k_x表示MIMO天线阵列方向上对应的空间波数，k_z表示距离向的波数；

S4：假设MIMO-SAR工作于太赫兹波段，并获取色散关系的二项式近似表示如下：

S5：根据所述二项式近似表示构建相移偏移因子如下：

其中，为目标区域的距离向坐标；

S6：对相移偏移因子中的波数k按照k＝k_c+k_b进行部分变量替换，以此拆分相移偏移因子

其中，k_b为基带频率对应的波数，M₂简化前的相移偏移因子的第二子项；

S7：采用k_c替代M₂项分母中的k，得到简化后的相移偏移因子的第二子项