[發明專利]一種雙站線陣三維成像合成孔徑雷達快速成像方法有效
| 申請號: | 200810044227.0 | 申請日: | 2008-04-17 |
| 公開(公告)號: | CN101561503A | 公開(公告)日: | 2009-10-21 |
| 發明(設計)人: | 張曉玲;王銀波;師君;李偉華 | 申請(專利權)人: | 電子科技大學 |
| 主分類號: | G01S13/90 | 分類號: | G01S13/90;G01S7/02 |
| 代理公司: | 暫無信息 | 代理人: | 暫無信息 |
| 地址: | 610054四*** | 國省代碼: | 四川;51 |
| 權利要求書: | 查看更多 | 說明書: | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 雙站線陣 三維 成像 合成孔徑雷達 快速 方法 | ||
1.一種雙站線陣三維成像合成孔徑雷達快速成像方法,它包括以下步驟:?
步驟一、初始化雙站線陣三維成像合成孔徑雷達成像系統參數:?
初始化的成像系統參數包括:發射平臺與接收平臺速度矢量?平臺初始位置矢量?雷達發射電磁波的波數,記做Kc,接收機線陣天線各陣元相對平臺中心位置,記做?其中i為天線各陣元序號,為自然數,i=0,1...,M,M為接收機線陣天線各陣元總數,雷達發射基帶信號的信號帶寬,記做B,雷達發射信號脈沖寬度,記做Tp,雷達接收波門持續寬度,記做Td,雷達接收系統的采樣頻率,記做fs,雷達系統的脈沖重復頻率,記做PRF,及接收系統接收波門相對于發射信號發射波門的延遲,記做TD;上述參數均為雙站線陣三維成像合成孔徑雷達系統的標準參數,其中,雷達發射電磁波的波數Kc,雷達發射基帶信號的信號帶寬B,雷達發射信號脈沖寬度Tp,雷達接收波門持續寬度Td,雷達接收系統的采樣頻率fs,雷達系統的脈沖重復頻率PRF及接收系統接收波門相對于發射信號發射波門的延遲在雙站線陣三維成像合成孔徑雷達設計過程中已經確定;其中,發、收平臺速度矢量?及初始位置矢量?在雙站線陣三維成像合成孔徑雷達觀測方案設計中已經確定;?
步驟二、雙站線陣三維成像合成孔徑雷達原始數據進行距離壓縮:?
采用合成孔徑雷達標準距離壓縮方法對合成孔徑雷達距離向回波數據?進行壓縮,得到距離壓縮后的雙站線陣三維成像合成孔徑雷達數據,記做?
步驟三、獲得雙站線陣三維成像合成孔徑雷達指標集內連續小區域的高度和相應的散射系數最大值,即初始化的成像區域;?
采用雙站線陣三維成像合成孔徑雷達三維反向投影成像方法,對雙站線陣三維成像合成孔徑雷達圖像空間中區域為7×7×H的區域Ω0={(xi,yj,h)|i=0...6,j=0...6,h∈[-H/2,H/2]}內所有點進行成像處理,H為成像場景的參考高度;得到雙站線陣三維成像合成孔徑雷達圖像空間中區域為Ω0內的所有點的后向散射系數,也即雙站線陣三維成像合成孔徑雷達指標集為Ξ0={z|z=h(xi,yj),i=0...6,j=0...6}內的所有點沿高度向的后向散射系數的分布函數,記做:σ(x,y,h);?
對指標集Ξ0所對應的后向散射系數分布函數沿高度向采用遍歷法進行搜索得到分布函數沿高度向的散射系數最大值及與之對應的最大值處的高度;其中,雙站合成孔徑雷達沿高度向的后向散射系數分布函數σ(x,y,h)最大值用σmax(x,y)表示,而相應的高度用h(x,y)表示;?
步驟四、沿x向對高度進行擬合預測;?
采用標準的多項式擬合方法對已知的y=0行的高度數據h(xi,0),i=0…6進行多項式擬合,此處我們選擇擬合的階數為3,即進行三階曲面擬合及預測,得到擬合函數h=f(x),把x=7帶入擬合函數h=f(x),得到預測高度hp(7,0);?
步驟五、獲取檢測門限;?
根據合成孔徑雷達的后向散射系數的分布規律,選取瑞利——貝塞爾分布;設定虛警概率α或者檢測概率δ,根據虛警概率分布函數或檢測概率分布函數及門限檢測技術計算出檢測門限θ;這里我們已知檢測概率的分布函數即瑞利——貝塞爾函數,通過計算該函數的均值和方差來獲取檢測門限;?
根據步驟三得到的后向散射系數最大值σmax(x,y),選取y=0行的σmax(xi,0),i=0…6,分別計算這一組值的中值和方差σmed、sσ,利用式子?得到均值幅度β,按照3dB帶寬檢測準則,?即為分布函數的概率均值、sσ為其方差;?
設定檢測概率為0.8,利用門限檢測技術,我們得到檢測門限θ;?
步驟六、搜索雙站線陣三維成像合成孔徑雷達圖像點的真實高度;?
采用雙站線陣三維成像合成孔徑雷達三維反向投影成像方法,對三維成像空間中的點(7,0,hp)進行成像,得到點(7,0,hp)的后向散射系數σ(7,0,hp);?
當σ(7,0,hp)<θ,執行上行操作,上行操作定義為采用雙站線陣三維成像合成孔徑雷達三維反向投影成像方法,在點(x,y,h)已經成像的情況下,對位于成像空間中的點(x,y,h+kΔh),k≥1進行成像;因此先對三維成像空間中的點(7,0,hp+Δh)進行成像,得到該點的后向散射系數σ(7,0,hp+Δh),其中Δh為雙站線陣三維成像合成孔徑雷達沿?高度向的分辨率;判斷σ(7,0,hp+Δh)是否大于門限θ,如果σ(7,0,hp+Δh)>θ,采用雙站線陣三維成像合成孔徑雷達三維反向投影成像方法,對三維成像空間中的點(7,0,hp+2Δh)進行成像,得到該點的后向散射系數σ(7,0,hp+2Δh),當σ(7,0,hp+2Δh)<σ(7,0,hp+Δh),跳出本次搜索,且取σmax(7,0)=σ(7,0,hp+Δh),h(7,0)=h+Δh,當σ(7,0,hp+2Δh)>σ(7,0,hp+Δh),對點(7,0,hp+3Δh)進行成像,得到該點的后向散射系數σ(7,0,hp+3Δh),當σ(7,0,hp+3Δh)<σ(7,0,hp+2Δh),跳出本次搜索,且取σmax(7,0)=σ(7,0,hp+2Δh),h(7,0)=h+2Δh,當σ(7,0,hp+2Δh)<σ(7,0,hp+Δh),繼續本次的上行操作,直至得到滿足條件σ(7,0,hp+(k-1)Δh)<σ(7,0,hp+kΔh)>σ(7,0,hp+(k+1)Δh)的k值,此時令σmax(7,0)=σ(7,0,hp+kΔh),h(7,0)=h+kΔh;當σ(7,0,hp+Δh)<θ,進行下行操作,下行操作定義為采用雙站線陣三維成像合成孔徑雷達三維反向投影成像方法,在點(x,y,h)已經成像的情況下,對位于成像空間中的點(x,y,h+kΔh),k≤-1進行成像;因此對點(7,0,hp-Δh)進行成像,得到該點的后向散射系數σ(7,0,hp-Δh),如果σ(7,0,hp-Δh)>θ,對點(7,0,hp-2Δh)進行成像,得到該點的后向散射系數σ(7,0,hp-2Δh),如果σ(7,0,hp-2Δh)<σ(7,0,hp-Δh),跳出本次搜索,且令σmax(7,0)=σ(7,0,hp-Δh),h(7,0)=h-Δh,當σ(7,0,hp-2Δh)>σ(7,0,hp-Δh),對點(7,0,hp-3Δh)進行成像,得到該點的后向散射系數σ(7,0,hp-3Δh),當σ(7,0,hp-3Δh)<σ(7,0,hp-2Δh),跳出本次搜索,且取σmax(7,0)=σ(7,0,hp-2Δh),h(7,0)=h-2Δh,當σ(7,0,hp-3Δh)>σ(7,0,hp-2Δh)繼續本次的下行操作,直至得到滿足條件σ(7,0,hp-(k-1)Δh)<σ(7,0,hp-kΔh)>σ(7,0,hp-(k+1)Δh)的k值,此時令σmax(7,0)=σ(7,0,hp-kΔh),h(7,0)=h-kΔh??;其中k=2…ΔhH/2;當σ(7,0,hp-Δh)<θ,轉入k=2處的上行操作,當σ(7,0,hp+2Δh)<θ,轉入k=2處的下行操作,這樣上下交替搜索,直至搜索到滿足條件的后向散射系數及對應的高度值;?當沒有搜索到滿足條件的后向散射系數,取后向散射系數最大處的高度值作為成像的最終高度;?
當σ(7,0,hp)>θ,采用雙站線陣三維成像合成孔徑雷達三維反向投影成像方法,對點(7,0,hp+Δh)進行成像,得到該點的后向散射系數σ(7,0,hp+Δh),對三維成像空間中的點(7,0,hp-Δh)進行成像,得到該點的后向散射系數σ(7,0,hp-Δh),Δh意義同上;當σ(7,0,hp-Δh)<σ(7,0,hp)>σ(7,0,hp+Δh),跳出本次搜索,且取σmax(7,0)=σ(7,0,hp),h(7,0)=h;當σ(7,0,hp-Δh)<σ(7,0,hp)<σ(7,0,hp+Δh),進入上面敘述的上行操作,直至獲得滿足條件的后向散射系數及對應的高度值;當σ(7,0,hp-Δh)>σ(7,0,hp)>σ(7,0,hp+Δh),進入上面敘述的下行操作,直至獲得滿足條件的后向散射系數及對應的高度值;當σ(7,0,hp-Δh)>σ(7,0,hp)<σ(7,0,hp+Δh),進入全高度搜索,并取最大散射系數及其對應的高度作為滿足條件的散射系數及高度;當在執行上行操作或下行操作時沒有跳出搜索,則同樣取最大散射系數及其對應的高度作為滿足條件的散射系數及高度;?
在經過上述的操作步驟后,我們得到用曲線擬合及預測方法的最大后向散射系數σmax(7,0)及對應的高度h(7,0);?
步驟七、基于滑窗的整行預測;?
取高度值的窗長為7,即沿x向滑動得到一組新的高度值h(xi,0),i=1…7,重復運用步驟五與步驟六相同的預測方法,得到滿足條件的最大后向散射系數σmax(8,0)及對應的高度h(8,0),這樣把窗位置依次進行滑動,最后得到y=0行的所有滿足條件的散射系數和對應的高度;?
步驟八、獲取全場景預測的初始數據;?
按照步驟六和步驟七的方法,獲取y=1…6行的所有滿足條件的散射系數和對應的高度;?
步驟九、進行全場景滑窗預測;?
同樣取高度值的窗長為7,此時取沿y向滑動得到的高度值h(xi,yj),其中?i=0…128,j=0…128;重復運用步驟五與步驟六相同的預測方法,得到所有滿足條件的最大后向散射系數σmax(xi,yj)及對應的高度h(xi,yj);?
步驟十、獲取雙站線陣三維成像合成孔徑雷達最終成像;?
為了減小預測成像的誤差,對經過上述步驟得到的高度值h(xi,yj)組成的矩陣H進行窗為7×7的二維中值濾波,二維中值濾波在MATLAB7.0中的函數為medfilt2(),得到雙站線陣三維成像合成孔徑雷達最終成像的高度矩陣結果H及其對應的后向散射系數矩陣σ;?
經過上述操作,就可以得到雙站線陣三維成像合成孔徑雷達快速成像。?
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息,商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于電子科技大學,未經電子科技大學許可,擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業授權和技術合作,請聯系【客服】
本文鏈接:http://www.17sss.com.cn/pat/books/200810044227.0/1.html,轉載請聲明來源鉆瓜專利網。





