確定微波三維成像中相位中心時空分布的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種確定微波三維成像中相位中心時空分布的方法。該方法包括：接收輸入的空間域相位中心分布形狀信息、系統(tǒng)參數(shù)和分辨率指標；構建三維波數(shù)域坐標系(kx，ky，kz)；在三維波數(shù)域坐標系(kx，ky，kz)下，根據(jù)空間域相位中心分布形狀信息確定三維波數(shù)域信號頻譜的支撐域形狀；根據(jù)雷達中心波長fc、分辨率指標，以及三維波數(shù)域信號頻譜的支撐域形狀計算兩個正交方向上觀測視角范圍(β1、β2)以及信號帶寬B；根據(jù)相位中心分布方向的波束寬度φ和信號帶寬B計算相位中心空間分布采樣約束，該相位中心空間分布采樣約束和兩個正交方向上觀測視角范圍(β1、β2)組成微波三維成像中相位中心的時空分布。本發(fā)明使用范圍廣，解決了現(xiàn)有方法僅針對特定三維成像模式的缺點。
【專利說明】確定微波三維成像中相位中心時空分布的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達【技術領域】，尤其涉及一種確定微波三維成像中相位中心時空分布的方法。
【背景技術】
[0002]微波三維成像是在傳統(tǒng)二維成像基礎上發(fā)展起來的一種新型微波成像技術，可獲取觀測對象散射特性的三維空間分布信息，實現(xiàn)三維分辨成像?，F(xiàn)階段已發(fā)展了多種微波三維成像新模式，包括多基線層析SAR，陣列下視3-D SAR，圓跡SAR，圓柱掃描SAR等。無論哪種微波三維成像模式，都是通過設計多相位中心空時分布來實現(xiàn)三維分辨的。
[0003]然而，現(xiàn)有的微波三維成像的相位中心時空分布設計都是針對特定的三維成像模式展開的，目前還未見通過對微波三維成像的相位中心時空分布進行統(tǒng)一設計的方法，各類設計方法的適用范圍小，無法統(tǒng)一設計任意微波三維成像模式的相位中心時空分布。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]鑒于上述技術問題，本發(fā)明提供了一種確定微波三維成像中相位中心時空分布的方法，以實現(xiàn)微波三維成像的相位中心時空分布的統(tǒng)一設計。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]本發(fā)明提供了一種確定微波三維成像中相位中心時空分布的方法。該方法包括:步驟A，接收輸入的空`間域相位中心分布形狀信息、系統(tǒng)參數(shù)和分辨率指標，其中，系統(tǒng)參數(shù)包括:雷達中心波長f。和相位中心分布方向的波束寬度Φ ;分辨率指標為:兩個正交的觀測視角變化方向的分辨率指標，即第一方向分辨率P1和第二方向分辨率P2，和距離向分辨率P3;步驟B，構建三維波數(shù)域坐標系(!^，!^，!^上其中義^分別為空間直角坐標系X, y, z三個方向的波數(shù)；步驟C,在三維波數(shù)域坐標系(kx, ky, kz)下,根據(jù)空間域相位中心分布形狀信息確定三維波數(shù)域信號頻譜的支撐域形狀；步驟D，根據(jù)雷達中心波長f。、分辨率指標，以及三維波數(shù)域信號頻譜的支撐域形狀計算兩個正交方向上觀測視角范圍(β 1、β2)以及信號帶寬B ;以及步驟Ε，根據(jù)相位中心分布方向的波束寬度Φ和信號帶寬B計算相位中心空間分布采樣約束，該相位中心空間分布采樣約束和兩個正交方向上觀測視角范圍(βρ β2)組成微波三維成像中相位中心的時空分布。
[0008](三)有益效果
[0009]本發(fā)明確定微波三維成像中相位中心時空分布利用了微波三維成像的共性規(guī)律，可對多種微波三維成像的多相位中心時空分布進行統(tǒng)一的設計，使用范圍廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例確定微波三維成像中相位中心時空分布方法的流程圖；
[0011]圖2是圓跡SAR的相位中心分布及其在波數(shù)球中的信號頻譜；[0012]圖3是下視3D SAR的相位中心分布及其在波數(shù)球中的信號頻譜；
[0013]圖4是多基線層析SAR的相位中心分布及其在波數(shù)球中的信號頻譜；
[0014]圖5是圓柱掃描SAR的相位中心分布及其在波數(shù)球中的信號頻譜。
【具體實施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬【技術領域】中普通技術人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應了解，參數(shù)無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內(nèi)近似于相應的值。
[0016]本發(fā)明提供了一種確定微波三維成像中相位中心時空分布的方法。該方法利用波數(shù)球，對多種微波三維成像的相位中心時空分布進行統(tǒng)一的設計，使用范圍廣，解決了現(xiàn)有方法僅針對特定三維成像模式的缺點。
[0017]在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供了一種確定微波三維成像中相位中心時空分布的方法。圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例確定微波三維成像中相位中心時空分布方法的流程圖。請參照圖1，該方法包括:
[0018] 步驟A，接收輸入的空間域相位中心分布形狀信息、系統(tǒng)參數(shù)和分辨率指標，其中，系統(tǒng)參數(shù)包括:雷達中心波長f。和相位中心分布方向的波束寬度Φ ;分辨率指標為:兩個正交的觀測視角變化方向的分辨率指標，即第一方向分辨率P1和第二方向分辨率P2，和距離向分辨率P 3 ；
[0019]不同空間域相位中心分布形狀對應不同微波三維成像模式。該空間域相位中心分布形狀為滿足相對觀測目標在兩個正交的方向上都應具有觀測視角變化的任意曲線或面。典型的曲線分布包括圓、螺旋線等。典型的面分布包括平面、柱面和拋物面等。
[0020]步驟B，構建三維波數(shù)域坐標系(kx，ky，kz)，其中，kx，ky，kz分別為空間直角坐標系X, y, Z三個方向的波數(shù)；
[0021]步驟C，在三維波數(shù)域坐標系(kx，ky，kz)下，根據(jù)空間域相位中心分布形狀信息確定三維波數(shù)域信號頻譜的支撐域形狀；
[0022]其中，三維相位中心波數(shù)域信號頻譜的支撐域形狀與空間域相位中心分布形狀的關系為:
【權利要求】
1.一種確定微波三維成像中相位中心時空分布的方法，其特征在于，包括: 步驟A，接收輸入的空間域相位中心分布形狀信息、系統(tǒng)參數(shù)和分辨率指標，其中，系統(tǒng)參數(shù)包括:雷達中心波長f。和相位中心分布方向的波束寬度Φ ;分辨率指標為:兩個正交的觀測視角變化方向的分辨率指標，即第一方向分辨率P !和第二方向分辨率P 2，和距離向分辨率P 3 ； 步驟B，構建三維波數(shù)域坐標系(kx，ky，kz)，其中，kx，ky，匕分別為空間直角坐標系x，1，z三個方向的波數(shù)； 步驟C，在所述三維波數(shù)域坐標系(kx，ky，kz)下，根據(jù)所述空間域相位中心分布形狀信息確定三維波數(shù)域信號頻譜的支撐域形狀； 步驟D，根據(jù)所述雷達中心波長f。、分辨率指標，以及三維波數(shù)域信號頻譜的支撐域形狀計算兩個正交方向上觀測視角范圍(βρ β2)以及信號帶寬B;以及 步驟Ε，根據(jù)所述相位中心分布方向的波束寬度Φ和信號帶寬B計算相位中心空間分布采樣約束，該相位中心空間分布采樣約束和兩個正交方向上觀測視角范圍(βρ β2)組成微波三維成像中相位中心的時空分布。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A中，所述空間域相位中心分布形狀為滿足相對觀測目標在兩個正交的方向上都應具有觀測視角變化的任意曲線或面。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述空間域相位中心分布形狀為以下形狀中的一種:圓、螺旋線、平面、柱面和拋物面。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，所述三維相位中心波數(shù)域信號頻譜的支撐域形狀與所述空間域相位中心分布形狀的關系為:
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，當微波三維成像模式為圓跡SAR時，所述空間域相位中心分布形狀為圓形，且場景中心位于正下方，所述波數(shù)域信號頻譜支撐域形狀為一個圓臺曲面。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，當微波三維成像模式為下視SAR時，所述空間域相位中心分布形狀為面陣分布，且面場景中心位于面陣正下方，所述波數(shù)域信號頻譜支撐域形狀為一個矩形體，位于波數(shù)球的下部。
7.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，當微波三維成像模式為多基線層析SAR時，所述空間域相位中心分布形狀為面陣分布，且場景中心位于面陣側邊，所述波數(shù)域信號頻譜支撐域形狀也是一個矩形體，位于波數(shù)球的側部。
8.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，當微波三維成像模式為圓柱掃描SAR時，所述空間域相位中心分布形狀為圓柱面分布，且場景中心位于圓柱面中心，所述波數(shù)域信號頻譜支撐域形狀為中空的旋轉(zhuǎn)體，位于波數(shù)球的中部。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟D中，按照以下公式計算兩個正交方向上觀測視角范圍(βρ β2)以及信號帶寬B:
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，所述參數(shù)Θ由以下公式確定: 當三維波數(shù)域信號頻譜的支撐域形狀為圓臺曲面，Q=HlinW1 / 2，β2 / 2); 當三維波數(shù)域信號頻譜的支撐域形狀為一個矩形體，Θ =0 ;或 當三維波數(shù)域信號頻譜的支撐域形狀為中空的旋轉(zhuǎn)體，Q=HlinW1 IU2I 2)。
11.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于，當采用靜止方式獲取相位中心分布時，采樣約束需滿足以下條件:
12.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于，當采用運動方式獲取相位中心分布時，采樣約束需滿足以下條件:
【文檔編號】G01S17/89GK103645469SQ201310699025
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權日:2013年12月18日
【發(fā)明者】洪文, 丁赤飚, 王彥平, 林赟, 譚維賢 申請人:中國科學院電子學研究所