杨威,
王鹏波,
陈杰,
北京航空航天大学电子信息工程学院 ??北京 ??100191
基金项目:国际科技合作专项(2015DFA10270)
详细信息
作者简介:匡辉：匡 辉(1990–)，男，湖北罗田人，现为北京航空航天大学电子信息工程学院博士生，研究方向为高分辨率星载SAR信号仿真与成像、多方位角星载SAR 3维成像技术。E-mail: kuanghui@buaa.edu.cn
杨威：杨 威(1983–)，男，湖北宜昌人，博士，副教授。2011年在北京航空航天大学获得博士学位，现担任北京航空航天大学电子信息工程学院副教授。主要研究方向为高分辨率星载SAR系统设计、成像处理、图像处理和目标检测方法，目前发表论文50余篇。E-mail: yangweigigi@sina.com
王鹏波(1979–)，男，江西波阳人，博士，副教授。2007年在北京航空航天大学获博士学位，现担任北京航空航天大学电子信息工程学院副教授。主要研究方向为新体制成像雷达系统技术、高分辨率雷达成像处理技术。E-mail: wangpb7966@buaa.edu.cn
陈杰：陈 杰(1973–)，男，河南郑州人，博士，教授，博士生导师。2011年在北京航空航天大学获得博士学位，现担任北京航空航天大学电子信息工程学院副院长。主要研究方向为星载SAR新体制、图像质量提升理论与方法、电离层探测方法等，目前发表论文100余篇。E-mail: chenjie@buaa.edu.com
通讯作者:陈杰 ? chenjie@buaa.edu.com
中图分类号:TN957计量
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出版历程
收稿日期:2018-09-04
修回日期:2018-12-15
Three-dimensional Imaging Algorithm for Multi-azimuth-angle Multi-baseline Spaceborne Synthetic Aperture Radar
Kuang Hui,Yang Wei,
Wang Pengbo,
Chen Jie,
School of Electronics and Information Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
Funds:The International S&T Cooperation Program of China (2015DFA10270)
摘要
摘要:传统星载合成孔径雷达(Sythetic Aperture Radar, SAR)采用多基线的方式可获取目标区域的3维图像，解决了SAR 2维图像中的叠掩问题，但仍存在因遮挡导致的信息获取不足的问题。为此，该文首次提出了多方位角多基线星载SAR 3维成像方法，其不仅解决了叠掩问题，还通过融合不同方位角下获取的3维点云减少了遮挡区域，提升了星载SAR信息获取能力。文中首先建立多方位角多基线星载SAR空间观测模型，并通过推导论证斜视多基线观测和正侧视多基线观测具有相同的数学信号模型，为直接将正侧视时的3维成像方法应用于斜视时的3维处理提供理论支撑；在此基础上，给出多方位角多基线星载SAR 3维成像方法及处理流程，其包括SAR斜视3维处理和多方位角3维点云融合两个步骤；最后，通过方位角45°下的点阵目标实验验证SAR斜视3维处理方法的有效性，并利用方位角45°和–45°下的直升机目标仿真验证多方位角3维点云融合方法的有效性。
关键词:星载合成孔径雷达/
多方位角/
3维成像/
斜视观测
Abstract:Traditional spaceborne Synthetic Aperture Radar (SAR) can acquire three-dimensional (3D) images by using multi-baseline SAR data, which solves the problem of layover in two-dimensional (2D) SAR image, however, there is still a problem of insufficient information acquisition caused by occlusion. Considering this, a 3D imaging algorithm for multi-azimuth-angle multi-baseline spaceborne SAR is proposed in this paper; this algorithm not only solves the problem of layover, but also reduces the occlusion area by fusing the 3D point clouds obtained under different azimuth angles and improves the information acquisition ability of spaceborne SAR. First, the observation model of multi-azimuth-angle multi-baseline spaceborne SAR is established, and it shows that the mathematical signal models of the multi-baseline SAR in the squint mode and broadside mode are the same, which provides theoretical support for the direct application of broadside 3D imaging algorithm to the 3D processing of squint mode. On this basis, the 3D imaging algorithm and processing flow of multi-azimuth-angle multi-baseline spaceborne SAR are presented. Finally, the effectivenesses of the squint 3D imaging method and 3D point clouds fusion method are verified by point targets simulation experiment with 45° azimuth angle and helicopter simulation experiments with 45° and –45° azimuth angles, respectively.
Key words:Spaceborne Synthetic Aperture Radar (SAR)/
Multi-azimuth-angle/
There-dimensional (3D) imaging/
Squint observation
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