CN116660893A - Sar成像方法、装置、设备、存储介质及程序产品 - Google Patents
Sar成像方法、装置、设备、存储介质及程序产品 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116660893A CN116660893A CN202211235829.0A CN202211235829A CN116660893A CN 116660893 A CN116660893 A CN 116660893A CN 202211235829 A CN202211235829 A CN 202211235829A CN 116660893 A CN116660893 A CN 116660893A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sar
- imaging
- array signal
- target
- array
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 136
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 58
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 69
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 21
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 17
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 6
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims description 5
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 4
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
- G01S13/9021—SAR image post-processing techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供一种SAR成像方法、装置、设备、存储介质及程序产品，所述方法包括获取SAR回波数据，对SAR阵列信号进行距离走动校正，对SAR阵列信号进行幅度、相位复加权处理，对SAR阵列信号进行快速成像运算，对快速成像结果进行坐标变换，对像场分布结果进行恒虚警检测，根据恒虚警检测结果提取目标坐标信息，将像场分布结果及目标坐标信息传输给显示设备。本发明能够实现自聚焦SAR三维成像，并且具有成像速度快、硬件成本低等优点，可广泛应用于光学成像、微波成像、雷达探测、声呐、超声成像以及声、光、电、磁等为媒介的目标探测、成像识别领域。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像、微波成像、雷达探测、声呐、超声成像以及基于声、光、电、磁等媒介的目标探测、成像识别、无线通信技术领域，具体涉及一种SAR(Synthetic ApertureRadar，合成孔径雷达)成像方法、装置、设备、存储介质及程序产品及其在上述各领域中的应用。
背景技术
在SAR成像探测中，探测雷达发射脉冲探测信号，接收目标回波脉冲信号，并且利用SAR运载平台与探测目标之间的相对运动所产生的不同多普勒频移进行成像。在现有SAR成像技术中，一是成像依赖于相对运动所产生的不同多普勒频移；二是成像算法极其复杂，运算量大。因此需要运载平台具有极高的运动稳定性，并且无法采用空中悬浮逐点探测的工作方式。
因而需要开发一种不依赖于多普勒频移的SAR成像技术，并且采用更简洁的算法进行成像，进而充分利用有限的硬件运算资源，实现一种更高效的成像探测。
发明内容
为了解决数字阵列脉冲探测快速成像难题，本发明提供一种SAR成像方法、装置、设备、存储介质及程序产品。具体方案如下：
本申请的第一方面提供了一种SAR成像方法，应用于装置、电子设备和存储介质，所述方法包括：
获取SAR阵列信号，所述SAR阵列信号由相应探测点的SAR回波数据构成；
对所述SAR阵列信号进行距离走动校正处理，得到第一处理后的SAR阵列信号；
对所述第一处理后的SAR阵列信号进行幅度、相位复加权处理，得到第二处理后的SAR阵列信号；
对所述第二处理后的SAR阵列信号进行快速成像处理，得到快速成像结果；
对所述快速成像结果进行坐标变换，得到像场分布结果；
对所述像场分布结果行恒虚警检测，并根据检测结果，提取目标坐标信息；
将所述像场分布结果及所述目标坐标信息传输给显示设备。
可选的，获取SAR阵列信号的步骤，包括：
对SAR探测器接收的目标回波信号进行放大、变频、滤波、匹配滤波和AD变换处理，得到所述SAR阵列信号；所述SAR阵列信号包括I/Q双通道信息的数字复信号。
具体地，对SAR探测器接收到的回波信号进行放大、正交双通道下变频、滤波和匹配滤波，对匹配滤波后的回波信号进行AD变换，进而获得包含I/Q双通道信息的时域数字复信号。
可选的，对SAR阵列信号进行距离走动校正处理的步骤，包括：
基于时域法或频域法，对待测目标和SAR探测器之间距离变化所引起的不同回波延时进行校正，得到所述第一处理后的SAR阵列信号。
具体地，当探测信号为脉冲信号时，对SAR阵列信号进行包络检波，提取目标所对应脉冲的延时，对SAR阵列通道信号执行不同的延时，使目标回波脉冲在时间上对齐。
可选的，也可以采用频域方法进行距离走动校正：截取一定长度的阵列单元信号进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)，以FFT变换后的序列进行串行输出，所截取信号长度所对应的时间，应不小于SAR合成虚拟阵列的孔径渡越时间的2倍。
其中，对第一处理后的SAR阵列信号进行幅度、相位复加权处理的步骤，包括：
基于幅度加权算法，对所述第一处理后的SAR阵列信号进行幅度加权处理，得到幅值加权处理后的SAR阵列信号；所述幅度加权算法包括以下任意一种算法：均匀分布算法、余弦加权算法、汉明窗算法、Taylor分布算法、切比雪夫分布算法或混合加权算法；
采用自聚焦相位加权算法，对所述幅值加权处理后的SAR阵列信号进行相位加权处理，得到第一相位加权处理后的SAR阵列信号，以实现SAR阵列信号的自聚焦成像；
采用扫描相位加权算法，对所述第一相位加权处理后的SAR阵列信号进行相位加权处理，得到第二处理后的SAR阵列信号，以改变成像中心视角方向。
优选的，根据下式对第一处理后的SAR阵列信号进行复加权处理：
上式中，s1为距离走动校正后的SAR阵列信号，s2为复加权后的信号，A为阵列单元幅度加权系数，φF为自聚焦相位加权系数，φs为扫描相位加权系数，j为虚数单位，e为欧拉常数。
其中，采用不同分布的幅度加权系数A，可改善成像底噪，可根据需要选择均匀分布、余弦加权、汉明窗、Taylor分布、切比雪夫分布及混合加权方法。
其中，采用自聚焦相位加权方法，可实现自动聚焦成像，自聚焦相位加权系数φF可根据下式确定：
其中，为波数，π为圆周率，λ为波长，(x,y)为阵列单元坐标，R为目标斜距，ηx、ηy分别为x方向、y方向的扫描属性参数，根据成像系统的特性选择不同的值，如果某一成像扫描方向的阵列单元同时接收目标信号，则选择对应的ηx或ηy的值为1；如果某一成像扫描方向的阵列单元依次发射和接收目标信号，则选择对应的ηx或ηy的值为2。
其中，采用不同的扫描相位加权系数φs，可改变成像系统的中心视角方向，扫描相位加权系数φs可根据下式确定：
φS＝mηxkΔxsinθx0+nηykΔysinθy0；
其中，m、n分别为阵列单元x方向与y方向的序号，Δx、Δy分别为x方向、y方向的阵列单元间距，θx0、θy0分别为中心视角方向对应的方位角和俯仰角，符号sin表示正弦函数。
若不改变默认的中心视角方向，取φS＝0。
可选的，对第二处理后的SAR阵列信号进行快速成像处理的步骤，包括：
基于高效并行成像算法对所述第二处理后的SAR阵列信号进行快速运算以获得谱域像；所述高效并行成像算法包括一维FFT、二维FFT、IFFT、非均匀FFT或稀疏FFT。
优选的，根据下式对第二处理后的SAR阵列信号(即幅度、相位复加权后的SAR阵列信号)进行快速运算：
其中：符号表示高效并行算法函数，包含一维或二维FFT、IFFT、非均匀FFT、稀疏FFT，s3为幅度、相位加权后的阵列信号，p(ωx，ωy)为谱域像，ωx、ωy分别为x方向、y方向的谱域坐标。对于二维阵列，采用二维快速算法进行处理，对于一维阵列，则采用一维快速算法进行处理。
上述计算结果对应的ωx、ωy取值范围为：ωx∈[0，2π]、ωy∈[0，2π]，进行fftshift运算后将ωx、ωx取值范围变换为：ωx∈[-π，π]、ωy∈[-π，π]：
p(ωx，ωy)＝fftshift[p(ωx，ωy)]。
可选的，对快速成像结果进行坐标变换，得到像场分布结果的步骤，包括：
对所述谱域像进行坐标变换，将像场谱域坐标转换为角度坐标，得到所述像场分布结果。
优选的，对于IFFT类的高效并行成像算法，采用下式将像场谱域坐标转换为角度坐标：
对于FFT类的高效并行成像算法，采用下式将像场谱域坐标转换为角度坐标：
式中，θx、θy分别为方位角坐标和俯仰角坐标，符号sin-1表示反正弦函数。
对于一维阵列，则仅对一维线阵方向的坐标进行转换即可。
可选的，对像场分布结果进行恒虚警检测，并根据检测结果，提取目标坐标信息的步骤，包括：
基于单元平均法对像场分布结果进行目标检测，对超过检测门限的待处理目标，通过计算回波延时获得相应的距离坐标；
通过提取对应所述待测目标的像点所在的角度坐标获得对应所述待测目标的方位角坐标和俯仰角坐标。
可选的，将将像场分布结果及所述目标坐标信息传输给显示设备的步骤之后，包括：
向人机交互接口传输人机交互请求，所述人机交互请求用于供用户通过所述人机交互接口操作所述像场分布结果和/或所述目标坐标信息。
本申请的第二方面提供了一种SAR成像装置，包括收发阵列模块、信号处理模块和显示模块；
所述收发阵列模块用于处理得到阵列所有通道的SAR阵列信号，并将所述SAR阵列信号传输给信号处理模块；所述显示模块用于接收所述信号处理模块传输的对像场分布结果和目标坐标信息，并对所述像场分布结果和所述目标坐标信息进行显示；
信号处理模块，用于执行上述任意一项所述的SAR成像方法的步骤。
本申请的第三方面提供了一种电子设备，所述电子设备包括人机交互接口、总线、存储介质、处理器、可编程逻辑器件、存储在所述存储介质上并可在所述处理器和可编程逻辑器件上运行的计算机程序，所述人机交互接口用于供用户通过所述人机交互接口操作所述像场分布结果和/或所述目标坐标信息；所述总线用于连接处理器、可编程逻辑器件和存储介质；所述存储介质用于存储计算机程序、固件和指令；所述处理器、可编程逻辑器件用于执行存储在存储介质上的计算机程序、固件和指令；所述计算机程序、固件和指令由所述处理器、可编程逻辑器件加载并执行以实现本申请第一方面中的SAR成像方法。
本申请的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序、固件和指令，所述计算机程序、固件和指令被处理器、可编程逻辑器件执行时，实现本申请第一方面中的SAR成像方法。
本申请的第五方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序、固件和指令，所述计算机程序、固件和指令被处理器或可编程逻辑器件执行时，实现本申请第一方面中的SAR成像方法。
另外，本发明方法具有良好的应用前景，可广泛应用于以声、光、电、磁等为媒介的目标探测及无线通信技术领域，当探测媒介为电磁波时，本技术适用于微波成像、雷达探测、无线通信、合成孔径雷达、逆合成孔径雷达；当探测媒介为声波、超声波时，本技术适用于声呐、超声成像、合成孔径声呐；当探测媒介为光时，本技术适用于光学成像、合成孔径光学成像。
上述的SAR成像方法的各实施例中，通过获取SAR阵列信号，所述SAR阵列信号由相应探测点的SAR回波数据构成；对所述SAR阵列信号进行距离走动校正处理，得到第一处理后的SAR阵列信号；对所述第一处理后的SAR阵列信号进行幅度、相位复加权处理，得到第二处理后的SAR阵列信号；对所述第二处理后的SAR阵列信号进行快速成像处理，得到快速成像结果；对所述快速成像结果进行坐标变换，得到像场分布结果；对所述像场分布结果行恒虚警检测，并根据检测结果，提取目标坐标信息；将所述像场分布结果及所述目标坐标信息传输给显示设备，实现高效的SAR成像。本申请通过设置上述执行步骤，无需依赖于多普勒频移的SAR成像技术，并且采用更简洁的算法进行成像，进而充分利用有限的硬件运算资源，实现高效的成像探测，进而提高了SAR成像的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，以下附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明SAR成像方法的流程图。
图2为本发明SAR成像方法的成像结果图。
图3为本发明SAR成像装置组成框图。
图4为本发明SAR成像电子设备组成示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
同时，应理解，本发明的保护范围并不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1：一种SAR成像方法，可应用于装置、电子设备和存储介质，如图1所示，方法包括：
步骤S100，获取SAR阵列信号，SAR阵列信号由相应探测点的SAR回波数据构成。
步骤S200，对SAR阵列信号进行距离走动校正处理，得到第一处理后的SAR阵列信号。
步骤S300，对第一处理后的SAR阵列信号进行幅度、相位复加权处理，得到第二处理后的SAR阵列信号。
步骤S400，对第二处理后的SAR阵列信号进行快速成像处理，得到快速成像结果。
步骤S500，对快速成像结果进行坐标变换，得到像场分布结果。
步骤S600，对像场分布结果行恒虚警检测，并根据检测结果，提取目标坐标信息。
步骤S700，将像场分布结果及目标坐标信息传输给显示设备。
需要说明的是，步骤S100中，SAR探测时，传感器随平台运动，在空间不同位置探测并采集回波数据。完成全部探测后，所有不同位置的探测点即构成空间等效阵列，每个探测点的SAR回波数据即构成了等效阵列的每个阵列通道的SAR阵列信号。
具体而言，通过获取SAR阵列信号，SAR阵列信号由相应探测点的SAR回波数据构成；对SAR阵列信号进行距离走动校正处理，得到第一处理后的SAR阵列信号；对第一处理后的SAR阵列信号进行幅度、相位复加权处理，得到第二处理后的SAR阵列信号；对第二处理后的SAR阵列信号进行快速成像处理，得到快速成像结果；对快速成像结果进行坐标变换，得到像场分布结果；对像场分布结果行恒虚警检测，并根据检测结果，提取目标坐标信息；将像场分布结果及目标坐标信息传输给显示设备，实现高效的SAR成像。本申请通过设置上述执行步骤，无需依赖于多普勒频移的SAR成像技术，并且采用更简洁的算法进行成像，进而充分利用有限的硬件运算资源，实现高效的成像探测，进而提高了SAR成像的效率。
在一个示例中，步骤S100包括：
对SAR探测器接收的目标回波信号进行放大、变频、滤波、匹配滤波和AD变换处理，得到SAR阵列信号；SAR阵列信号包括I/Q双通道信息的数字复信号。
具体地，对探测器接收到的回波信号进行放大、正交双通道下变频、滤波和匹配滤波，对匹配滤波后的回波信号进行AD变换，进而获得包含I/Q双通道信息的时域数字复信号。
在一个示例中，步骤S200包括：
基于时域法或频域法，对待测目标和SAR探测器之间距离变化所引起的不同回波延时进行校正，得到第一处理后的SAR阵列信号。
具体地，对SAR阵列信号进行包络检波，提取目标所对应脉冲的延时，对SAR阵列通道信号执行不同的延时，使目标回波脉冲在时间上对齐。
示例性的，步骤S200中，也可以采用频域方法进行距离走动校正：截取一定长度的阵列单元信号进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)，以FFT变换后的序列进行串行输出，所截取信号长度所对应的时间长度，应不小于SAR合成虚拟阵列的口径渡越时间的2倍。
在一个示例中，步骤S300包括：
基于幅度加权算法，对第一处理后的SAR阵列信号进行幅度加权处理，得到幅值加权处理后的SAR阵列信号；幅度加权算法包括以下任意一种算法：均匀分布算法、余弦加权算法、汉明窗算法、Taylor分布算法、切比雪夫分布算法或混合加权算法。
采用自聚焦相位加权算法，对幅值加权处理后的SAR阵列信号进行相位加权处理，得到第一相位加权处理后的SAR阵列信号，以实现SAR阵列信号的自聚焦成像。
采用扫描相位加权算法，对第一相位加权处理后的SAR阵列信号进行相位加权处理，得到第二处理后的SAR阵列信号，以改变成像中心视角方向。
优选的，根据下式对第一处理后的SAR阵列信号进行复加权处理：
上式中，s1为距离走动校正后的SAR阵列信号，s2为复加权后的信号，A为阵列单元幅度加权系数，φF为自聚焦相位加权系数，φs为扫描相位加权系数，j为虚数单位，e为欧拉常数。
其中，采用不同分布的幅度加权系数A，可改善成像底噪，可根据需要选择均匀分布、余弦加权、汉明窗、Taylor分布、切比雪夫分布及混合加权方法。
其中，采用自聚焦相位加权方法，可实现自动聚焦成像，自聚焦相位加权系数φF可根据下式确定：
其中，为波数，π为圆周率，λ为波长，(x，y)为阵列单元坐标，R为目标斜距，ηx、ηy分别为x方向、y方向的扫描属性参数，根据成像系统的特性选择不同的值，如果某一成像扫描方向的阵列单元同时接收目标信号，则选择对应的ηx或ηy的值为1；如果某一成像扫描方向的阵列单元依次发射和接收目标信号，则选择对应的ηx或ηy的值为2。
上式中，采用不同的扫描相位加权系数φs，可改变成像系统的中心视角方向，扫描相位加权系数φs可根据下式确定：
φS＝mηxkΔxsinθx0+nηykΔysinθy0；
其中，m、n分别为阵列单元x方向与y方向的序号，Δx、Δy分别为x方向、y方向的阵列单元间距，θx0、θy0分别为中心视角方向对应的方位角和俯仰角，符号sin表示正弦函数。
若不改变默认的中心视角方向，取φS＝0。
在一个示例中，步骤S400包括：
基于高效并行成像算法对第二处理后的SAR阵列信号进行快速运算以获得谱域像高效并行成像算法包括一维FFT、二维FFT、IFFT、非均匀FFT或稀疏FFT。
根据下式对第二处理后的阵列信号进行快速运算：
其中：符号表示高效并行成像算法函数，包含一维或二维FFT、IFFT、非均匀FFT、稀疏FFT，s3为幅度、相位加权后的阵列信号，p(ωx，ωy)为谱域像，ωx、ωy分别为x方向、y方向的谱域坐标。对于二维阵列，采用二维快速算法进行处理，对于一维阵列，则采用一维快速算法进行处理。
上述计算结果对应的ωx、ωy取值范围为：ωx∈[0，2π]、ωy∈[0，2π]，进行fftshift运算后将ωx、ωx取值范围变换为：ωx∈[-π，π]、ωy∈[-π，π]：
p(ωx，ωy)＝fftshift[p(ωx，ωy)]。
在一个示例中，步骤S500包括：
对谱域像进行坐标变换，将像场谱域坐标转换为角度坐标，得到像场分布结果。
示例性的，对于IFFT类的高效并行成像算法，采用下式将像场谱域坐标转换为角度坐标：
对于FFT类的高效并行成像算法，采用下式将像场谱域坐标转换为角度坐标：
式中，θx、θy分别为方位角坐标和俯仰角坐标，符号sin-1表示反正弦函数。
对于一维阵列，则仅对一维线阵方向的坐标进行转换即可。
在一个示例中，步骤S600包括：
基于单元平均法对像场分布结果进行目标检测，对超过检测门限的待处理目标，通过计算回波延时获得相应的距离坐标；通过提取对应待测目标的像点所在的角度坐标获得对应待测目标的方位角坐标和俯仰角坐标。
在一个示例中，步骤S700中，将像场分布结果发送到显示设备，将目标坐标信息发送到显示设备，根据需要对像场分布结果及目标坐标信息进行显示及后续处理。
在一个示例中，步骤S700之后还包括：
向人机交互接口传输请求指令，请求指令用于指示用户通过人机交互接口操作像场分布结果和/或目标坐标信息。
通过提供人机交互接口，以便用户能够方便操作像场分布结果和/或目标坐标信息。
上述实施例中，通过设置上述执行步骤，无需依赖于多普勒频移的SAR成像技术，并且采用更简洁的算法进行成像，进而充分利用有限的硬件运算资源，实现高效的成像探测，进而提高了SAR成像的效率。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
实施例2：本发明方法(实施例1方法)用于SAR成像方法的效果验证试验，如图2所示。
试验条件：目标为多个点散射体构成的飞机目标，机体总长度约0.4m，位于阵列法线方向，距离阵列中心20m。探测信号频率为10GHz，天线阵列规模为128 128，天线单元间距为λ/4。模拟常规SAR工作体制，阵列单元在时间上错开并依次发射和接收信号。采用实施例1方法成像方法，其中取ηx＝2、ηy＝2，其中，图2中的左图为目标模型，图2中的右图为成像仿真结果。
实施例3：本发明SAR成像装置，如图3所示，SAR成像装置包括收发阵列模块310、信号处理模块320和显示模块330。
收发阵列模块310用于处理得到阵列所有通道的SAR阵列信号，并将SAR阵列信号传输给信号处理模块320；显示模块330用于接收信号处理模块320传输的对像场分布结果和目标坐标信息，并对像场分布结果和目标坐标信息进行显示；
信号处理模块320，用于执行上述任意一项的SAR成像方法的步骤。
进一步的，收发阵列模块310还用于发射探测脉冲信号和接收目标回波信号，并将回波信号放大、变频、滤波、匹配滤波后进行AD转换，获得包含I/Q双通道信息的数字复信号。
进一步的，信号处理模块320还用于执行将接收的SAR阵列信号进行距离走动校正，对阵列信号进行幅度、相位复加权，对阵列信号进行快速成像运算，对快速成像结果进行坐标转换，对成像结果进行目标检测和坐标测量。
关于SAR成像装置的具体限定可以参见上文中对于SAR成像方法的限定，在此不再赘述。上述SAR成像装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于电子设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于电子设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
实施例4：本发明SAR成像电子设备，如图4所示，电子设备包括人机交互接口、总线、存储介质、处理器、可编程逻辑器件、存储在存储介质上并可在处理器和可编程逻辑器件上运行的计算机程序，显示模块用于接收并显示像场分布结果和目标坐标信息；人机交互接口用于供用户操作像场结果和/或目标坐标信息；总线用于连接处理器、可编程逻辑器件和存储介质；存储介质用于存储计算机程序、固件和指令；处理器、可编程逻辑器件用于执行存储在存储介质上的计算机程序、固件和指令；计算机程序、固件和指令由处理器、可编程逻辑器件加载并执行以实现实施例1中的SAR成像方法。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
实施例5：本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序、固件和指令，计算机程序、固件和指令被处理器、可编程逻辑器件执行时，实现实施例1的SAR成像方法。
在一个示例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取SAR阵列信号，SAR阵列信号由相应探测点的SAR回波数据构成；对SAR阵列信号进行距离走动校正处理，得到第一处理后的SAR阵列信号；对第一处理后的SAR阵列信号进行幅度、相位复加权处理，得到第二处理后的SAR阵列信号；对第二处理后的SAR阵列信号进行快速成像处理，得到快速成像结果；对快速成像结果进行坐标变换，得到像场分布结果；对像场分布结果行恒虚警检测，并根据检测结果，提取目标坐标信息；将像场分布结果及目标坐标信息传输给显示设备。
实施例6：本发明提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序、固件和指令，被处理器或可编程逻辑器件执行时，实现实施例1的SAR成像方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
本发明中的各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、替换等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (13)
1.一种SAR成像方法，其特征在于，包括：
获取SAR阵列信号，所述SAR阵列信号由相应探测点的SAR回波数据构成；
对所述SAR阵列信号进行距离走动校正处理，得到第一处理后的SAR阵列信号；
对所述第一处理后的SAR阵列信号进行幅度、相位复加权处理，得到第二处理后的SAR阵列信号；
对所述第二处理后的SAR阵列信号进行快速成像处理，得到快速成像结果；
对所述快速成像结果进行坐标变换，得到像场分布结果；
对所述像场分布结果行恒虚警检测，并根据检测结果，提取目标坐标信息；
将所述像场分布结果及所述目标坐标信息传输给显示设备。
2.根据权利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于，所述SAR阵列信号的步骤，包括：
对SAR探测器接收的目标回波信号进行放大、变频、滤波、匹配滤波和AD变换处理，得到所述SAR阵列信号；所述SAR阵列信号包括I/Q双通道信息的数字复信号。
3.根据权利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于，所述对所述SAR阵列信号进行距离走动校正处理的步骤，包括：
基于时域法或频域法，对待测目标和SAR探测器之间距离变化所引起的不同回波延时进行校正，得到所述第一处理后的SAR阵列信号。
4.根据权利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于，所述对所述第一处理后的SAR阵列信号进行幅度、相位复加权处理的步骤，包括：
基于幅度加权算法，对所述第一处理后的SAR阵列信号进行幅度加权处理，得到幅值加权处理后的SAR阵列信号；所述幅度加权算法包括以下任意一种算法：均匀分布算法、余弦加权算法、汉明窗算法、Taylor分布算法、切比雪夫分布算法或混合加权算法；
采用自聚焦相位加权算法，对所述幅值加权处理后的SAR阵列信号进行相位加权处理，得到第一相位加权处理后的SAR阵列信号，以实现SAR阵列信号的自聚焦成像；
采用扫描相位加权算法，对所述第一相位加权处理后的SAR阵列信号进行相位加权处理，得到第二处理后的SAR阵列信号，以改变成像中心视角方向。
5.根据权利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于，所述第二处理后的SAR阵列信号进行快速成像处理的步骤，包括：
基于高效并行成像算法对所述第二处理后的SAR阵列信号进行快速运算以获得谱域像；所述高效并行成像算法包括一维FFT、二维FFT、IFFT、非均匀FFT或稀疏FFT。
6.根据权利要求5所述的SAR成像方法，其特征在于，所述对所述快速成像结果进行坐标变换，得到像场分布结果的步骤，包括：
对所述谱域像进行坐标变换，将像场谱域坐标转换为角度坐标，得到所述像场分布结果。
7.根据权利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于，所述对像场分布结果进行恒虚警检测，并根据检测结果，提取目标坐标信息的步骤，包括：
基于单元平均法对像场分布结果进行目标检测，对超过检测门限的待处理目标，通过计算回波延时获得相应的距离坐标；
通过提取对应所述待测目标的像点所在的角度坐标获得对应所述待测目标的方位角坐标和俯仰角坐标。
8.根据权利要求7所述的SAR成像方法，其特征在于，所述将像场分布结果及所述目标坐标信息传输给显示设备的步骤之后，包括：
向人机交互接口传输人机交互请求，所述人机交互请求用于供用户通过所述人机交互接口操作所述像场分布结果和/或所述目标坐标信息。
9.权利要求1-8任一项所述的方法在光学成像、微波成像、雷达探测、声呐、超声成像以及基于声、光、电、磁的目标探测、成像识别、无线通信领域中的应用。
10.一种SAR成像装置，其特征在于，包括收发阵列模块、信号处理模块和显示模块；
所述收发阵列模块用于处理得到阵列所有通道的SAR阵列信号，并将所述SAR阵列信号传输给信号处理模块；所述显示模块用于接收所述信号处理模块传输的对像场分布结果和目标坐标信息，并对所述像场分布结果和所述目标坐标信息进行显示；
信号处理模块，用于执行权利要求1至8任意一项所述的SAR成像方法的步骤。
11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括总线、存储器、处理器、人机交互接口、可编程逻辑器件及存储在所述存储器上并可在所述处理器或可编程逻辑器件上运行的计算机程序，所述计算机程序由所述处理器、可编程逻辑器件加载并执行以实现如权利要求1至8任一项所述的SAR成像方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序、固件和指令，所述计算机程序、固件和指令被处理器、可编程逻辑器件执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述的SAR成像方法。
13.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序和固件，所述计算机程序和固件被处理器或可编程逻辑器件执行时实现权利要求1至8中任一项所述的SAR成像方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211235829.0A CN116660893A (zh) | 2022-10-10 | 2022-10-10 | Sar成像方法、装置、设备、存储介质及程序产品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211235829.0A CN116660893A (zh) | 2022-10-10 | 2022-10-10 | Sar成像方法、装置、设备、存储介质及程序产品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116660893A true CN116660893A (zh) | 2023-08-29 |
Family
ID=87724805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211235829.0A Pending CN116660893A (zh) | 2022-10-10 | 2022-10-10 | Sar成像方法、装置、设备、存储介质及程序产品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116660893A (zh) |
-
2022
- 2022-10-10 CN CN202211235829.0A patent/CN116660893A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Levine et al. | Model-based imaging of damage with Lamb waves via sparse reconstruction | |
| Ambroziński et al. | Efficient tool for designing 2D phased arrays in lamb waves imaging of isotropic structures | |
| CN109975814B (zh) | 超声成像方法、系统和设备 | |
| CN116520335B (zh) | 一种多接收阵元合成孔径声呐波数域成像方法 | |
| Kim et al. | A low-complexity FMCW surveillance radar algorithm using two random beat signals | |
| Wang et al. | Angular resolution enhancement provided by nonuniformly-spaced linear hydrophone arrays in ocean acoustic waveguide remote sensing | |
| Ciattaglia et al. | Performance evaluation of vibrational measurements through mmwave automotive radars | |
| CN111896951B (zh) | 一种毫米波柱面全息成像系统的三维成像与重构方法 | |
| Narayanan et al. | Through-wall single and multiple target imaging using MIMO radar | |
| Guo et al. | A sibelobe suppressing beamformer for coherent plane wave compounding | |
| CN110267599B (zh) | 一种超声成像方法及装置、计算机可读存储介质 | |
| CN114966675B (zh) | 一种基于距离补偿的mimo阵列快速成像方法 | |
| CN116660893A (zh) | Sar成像方法、装置、设备、存储介质及程序产品 | |
| Jansen et al. | Enhanced radon domain beamforming using deep-learning-based plane wave compounding | |
| Liu et al. | Application of beamforming technology in ionospheric oblique backscatter sounding with a miniaturized L-array | |
| Wei et al. | Theoretical and experimental study on multibeam synthetic aperture sonar | |
| CN116774178A (zh) | 单频mimo弧形阵列雷达的近距频域三维成像方法 | |
| CN104902824B (zh) | 超声波诊断装置 | |
| EP3572000B1 (en) | Ultrasonic imaging device, ultrasonic imaging method, and image synthesis program | |
| CN116660891A (zh) | 阵列脉冲成像方法、装置、设备、存储介质及程序产品 | |
| CN111007510B (zh) | 合成孔径雷达成像算法的性能检测方法及装置 | |
| CN116660890A (zh) | 近距离阵列成像方法、装置、设备、存储介质及程序产品 | |
| CN114994668A (zh) | 半全息曲面阵列快速成像方法 | |
| CN117084716A (zh) | 一种血流频谱成像方法和超声成像装置 | |
| Zhao et al. | A Single-Hydrophone Coherent-Processing Method for Line-Spectrum Enhancement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |