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基于改进三维后向投影的多圈圆迹SAR相干三维成像方法

韩冬 周良将 焦泽坤 吴一戎

韩冬, 周良将, 焦泽坤, 吴一戎. 基于改进三维后向投影的多圈圆迹SAR相干三维成像方法[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(1): 131-137. doi: 10.11999/JEIT190945
引用本文: 韩冬, 周良将, 焦泽坤, 吴一戎. 基于改进三维后向投影的多圈圆迹SAR相干三维成像方法[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(1): 131-137. doi: 10.11999/JEIT190945
Dong HAN, Liangjiang ZHOU, Zekun JIAO, Yirong WU. A Coherent 3-D Imaging Method for Multi-circular SAR Based on an Improved 3-D Back Projection Algorithm[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2021, 43(1): 131-137. doi: 10.11999/JEIT190945
Citation: Dong HAN, Liangjiang ZHOU, Zekun JIAO, Yirong WU. A Coherent 3-D Imaging Method for Multi-circular SAR Based on an Improved 3-D Back Projection Algorithm[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2021, 43(1): 131-137. doi: 10.11999/JEIT190945

基于改进三维后向投影的多圈圆迹SAR相干三维成像方法

doi: 10.11999/JEIT190945
详细信息
    作者简介:

    韩冬:男,1994年生,博士生,研究方向为基于多角度观测的SAR 3维成像技术

    周良将:男,1981年生,研究员,研究方向为合成孔径雷达系统设计、系统误差补偿及其相关信号处理技术

    焦泽坤:男,1991年生,助理研究员,研究方向为SAR 3维成像技术

    吴一戎:男,1963年生,研究员,中国科学院院士,研究方向为高分辨机载合成孔径雷达及运动补偿技术、SAR信号处理算法、遥感卫星地面处理与应用系统的体系结构、数据处理算法等

    通讯作者:

    周良将 ljzhou@mail.ie.ac.cn

  • 中图分类号: TN958

A Coherent 3-D Imaging Method for Multi-circular SAR Based on an Improved 3-D Back Projection Algorithm

  • 摘要:

    圆迹SAR(CSAR)因其特殊曲线运动轨迹而具备3维成像能力。单圈CSAR理论上可以获得距离方位平面亚波长级的分辨率,但是高程向分辨率却很低。同时,利用后向投影(BP)算法进行CSAR 3维成像的算法复杂度高,成像效率低。该文提出一种基于改进3维后向投影的多圈CSAR相干3维成像方法,针对现有成像算法时间复杂度高的问题,提出一种构造几何插值核的CSAR改进3维后向投影算法,可将3维插值操作转化为1维插值操作和距离向量搜索操作,通过多圈CSAR改进3维后向投影成像结果相干积累的方式得到最终3维图像。该文所提方法可有效解决单圈CSAR 3维成像高程向分辨率低的问题,改善3维成像细节,同时能够大幅降低CSAR 3维成像时间。仿真圆锥目标和美国空军实验室GOTCHA数据3维成像结果验证了该文所提方法的有效性。

  • 图  1  CSAR 3维成像几何模型示意

    图  2  CSAR改进3维BP几何插值核构造示意

    图  3  算法耗时比变化曲线

    图  4  仿真圆锥目标

    图  5  圆锥目标CSAR改进3维BP成像结果与切片

    图  6  Camry汽车光学图像与回波信号生成模型示意

    图  7  GOTCHA数据CSAR改进3维BP成像结果与切片

    表  1  圆锥目标传统3维BP成像与改进3维BP成像耗时对比(s)

    传统3维BP耗时改进3维BP耗时算法耗时比
    30505105302.8970
    下载: 导出CSV

    表  2  GOTCHA数据传统3维BP成像与改进3维BP成像耗时对比(s)

    传统3维BP耗时改进3维BP耗时算法耗时比
    64427217672.9598
    下载: 导出CSV
  • 王伟, 胡子英, 龚琳舒. MIMO雷达三维成像自适应Off-grid校正方法[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(6): 1294–1301. doi: 10.11999/JEIT180145

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    田鹤, 于海锋, 朱宇, 等. 基于频域稀疏压缩感知的星载SAR稀疏重航过3维成像[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(8): 2021–2028. doi: 10.11999/JEJT190638

    TIAN He, YU Haifeng, ZHU Yu, et al. Sparse flight 3-D imaging of spaceborne SAR based on frequency domain sparse compressed sensing[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2020, 42(8): 2021–2028. doi: 10.11999/JEJT190638
    洪文. 圆迹SAR成像技术研究进展[J]. 雷达学报, 2012, 1(2): 124–135. doi: 10.3724/SP.J.1300.2012.20046

    HONG Wen. Progress in circular SAR imaging technique[J]. Journal of Radars, 2012, 1(2): 124–135. doi: 10.3724/SP.J.1300.2012.20046
    洪文, 王彦平, 林赟, 等. 新体制SAR三维成像技术研究进展[J]. 雷达学报, 2018, 7(6): 633–654. doi: 10.12000/JR18109

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    AHMED I. Study of the local backprojection algorithm for image formation in ultra wideband synthetic aperture radar[D]. [Master dissertation], Sweden: Blekinge Institute of Technology, 2008: 45–52.
    杨泽民, 孙光才, 吴玉峰, 等. 一种新的基于极坐标格式的快速后向投影算法[J]. 电子与信息学报, 2014, 36(3): 537–544. doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00613

    YANG Zemin, SUN Guangcai, WU Yufeng, et al. A new fast back projection algorithm based on polar format algorithm[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2014, 36(3): 537–544. doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00613
    ULANDER L M H, HELLSTEN H, and STENSTROM G. Synthetic-aperture radar processing using fast factorized back-projection[J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2003, 39(3): 760–776. doi: 10.1109/TAES.2003.1238734
    ISHIMARU A, CHAN T K, and KUGA Y. An imaging technique using confocal circular synthetic aperture radar[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1998, 36(5): 1524–1530. doi: 10.1109/36.718856
    林赟. 圆迹合成孔径雷达成像算法研究[D]. [博士论文], 中国科学院大学, 2011: 15–29.

    LIN Yun. Study on algorithms for circular synthetic aperture radar imaging[D]. [Ph.D.dissertation], University of Chinese Academy of Sciences, 2011: 15–29.
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    BAO Qian. Study on sparse imaging algorithms for three-dimensional synthetic aperture radar[D]. [Ph. D. dissertation], University of Chinese Academy of Sciences, 2017: 49–61.
    PONCE O, PRATS P, SCHEIBER R, et al. Study of the 3-D impulse response function of holographic SAR tomography with multicircular acquisitions[C]. The 10th European Conference on Synthetic Aperture Radar (EUSAR), Berlin, Germany, 2014: 1433–1436.
    PONCE O, PRATS-IRAOLA P, PINHEIRO M, et al. Fully polarimetric high-resolution 3-D imaging with circular SAR at L-band[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2014, 52(6): 3074–3090. doi: 10.1109/TGRS.2013.2269194
    阚学超, 李银伟, 王海涛, 等. 一种新的圆迹SAR快速后向投影算法[J]. 制导与引信, 2018, 39(4): 10–14, 53.

    KAN Xuechao, LI Yinwei, WANG Haitao, et al. A new algorithm of fast back projection in circular SAR[J]. Guidance &Fuze, 2018, 39(4): 10–14, 53.
    VOCCOLA K, YAZICI B, FERRARA M, et al. On the relationship between the generalized likelihood ratio test and backprojection for synthetic aperture radar imaging[C]. SPIE 7335, Automatic Target Recognition XIX, Orlando, USA, 2009: 1–10. doi: 10.1117/12.818554.
    CHEN Leping, AN Daoxiang, HUANG Xiaotao, et al. A 3D reconstruction strategy of vehicle outline based on single-pass single-polarization CSAR data[J]. IEEE Transactions on Image Processing, 2017, 26(11): 5545–5554. doi: 10.1109/TIP.2017.2738566
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-27
  • 修回日期:  2020-06-19
  • 网络出版日期:  2020-07-20
  • 刊出日期:  2021-01-15

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