高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于同心方形网格插值处理的柱面SAR成像算法

丁丽 何华港 王韬 储得苗

丁丽, 何华港, 王韬, 储得苗. 基于同心方形网格插值处理的柱面SAR成像算法[J]. 电子与信息学报, 2024, 46(1): 249-257. doi: 10.11999/JEIT221507
引用本文: 丁丽, 何华港, 王韬, 储得苗. 基于同心方形网格插值处理的柱面SAR成像算法[J]. 电子与信息学报, 2024, 46(1): 249-257. doi: 10.11999/JEIT221507
DING Li, HE Huagang, WANG Tao, CHU Demiao. Cylindrical SAR imaging Based on a Concentric-square-grid Interpolation Method[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(1): 249-257. doi: 10.11999/JEIT221507
Citation: DING Li, HE Huagang, WANG Tao, CHU Demiao. Cylindrical SAR imaging Based on a Concentric-square-grid Interpolation Method[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(1): 249-257. doi: 10.11999/JEIT221507

基于同心方形网格插值处理的柱面SAR成像算法

doi: 10.11999/JEIT221507
基金项目: 国家自然科学基金(12105177),上海市自然科学基金(21ZR443600)
详细信息
    作者简介:

    丁丽:女,副教授,研究方向为雷达信号处理

    何华港:男,硕士生,研究方向为毫米波雷达信号处理

    王韬:男,硕士生,研究方向为智能高分辨成像

    储得苗:男,硕士,研究方向为毫米波雷达信号处理

    通讯作者:

    丁丽 sunnylding@usst.edu.cn

  • 中图分类号: TN957.52

Cylindrical SAR imaging Based on a Concentric-square-grid Interpolation Method

Funds: The National Natural Science Foundation of China (12105177), Shanghai Natural Science Foundation (21ZR443600)
  • 摘要: 柱面毫米波合成孔径雷达(CSAR)是近距离非接触成像领域的重要技术之一。基于傅里叶变换理论的高分辨成像算法需要通过2维插值消除波数域数据在方位维和距离维的非均匀性。但是这两个维度呈现出同心圆环状的高度耦合,导致传统基于2维逐点遍历的插值方法时间复杂度高,成像算法效率低。为此,该文基于解析解的CSAR成像算法推导,提出了同心方形网格的插值分解方法。通过补0、径向1维插值和分区处理消除波数域方位维和距离维的强耦合性,并在两个分区进行独立的1维插值实现2维非均匀波数域的均匀重采样,获得最终同心方形环带均匀填充的波数域样式。通过实验验证了所提算法能有效降低2维插值的时间复杂度,并且所提算法插值处理速度比传统算法提升了7倍,与算法复杂度理论分析结果吻合。
  • 图  1  柱面3维成像系统模型

    图  2  柱面SAR成像数据分布图

    图  3  插值过程

    图  4  点目标成像剖面图

    图  5  多点目标成像

    图  6  柱面成像实验成像场景

    图  7  实测数据成像图

    表  1  实验参数

    参数符号数值
    频率f75~110 GHz
    频率维点数Nf351
    角度维点数Nθ240
    高度维点数Nz200
    频率维采样间隔Δf300 MHz
    角度维采样间隔Δθ0.25°
    高度维采样间隔Δz0.0015 m
    扫描角度θ90°
    下载: 导出CSV

    表  2  点目标成像质量参数

    算法距离维方位维高度维插值时间(s)
    PSLR(dB)ISLR(dB)分辨率(m)PSLR(dB)ISLR(dB)分辨率(m)PSLR(dB)ISLR(dB)分辨率(m)
    改进算法–11.274–10.5920.0043–12.592–10.1470.0055–11.625–9.9260.005810.13
    传统算法–10.385–10.8250.0045–13.457–10.5330.0054–11.499–9.8940.005974.33
    下载: 导出CSV

    表  3  理论运算量与插值处理时间

    改进算法传统算法
    插值理论运算量 (GFLOP)0.3694.79
    插值处理时间 (s)10.5374.84
    下载: 导出CSV
  • [1] 刘燕, 吴元, 孙光才, 等. 圆轨迹SAR快速成像处理[J]. 电子与信息学报, 2013, 35(4): 852–858. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00607

    LIU Yan, WU Yuan, SUN Guangcai, et al. Fast imaging processing of circular SAR[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2013, 35(4): 852–858. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00607
    [2] 张健丰, 付耀文, 张文鹏, 等. 圆迹合成孔径雷达成像技术综述[J]. 系统工程与电子技术, 2020, 42(12): 2716–2734. doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2020.12.07

    ZHANG Jianfeng, FU Yaowen, ZHANG Wenpeng, et al. Review of CSAR imaging techniques[J]. Systems Engineering and Electronics, 2020, 42(12): 2716–2734. doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2020.12.07
    [3] DONG Qinghai, WANG Bingnan, XIANG Maosheng, et al. A novel detection scheme in image domain for multichannel circular SAR ground-moving-target indication[J]. Sensors, 2022, 22(7): 2596. doi: 10.3390/S22072596
    [4] LI Yishi, CHEN Leping, AN Daoxiang, et al. A novel method for extracting geometric parameter information of buildings based on CSAR images[J]. International Journal of Remote Sensing, 2022, 43(11): 4117–4133. doi: 10.1080/01431161.2022.2106802
    [5] 韩冬, 周良将, 焦泽坤, 等. 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

    HAN Dong, ZHOU Liangjiang, JIAO Zekun, et al. 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
    [6] 程添. 针对安检应用的毫米波雷达成像方法研究[D]. [硕士论文], 电子科技大学, 2021.

    CHENG Tian. Research on the imaging method of millimeter wave radar for security inspection applications[D]. [Master dissertation], University of Electronic Science and Technology of China, 2021.
    [7] SOUMEKH M. Reconnaissance with slant plane circular SAR imaging[J]. IEEE Transactions on Image Processing, 1996, 5(8): 1252–1265. doi: 10.1109/83.506760
    [8] SHEEN D, MCMAKIN D, and HALL T. Near-field three-dimensional radar imaging techniques and applications[J]. Applied Optics, 2010, 49(19): E83–E93. doi: 10.1364/AO.49.000E83
    [9] REN Bailing, LI Shiyong, SUN Houjun, et al. Modified cylindrical holographic algorithm for three-dimensional millimeter-wave imaging[J]. Progress in Electromagnetics Research, 2012, 128: 519–537. doi: 10.2528/pier12041619
    [10] 朱荣强. 阵列雷达近场三维成像算法研究[D]. [硕士论文], 国防科学技术大学, 2016.

    ZHU Rongqiang. Near-field three-dimensional imaging algorithm for array-based radar[D]. [Master dissertation], National University of Defense Technology, 2016.
    [11] TANG Yu, XING Mengdao, and BAO Zheng. The polar format imaging algorithm based on double chirp-Z transforms[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2008, 5(4): 610–614. doi: 10.1109/LGRS.2008.2000971
    [12] 黄培康, 殷红成, 许小剑. 雷达目标特性[M]. 北京: 电子工业出版社, 2005: 1–5.

    HUANG Peikang, YIN Hongcheng, and XU Xiaojian. Rader Target Properties[M]. Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2005: 1–5.
    [13] 温鑫, 黄培康, 年丰, 等. 主动式毫米波近距离圆柱扫描三维成像系统[J]. 系统工程与电子技术, 2014, 36(6): 1044–1049. doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2014.06.05

    WEN Xin, HUANG Peikang, NIAN Feng, et al. Active millimeter-wave near-field cylindrical scanning three-dimensional imaging system[J]. Systems Engineering and Electronics, 2014, 36(6): 1044–1049. doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2014.06.05
    [14] LETTINGTON A H, HONG Q H, DEAN A, et al. Overview of recent advances in passive millimeter-wave imaging in the UK[C]. SPIE 2744, Infrared Technology and Applications XXII, Orlando, USA, 1996: 146–153.
    [15] 李薇. ISAR实时成像系统及成像质量评价研究[D]. [硕士论文], 西安电子科技大学, 2020.

    LI Wei. ISAR real-time imaging system and imaging quality evaluation[D]. [Master dissertation], Xidian University, 2020.
  • 加载中
图(7) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  345
  • HTML全文浏览量:  211
  • PDF下载量:  61
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-05
  • 修回日期:  2023-05-15
  • 网络出版日期:  2023-05-23
  • 刊出日期:  2024-01-17

目录

    /

    返回文章
    返回