一種校正多通道幅相誤差的微波三維成像方法技術(shù)

一種校正多通道幅相誤差的微波三維成像方法，涉及微波三維成像技術(shù)，對(duì)微波原始三維回波數(shù)據(jù)中每個(gè)接收通道二維數(shù)據(jù)用二維成像算法得二維像；在所有二維像中以定標(biāo)器目標(biāo)為參考目標(biāo)，以各通道參考目標(biāo)最大幅度值為參考，對(duì)所有通道數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度校正；得到參考目標(biāo)到各接收天線的實(shí)際距離和理想距離，作為校正多通道距離偏移的濾波器H1(f)；用傅立葉變換將信號(hào)變換到距離向頻域，與濾波器相乘，再用傅立葉逆變換將信號(hào)變換回距離向時(shí)域；取每個(gè)二維像中參考目標(biāo)峰值處解纏相位，與理想距離算出的理想相位歷程相減，得校正多通道相位誤差的因子H2(i)；用H2(i)與二維成像后的數(shù)據(jù)相乘補(bǔ)償相位誤差的影響；沿跨行向Y使用后向投影算法得聚焦良好的目標(biāo)區(qū)域三維圖像。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及微波三維成像
，特別是用于陣列天線的一種校正多通道幅相 誤差的微波三維成像方法。
技術(shù)介紹
陣列天線微波三維成像系統(tǒng)是一種新的微波三維成像技術(shù)，如附圖說明圖1所示，成像系 統(tǒng)通過運(yùn)載平臺(tái)(如飛機(jī)、衛(wèi)星、地面軌道等)的運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)方向上(方位向X)形成了一 個(gè)合成孔徑；再通過沿與運(yùn)載平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向(跨航向Y)的陣列天線，形成了陣 列合成孔徑；在電磁波的傳播方向采用發(fā)射寬帶信號(hào)然后進(jìn)行脈沖壓縮；實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)區(qū)域 /目標(biāo)的三維分辨成像。由于陣列天線微波三維成像系統(tǒng)是一個(gè)多通道系統(tǒng)，存在由不同的天線特性及傳 輸線、微波開關(guān)等引入的不可預(yù)計(jì)的通道間幅相誤差，如果不進(jìn)行補(bǔ)償或校正會(huì)使所有已 有的三維成像算法失效，在三維成像結(jié)果中帶來嚴(yán)重的圖像散焦。目前，國內(nèi)外就陣列天線微波三維成像系統(tǒng)(如下視陣列天線合成孔徑雷達(dá))的 三維成像處理理論與方法開展了一些研究(R. Giret, H. Jeuland and P. Enert. “A Study of a 3D-SAR Concept for a Millimeter-ffave Imaging Radar onboard an UAV，，,EURAD, Amsterdam, The Netherlands, 2004.),但在采用陣列天線的微波三維成像中，引入多通道 幅相誤差校正方面尚未公開發(fā)表過與之相關(guān)的文獻(xiàn)或申請(qǐng)相關(guān)的專利。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是公開，可對(duì)陣列天 線回波數(shù)據(jù)校正幅相誤差，得到三維圖像，以解決當(dāng)陣列天線微波成像系統(tǒng)的多個(gè)收發(fā)通 道間由于各個(gè)天線的特性不同及各通道中傳輸線、微波開關(guān)等引起通路幅相存在差異時(shí)， 直接成像處理存在無法聚焦成像的問題。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是—種校正多通道幅相誤差的微波三維成像方法，用于陣列天線；其將微波原始三 維回波數(shù)據(jù)中各通道的二維數(shù)據(jù)，做成目標(biāo)區(qū)域的二維像，幅度誤差校正過程在各通道成 出二維像之后進(jìn)行，通過將二維像數(shù)據(jù)中的定標(biāo)器目標(biāo)(如角反射器)作為參考目標(biāo)，以所 有通道二維像中參考目標(biāo)峰值處的最大幅度值為參考，對(duì)所有其他通道的二維像按比例進(jìn) 行幅度校正。幅度誤差校正后，首先進(jìn)行多通道距離偏移校正，再進(jìn)行相位誤差校正，最后 沿Y方向使用后向投影算法完成三維成像。所述的校正多通道幅相誤差的微波三維成像方法，其包括步驟步驟S1:針對(duì)微波原始三維回波數(shù)據(jù)，對(duì)跨航向Y的每個(gè)接收通道i接收到的二 維數(shù)據(jù)使用二維成像算法(如距離多普勒算法、Chirp-Scaling算法、距離徙動(dòng)算法等)成出目標(biāo)區(qū)域的二維像S1 (t，x, i)，其中t表示回波數(shù)據(jù)的快時(shí)間坐標(biāo)，-表示回波數(shù)據(jù)慢時(shí)間對(duì)應(yīng)的方位坐標(biāo)；步驟S2:以步驟SI得到的所有二維像中的定標(biāo)器目標(biāo)(如角反射器)為參考目標(biāo)，并記錄二維像中參考目標(biāo)峰值處的幅度值，以最大的幅度值為參考，對(duì)所有其他通道的二維像按比例進(jìn)行幅度校正，得到S2 (t，X，i)；步驟S3 :對(duì)步驟S2得到的每個(gè)通道的二維像，得到參考目標(biāo)與接收通道i所對(duì)應(yīng)接收天線的距離Rp, i，并以第一個(gè)、最后一個(gè)和最中間一個(gè)通道的參考目標(biāo)與天線距離算出參考目標(biāo)與每個(gè)接收通道所對(duì)應(yīng)接收天線的理想距離歷程元，,，形成校正多通道距離偏移的濾波器H1 (f)，其中f為距離向的頻率軸坐標(biāo)；步驟S4 :對(duì)步驟S2得到的結(jié)果在距離向進(jìn)行傅立葉變換，然后與步驟S3得到的濾波器H1 (f)相乘，再沿距離向進(jìn)行傅立葉逆變換，得到消除參考目標(biāo)距離偏移的三維數(shù)據(jù)s3(t, X, i)；步驟S5 :對(duì)步驟S4得到的結(jié)果，在每個(gè)通道二維像的參考目標(biāo)峰值處提取相位值 Oi并進(jìn)行解纏，并從步驟S3中得到的參考目標(biāo)沿Y方向的理想距離歷程算出理想相位歷程奪，與參考目標(biāo)峰值處提取的相位值相減，得到用來校正陣列天線多通道相位誤差的相位因子H2 (i)；步驟S6 :對(duì)步驟S4得到的結(jié)果沿Y方向乘以步驟S5得到的相位誤差校正因子 H2(i)；步驟S7 :對(duì)步驟S6得到的結(jié)果沿Y方向使用后向投影算法，最終得到成像目標(biāo)區(qū)域的三維圖像g(x, y, z),其中X、y和z是空間直角坐標(biāo)系OXYZ中的坐標(biāo)。所述的校正多通道幅相誤差的微波三維成像方法，其所述步驟S3中參考目標(biāo)與每個(gè)接收通道所對(duì)應(yīng)接收天線的理想距離歷程或^.，由天線陣列和參考目標(biāo)的成像幾何中如下三角方程式求解得到 a)對(duì)于自發(fā)自收模式本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種校正多通道幅相誤差的微波三維成像方法，用于陣列天線；其特征在于，將微波原始三維回波數(shù)據(jù)中各通道的二維數(shù)據(jù)，做成目標(biāo)區(qū)域的二維像，幅度誤差校正過程在各通道成出二維像之后進(jìn)行，通過將二維像數(shù)據(jù)中的定標(biāo)器目標(biāo)作為參考目標(biāo)，以所有通道二維像中參考目標(biāo)峰值處的最大幅度值為參考，對(duì)所有其他通道的二維像按比例進(jìn)行幅度校正；幅度誤差校正后，首先進(jìn)行多通道距離偏移校正，再進(jìn)行相位誤差校正，最后沿Y方向使用后向投影算法完成三維成像。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種校正多通道幅相誤差的微波三維成像方法，用于陣列天線；其特征在于，將微波原始三維回波數(shù)據(jù)中各通道的二維數(shù)據(jù)，做成目標(biāo)區(qū)域的二維像，幅度誤差校正過程在各通道成出二維像之后進(jìn)行，通過將二維像數(shù)據(jù)中的定標(biāo)器目標(biāo)作為參考目標(biāo)，以所有通道二維像中參考目標(biāo)峰值處的最大幅度值為參考，對(duì)所有其他通道的二維像按比例進(jìn)行幅度校正；幅度誤差校正后，首先進(jìn)行多通道距離偏移校正，再進(jìn)行相位誤差校正，最后沿Y方向使用后向投影算法完成三維成像。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的校正多通道幅相誤差的微波三維成像方法，其特征在于，包括步驟 步驟S1:針對(duì)微波原始三維回波數(shù)據(jù)，對(duì)跨航向Y的每個(gè)接收通道i接收到的二維數(shù)據(jù)使用二維成像算法成出目標(biāo)區(qū)域的二維像S1 (t，x, i)，其中t表示回波數(shù)據(jù)的快時(shí)間坐標(biāo)，$表示回波數(shù)據(jù)慢時(shí)間對(duì)應(yīng)的方位坐標(biāo)； 步驟S2 以步驟SI得到的所有二維像中的定標(biāo)器目標(biāo)為參考目標(biāo)，并記錄二維像中參考目標(biāo)峰值處的幅度值，以最大的幅度值為參考，對(duì)所有其他通道的二維像按比例進(jìn)行幅度校正，得到s2 (t, X, i)； 步驟S3 :對(duì)步驟S2得到的每個(gè)通道的二維像，得到參考目標(biāo)與接收通道i所對(duì)應(yīng)接收天線的距離Rp, i，并以第一個(gè)、最后一個(gè)和最中間一個(gè)通道的參考目標(biāo)與天線距離算出參考目標(biāo)與每個(gè)接收天線的理想距離歷程或^，形成校正多通道距離偏移的濾波器H1 (f)，其中f為距離向的頻率軸坐標(biāo)； 步驟S4 :對(duì)步驟S2得到的結(jié)果在距離向進(jìn)行傅立葉變換，然后與步驟S3得到的濾波器H1 (f)相乘，再沿距離向進(jìn)行傅立葉逆變換，得到消除參考目標(biāo)距離偏移的三維數(shù)據(jù)S3(t, X, i)； 步驟S5 :對(duì)步驟S4得到的結(jié)果，在每個(gè)通道二維像的參考目標(biāo)峰值處...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王彥平，韓闊業(yè)，譚維賢，洪文，吳一戎，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國科學(xué)院電子學(xué)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：