一種結(jié)合rm算法與bp算法的柱面近場(chǎng)三維rcs成像方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種結(jié)合RM算法與BP算法的柱面近場(chǎng)三維RCS成像方法，結(jié)合距離徙動(dòng)RM算法與卷積-反投影BP算法設(shè)計(jì)了一種新的柱面場(chǎng)三維RCS成像算法，在測(cè)試過(guò)程中即對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)每個(gè)角度測(cè)試數(shù)據(jù)運(yùn)用RM算法進(jìn)行實(shí)時(shí)成像，獲取二維距離方位向成像。測(cè)試結(jié)束后利用BP算法對(duì)二維距離方位向成像進(jìn)行處理即可快速獲取最終三維成像。此算法利用了測(cè)試過(guò)程中的時(shí)間，并且避免了傳統(tǒng)算法中每一點(diǎn)的多重積分，提高了成像速度，而且利用方法可在測(cè)試過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控縱向二維距離方位向成像結(jié)果，可在一定程度上避免無(wú)效的測(cè)試過(guò)程，提高測(cè)試有效性。
【專利說(shuō)明】一種結(jié)合RM算法與BP算法的柱面近場(chǎng)三維RCS成像方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于RM算法與BP算法的柱面近場(chǎng)三維RCS成像【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是一種結(jié)合RM算法與BP算法的柱面近場(chǎng)三維RCS成像方法。

【背景技術(shù)】
[0002]三維RCS成像利用2個(gè)方向不同位置的測(cè)量加上掃頻獲取的雷達(dá)回波計(jì)算目標(biāo)雷達(dá)散射三維像。與二維成像相比，三維高分辨率微波成像可以濾除支架影響，能更好的反映目標(biāo)電磁散射特性。如何從回波數(shù)據(jù)得到目標(biāo)強(qiáng)散射點(diǎn)三維分布是成像的核心問(wèn)題。不同成像算法需要的測(cè)試要求不同，成像速度不同，得到的成像效果也不同。高分辨率三維成像對(duì)散射測(cè)量意義重大，屬于核心技術(shù)。
[0003]三維RCS成像根據(jù)采樣方式可分為轉(zhuǎn)臺(tái)球面場(chǎng)成像，掃描架平面近場(chǎng)三維成像，柱面三維成像。掃描架平面近場(chǎng)三維成像利用平面波展開(kāi)法，為比較成熟的成像算法。球面場(chǎng)成像通過(guò)二維轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量目標(biāo)數(shù)據(jù)。柱面場(chǎng)三維成像一般運(yùn)用掃描架一維運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)獲取所需數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖1所示。
[0004]現(xiàn)有方法中最接近的成像方法如下:
[0005]I)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)每個(gè)角度采集不同高度掃頻數(shù)據(jù)E (f，θ，ζ’)。
[0006]2)根據(jù)公式

【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)合RM算法與BP算法的柱面近場(chǎng)三維RCS成像方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:將某角度采樣數(shù)據(jù)S(z，k，Θ )在z方向進(jìn)行一維傅里葉變換將回波數(shù)據(jù)變換到 kz 域,公式一:Ψ (kz, k, θ ) =/ S(z, k, Θ )exp(-jkzz)dz ;其中，設(shè)采樣點(diǎn)為(ζ, Θ );工作頻率f對(duì)應(yīng)波數(shù)k時(shí)的目標(biāo)散射測(cè)量數(shù)據(jù)表示為S(z，k，Θ) ;kz表示波矢量k豎直方向分量；k表示波矢量k大小(波數(shù))；θ表示轉(zhuǎn)臺(tái)角度；ζ表示豎直方向；j為復(fù)數(shù)虛部單位；dz表示ζ方向積分單元； 步驟2:進(jìn)行空間濾波處理將波矢量移至成像位置，L表示微波信號(hào)線長(zhǎng)度，在仿真數(shù)據(jù)成像中L為零，實(shí)際測(cè)量中L可根據(jù)矢網(wǎng)一維像中天線耦合處距離得到，公式二:
，式中，j 為復(fù)數(shù)虛部單位表示天線距離成像目標(biāo)中心距離；L表示微波信號(hào)線長(zhǎng)度； 步驟3:對(duì)k坐標(biāo)系進(jìn)行間隔插值處理，k表示波數(shù)，Ic1表示k水平方向分量，匕表示k豎直方向分量；根據(jù)
，由Ψ’(kz，k，Θ)利用Sinc差值方法得到Ψ，(kz, k1； Θ )； 步驟4:通過(guò)Ii1頻移對(duì)Ψ’ (kz, k1； θ )進(jìn)行相位補(bǔ)償；將其從kmin~kmax頻移到O~B，其中，B = kmax-kmin，為掃頻帶寬，Ic1取值范圍與k相同，頻移大小為kmin，kmin為波數(shù)k最小值，kmax為波數(shù)k最大值；頻移后，水平方向相位得到修正，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二維逆傅里葉變換得到不同角度縱向二維斷面圖像，公式三:GG^k1, Θ) = ψ' G^kfkmin, Θ);從頻域轉(zhuǎn)化為空間域，對(duì)G(kz，k" Θ)進(jìn)行二維逆傅里葉變換，得到各個(gè)掃描角度下相位正確的縱向二維斷面圖，此數(shù)據(jù)為復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，取模轉(zhuǎn)化為分貝數(shù)據(jù)即可得到幅度數(shù)據(jù)，公式四:
;其中自變量 I 表示水平方
向距離；二維縱向斷面成像完成后，根據(jù)已經(jīng)得到相位正確的各個(gè)角度下空間域圖像，根據(jù)二維B-P算法，利用投影線對(duì)？0 (ζ, I)進(jìn)行插值積分，按高度進(jìn)行分層成像得到三維成像結(jié)果; 步驟5:水平面是極坐標(biāo)系時(shí)，直角坐標(biāo)系時(shí)域空間與極坐標(biāo)系頻域空間之間轉(zhuǎn)換關(guān)系為dxdy = kdkd Θ，其中dx表示直角坐標(biāo)系x方向積分單元；dy表示直角坐標(biāo)系y方向積分單元火表示頻域空間極坐標(biāo)系距離軸；dk表示頻域空間極坐標(biāo)系距離方向積分單元；d9表示頻域空間極坐標(biāo)系角度方向積分單元。公式四在積分前增加權(quán)重； 步驟6:二維快速傅里葉逆變換，獲取某角度下縱向二維距離方位向成像，公式五:
:;其中 Ic1 為頻移后波矢量k水平方向分量大小，取值范圍O~B。 步驟7:每一角度不同高度測(cè)試完成后，在采集下一角度測(cè)試過(guò)程中重復(fù)步驟1-步驟6得到二維距離方位向成像，直至測(cè)試完成，測(cè)試完成后根據(jù)投影線進(jìn)行一維線性插值并積分得到目標(biāo)區(qū)域三維RCS成像結(jié)果gl (，公)式六:
;公式六中選擇投影線精確的公式為
，最后一步積分前需要通過(guò)一維線性插值求得Pe (ζ, I)具體投影線I距離下對(duì)應(yīng)值。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合RM算法與BP算法的柱面近場(chǎng)三維RCS成像方法，其特征在于，所述步驟4中的所述二維縱向斷面成像具體為通過(guò)測(cè)試過(guò)程的時(shí)間對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)每個(gè)角度的測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行二維距離方位向成像。
【文檔編號(hào)】G01S13/89GK104133213SQ201410353674
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】顏振, 劉偉, 杜劉革, 胡大海, 周揚(yáng), 王亞海, 年夫順, 常慶功, 張文濤, 趙銳 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所