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合成孔径雷达的算法

2021.6.03

  这里给出的合成孔径雷达算法通常适用于相控阵。

  定义了一个场景元素的三维数组(体积),它将代表目标存在的空间体积。阵列的每个元素都是立方体素,表示反射表面在空间中该位置的概率(“密度”)。(注意二维SAR也是可能的,只显示了目标区域的自上而下的视图。)

  最初,合成孔径雷达算法将零密度赋予每个体素。

  然后,对于每个捕获的波形,迭代整个体积。对于给定的波形和体素,计算从该体素表示的位置到用于捕获该波形的天线的距离。该距离代表波形的时间延迟。然后,波形中该位置的样本值被添加到体素的密度值中。这表示该位置目标的可能回波。此处需要注意的是,根据波形时序的精度等因素,这里有几种可选方法。例如,如果相位不能精确确定,则只有波形样本的包络幅度(借助希尔伯特变换)可以添加到体素中。如果波形极化和相位是已知的并且足够精确,那么这些值可以被添加到一个更复杂的体素中,该体素单独保存这些测量值。

  在所有波形在所有体素上迭代之后,基本合成孔径雷达数据处理完成。

  在最简单的方法中,剩下的就是确定体素密度值代表的实体对象。密度低于该阈值的体素将被忽略。需要注意,所选择的阈值水平必须高于任何单个波的峰值能量,否则该波的峰值将在整个体积中呈现为假“密度”的球体(或椭圆,在多稳态操作的情况下)。因此,要检测目标上的一个点,必须至少有两个不同的天线回波。因此,需要大量天线位置来正确表征目标。

  通过阈值标准的体素在2D或3D中进行可视化。有时也可以通过使用像行进立方体这样的表面检测算法来增加视觉效果。

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