合成孔径雷达参数化成像技术进展

曾涛 温育涵 王岩* 丁泽刚 卫扬铠 袁跳跳

①(北京理工大学信息与电子学院雷达技术研究所 北京 100081)

②(北京理工大学重庆创新中心 重庆 401120)

1 引言

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种通过主动发射和接收电磁波，对感兴趣区域进行全天时全天候微波成像的电子设备。与“所见即所得”的光学设备不同，SAR回波需进行数据处理后方可成为图像。传统的SAR成像处理过程可视为点目标散射模型约束下数据空间到图像空间的映射，但在真实的场景中，绝大部分目标具有延展性，这些延展性目标的散射特征在不同的观测角度下变化剧烈，不再与点目标散射模型匹配，使用传统SAR成像处理后，延展目标图像中往往仅呈现为多个强散射点，丢失了重要的结构性信息，严重降低了SAR图像的应用价值。

为了描述这种现象，图1以美国空军实验室(Air Force Research Laboratory,AFRL)铲车数据为例[1]，展示了线型结构在不同观测角度下的散射图像。从图1(b)和图1(c)可以看出，在不同观测角度对铲车的铲斗进行观测时，铲斗的线型结构变化剧烈。正对铲斗进行观测时，铲斗的轮廓完整可见；侧对铲斗观测时，整个铲斗特征几乎完全消失，各个线结构退化为端点处的两个散射中心，这些散射中心很难与点目标区分。识别这些散射中心并重建遥感图像中消失的几何结构对于提高图像的可理解性具有很大的应用价值。造成铲斗结构消失的关键是在某些观测角度下，由于目标表面相对电磁波波长而言起伏较小，雷达回波以相干抵消的方式相互叠加，导致某些目标区域的雷达回波信号完全消失，最终使目标雷达图像仅仅呈现为多个强散射点。……