雷达近场三维成像算法研究

bb20920d · 发表于 2022-4-5 12:03:56

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面对日益严峻的恐怖主义威胁，传统检测手段不能完全应对安检方面的挑战，而雷达近距离成像系统分辨率高，且微波波段对人体伤害极小，使得三维成像雷达在隐匿武器探测，公共场所安检等方面有广阔的应用前景。本文主要研究内容是近距离目标的三维成像算法。本文在分析已有算法的基础上，详细推导了目标的三维重构方法，并将NUFFT算法引入到成像算法中，在平面孔径算法的基础上，完善了基于数据投影的柱面成像算法。本文首先介绍了平面合成孔径式系统的三维重构算法。系统工作模式是平面二维阵列发射宽频信号，结合合成孔径雷达成像中的距离徙动算法，采用波数域上的匹配滤波实现目标的三维重构。针对三维重构算法，本文给出了基于Stolt插值和NUFFT的两种实现方式进行成像，并仿真验证两种实现方式的可行性，分析了不同插值方式及NUFFT算法的复杂度等参数。根据三维成像算法，系统的分辨率由孔径大小和天线孔径与目标中心的距离以及中心波长决定，系统的成像区域由天线间隔和频率间隔决定。本文给出了系统关键参数与系统总体指标的关系。由于平面合成孔径在机械实现上可控性差，进一步讨论了柱面合成孔径成像算法，着重推导了柱面合成孔径数据到平面合成孔径数据的投影，并仿真验证了该数据投影的准确性，分析了数据投影过程中扫描范围对数据投影精度的影响。最后仿真结果证明柱面算法对点目标和体目标的成像具有良好的分辨率，验证了理论上的可行性。

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