基于斜侧视圆周扫描的近场微波成像算法

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1、基于斜侧视圆周扫描的近场微波成像算法闫伟1，杜卫民1，许家栋1，李南京2(1、西北工业大学电子信息学院，西安710129；2、西北工业大学无人机特种技术国家级重点实验室，西安710072)摘要：针对传统小角度转台成像对大转角目标不能很好聚焦这一问题，研究了基于斜侧视圆周扫描的近场转台成像系统，提出了一种近场大转角成像算法，采用角度域卷积运算，可以快速得到目标的散射点分布，并能够进行很好的聚焦。本文根据点扩散函数给出了圆周扫描成像系统的分辨率计算公式，并推导了频率域和角度域的采样间隔。最后通过仿真和实验结果对该算法进行验证，结果表明该算法具有

2、近场成像的能力，且能够得到高质量高分辨率的目标像。关键词：逆合成孔径雷达成像；大转角目标；近场成像；斜侧视中图分类号：TN957文献标识码：AANear-fieldMicrowaveImagingMethodBasedonSide-lookingcircularScanningYANWei1,DUWeimin1,XUJiadong1,LINanjing2(1SchoolofElectronicandInformation,NorthwesternPolytechnicUniversity,Xi'an,Shaanxi710129,China;

3、2NationalKeyLaboratoryofUAVSpecialtyTechnique,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an,Shaanxi710065,China)Abstract:Inthispaper,near-fieldmicrowaveimagingsystembasedonside-lookingcircularscanningisstudied.Itcansolvetheproblemthatthetraditionalturntableimagingsystemcannotf

4、ocusthetargetswithlargeangularrotationverywell.Theproposedsystemintroducesnotonlythesparsesamplingtechniqueinfrequencydomain,butalsothefastconvolutionalgorithminangulardomain.Theadvantageoftheproposedmethodisthatitcanobtainthehighresolutionimagequickly.Theresolutionofthepr

5、oposedmethodisdeducedaccordingtopointspreadingfunction.Thesamplingcriterionisthenpresentedinbothfrequencydomainandangulardomain.Theproposedmethodistestifiedbybothsimulationresultsandexperimentalresults.Theresultsshowthattheproposedmethodcanbeusedtoacquirehighqualityandhigh

6、resolutionimage.Keywords:inversesyntheticapertureradarimaging;largeanglerotation;near-fieldimaging;side-looking引言基金项目:国家自然科学基金(61102018),陕西省教育厅专项科研计划项目(2010JK891)目标的电磁散射特性表征了雷达目标的固有特征，可以用于对目标进行分类、辨认与识别。通常获得目标散射特性的方法有两种：仿真计算和实测。随着计算机技术的发展，以计算机图形学和电磁场数值分析为基础的电磁特性仿真计算能力有了极大的提

7、高。但是对于电大尺寸目标，其散射特性的数值分析仍然存在着许多问题。例如高频方法的理论模型粗糙、数值误差较大、射线自动寻迹太复杂，而数值方法的计算量过大、计算资源的需求太高[1-2]。实测结果的优点是可信程度高，然而通常需要满足远场条件，导致测试场地的占地面积很大，测试费用昂贵，很难得到完备的散射特性数据。如果能通过近场测试获得目标的散射特性，将会大大减少测试费用，并有可能获得完备的散射特性数据。目前近场测量的方法主要是通过转台小角度转动来对目标进行成像，并外推其远区的雷达散射截面(RCS)[3]-[5]，即目标的散射特性。该方法的优点在于测

8、试系统简单，算法理论不太复杂，通常采用直接FFT算法或者是滤波逆投影算法，缺点是成像的分辨率差，精度不高。要想获得高分辨率的目标像，就需要合成一个大的孔径，需要转台大角度转动，但