多角度SAR成像理论与方法

The project proposes the multi-aspect SAR imaging mechanism. Multiple wide-angle observations for scenarios with different aspect angle are obtained through the linear (approximately linear) motions of the radar platform. Then a more delicate and relatively complete description of the target features is performed by virtue of the complementarity of multi-aspect information in the SAR data. Focusing on the models, methods and representation problems in multi-angle SAR imaging by taking the anisotropic targets scattering characteristic into account, the basic theoretical research of multi-aspect SAR is going to be developed systematically. The optimal imaging and reconstruction model of multi-aspect SAR based on anisotropic scattering characteristic vector is to be established, and the data acquisition scheme is to be explored. The high-precision multi-aspect SAR imaging method is to be elaborated, based on which, the multi-aspect SAR information extraction and characterization representation methods are to be developed. Complete validation of multi-aspect SAR theories, models and methods through various imaging tests are also planned. The projects will provide a novel observation approach and technical mean to get richer target information and will provide theoretical and methodological support for enhancing SAR’s capabilities on target recognition, interpretation and other applications.

本项目提出多角度SAR成像机制，通过雷达系统随平台直线（近似直线）运动，实现多个不同角度的场景大视角范围成像观测，利用SAR对目标的多角度观测信息的互补性，最大限度实现场景目标精细特征描述。重点针对多角度SAR成像中目标散射特性非各向同性等引起的模型、方法与表征问题，系统性地开展多角度SAR成像的基础理论研究；建立多角度SAR成像优化重建模型，探索多角度SAR数据获取机制；优化多角度SAR高精度成像处理方法，在此基础上，发展多角度SAR信息提取与表征方法；并通过构建试验系统，完成多角度SAR模型与方法的有效性验证。为获取更丰富的目标信息提供了新的观测途径和技术手段，为提升SAR在目标识别、判读解译等方面的应用提供理论和方法支撑。

本项目提出了多角度SAR的概念与成像机制，利用雷达平台的近直线或曲线运动，对场景进行多个不同角度的大视角范围成像观测，利用多角度信息互补性，实现场景目标精细特征描述。. 在多角度SAR高精度精细成像方面，本项目针对宽角度成像中由目标散射非各向特性带来信噪比恶化问题，提出了相干与非相干相结合的自适应成像优化算法；针对惯导精度不满足大角度长时间连续观测成像要求的问题，提出了方位-距离解耦的多角度信号误差提取与校正方法；针对曲线轨迹下，地形带来的多角度成像散焦问题，提出了地形提取辅助成像方法。上述算法可有效扩大成像角度，实现高精度聚焦，显著提升图像质量。.在多角度信息提取与表征方面，提出了多角度散射信息、三维信息和运动信息获取方法：提出了散射方向、散射方向敏感性等新的多角度特征量；提出了基于比例系数的多角度地形反演方法，复杂结构目标的多角度干涉三维重建方法；提出了多角度图像序列指数背景差分动目标信号检测方法。上述方法拓展了多角度SAR的应用能力。. 在实验验证方面，开展了大量地面、机星载多角度观测实验。首次开展了高分3号单/多通道多角度动目标检测实验，提升和拓展了在轨在研SAR卫星能力；首次处理了机载±45°大角度扫描多角度数据，展示了多角度在图像质量提升、多信息获取方面的重要优势，支撑了未来多角度SAR卫星的优化设计。. 本项目成果已应用于多项国家重点型号装备，显著提升了现役装备的应用效能，并直接推动了多项国家背景预研、共用技术项目的立项，国家安全重大基础研究、总装备部发展部、航天系统部预研项目都相继部署了多角度观测的数据获取、信号处理与信息挖掘相关项目，后续型号星也处于论证阶段。本项目研究为目标精细化特征描述提供了新的观测途径和技术手段，未来具有广阔的应用前景。.