(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210702293.2 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 电子科技大 学 地址 611731 四川省成 都市高新区 （西区） 西源大道 2006号 (72)发明人 安洪阳　王朝栋　李皓予　任航　 武俊杰　孙稚超　李中余　杨建宇　 (74)专利代理 机构 成都虹盛汇泉专利代理有限 公司 51268 专利代理师 王伟 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G01S 13/90(2006.01) (54)发明名称 一种多基合成孔径雷达三维成像基线设计 方法 (57)摘要 本发明公开了一种多基合成孔径雷达三维 成像基线设计方法， 首先建立多基合成孔径雷达 三维成像几何构型； 然后建立多基基线与三维成 像观测矩阵的定量关系模型， 并引入观测矩阵的 互相关系数作为重建性能的评估指标； 接着将多 基基线设计问题建模为最大互相关系数最优的 优化问题； 最后利用差分进化算法获得优化设计 的多基基线， 实现多基SAR高精度三维成像。 本发 明的方法以观测矩 阵的互相关系数作为重建性 能的评估指标， 将多基基线设计问题建模为最大 互相关系数最优的优化问题， 采用差分进化算法 获得了优化 设计的多基基线， 提升了三维重建性 能， 可以有效地解决多基SAR三维成像时， 基线随 机非均匀稀疏分布导 致重建性能下降的问题。 权利要求书3页 说明书5页 附图2页 CN 114998524 A 2022.09.02 CN 114998524 A 1.一种多基合成孔径雷达三维成像 基线设计方法， 具体包括如下步骤： 步骤S0.建立多基合成孔径雷达三维成像几何构型， 多基地3D成像系统 由M架无人机组成， 按照一定的基线分布飞行， 在垂直于方位和距离 平面的方向形成一个孔径， 对于第m个无 人机， 点目标的基带回波为： 其中， σ0表示目标的散射系数， c是光速， ωr表示距离窗口， ωa表示方位角窗口， t是快 时间变量， η表示慢时间变量， K表示调频率， Rm( η )是第m个无 人机的距离历史； 通过后向投影算法( BP)得到每个无人机的2D图像， 在BP之后， 第m个无人机的2D图像 为： 其中， ρ(x,y,z)表示位于(x,y,z)位置目标的散射系数， f(x)和f(y)分别为x和y方向的 点扩散函数(P SF)， z表示目标高度， hm表示第m个无 人机的高度， r 表示中心 距离， ； 步骤S1.建立多基SAR基线分布与三维成像观测矩阵的定量关系模型， 对于多基SAR  3D成像系 统， 观测矩阵与多基观测几何构型直接相 关， 在观察场景一定 的条件下， 基线分布决定 了观测矩阵， 表示 为： 其中， M表示无 人机(基线)数量， N表示高度搜索网格数， f(x)表示基线分布的函数， 其中， zn表示3D成像空间的第n个高度网格， 观测矩阵A跟多基基线决策变量x＝( h1, h2,...,hM)排布有关； 步骤S2： 引入观测矩阵的互相关系数， 采用互相关特性作为测量矩阵A的评价指标， 观测矩阵的互相关通过 下式计算 其中， ai表示为观测矩阵A的第i列， H表示 转置； 步骤S3.建模为 最大互相关系数的优化问题，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114998524 A 2多基SAR基线设计问题其本质就是寻找下列优化问题的最优解： 根据式(3)与(4)的多基几何参数 得到A＝f(x)， Ql为搜索空间。 步骤S4.差分进化 算法求解优化问题， 具体步骤如下： S41.随机产生初始种群， 令遗传代数G＝1， 在搜索空间Ql中随机生成K个个体组成初始种群G1， 令xi,g＝(x1,i,g, x2,i,g,x3,i,g,...,xDim,i,g)表示第Gg代种群中第i个个体， Dim表示搜索空间维数。 因此， 随机 初始化过程可以用下述方程表示： xj,i,1＝xj,min+randij[0,1]×(xj,max‑xj,min)           (7) 其中， xj,i,1表示第一代种群中第i个个体的第j个变量的值， xj,min和xj,max分别为搜索空 间Ql所限定的第j个自变量的最小值和最大值， randij[0,1]为0到1之间均匀分布的随机数。 因此上述初始化过程为在自变量最大值和 最小值之间按照均匀分布随机生成一个值赋给 对应个体。 S42.进行差分变异操作， 差分变异操作可表示 为： 其中， F为尺度因子， 需在[0.4,1]范围内取值， 为从第Gg代种群个体 中任意选择的三个 个体。 S43.杂交操作， 产生中间种群， 中间种群第i个个体记为ui,g＝(u1,i,g,u2,i,g,u3,i,g,…,uDim,i,g)， 其杂交操作过程可表示 为： 其中， uj,i,g表示中间种群的第g代第i个个体的第j个变量的值， yj,i,g则表示差分变异产 生的第g代第i个个体的第j个变 量的值， Cr为杂交参数， jrand∈[1,2,3,...,Dim]为任意选择 的索引值从而保证uj,i,g至少有一个成分是从yj,i,g中选择的； S44.在原种群和中间种群中选择个 体， 得到新 一代种群， 将新个体ui,g与当代种群中相应 的个体xi,g相比较， 如果新个体ui,g的最大互相关系数 小于当前个体xi,g的最大互相关系数， 则在下一代中就用新个体ui,g取代旧的个体xi,g， 否则 仍保存旧个 体xi,g， 即， 通过如下判决产生 新一代种群： 其中， 表示g代中间种群第i个个体的最大互相关系数， 表示g代第i个权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114998524 A 3