合成孔径雷达探测方法、装置及存储介质

摘要

本公开涉及一种合成孔径雷达探测方法、装置及存储介质，所述方法包括：确定探测区域，所述探测区域至少包括待观测目标所在的区域；确定合成孔径雷达扫描所述探测区域的扫描次数N，以及确定N次扫描中每次扫描的观测角度，N为大于1的正整数；在所述合成孔径雷达经过所述探测区域时，根据所述扫描次数以及所述每次扫描的观测角度对所述探测区域进行扫描，获得目标图像。本公开中的方案能够对探测区域进行全方位观测，提高了合成孔径雷达的侦测能力。

权利要求

1.一种合成孔径雷达探测方法，其特征在于，所述方法包括：确定探测区域，所述探测区域至少包括待观测目标所在的区域；

确定合成孔径雷达扫描所述探测区域的扫描次数N，以及确定N次扫描中每次扫描的观测角度，N为大于1的正整数；

在所述合成孔径雷达经过所述探测区域时，根据所述扫描次数以及所述每次扫描的观测角度对所述探测区域进行扫描，获得目标图像；

所述观测角度包括侧视角和斜视角，所述确定N次扫描中每次扫描的观测角度，包括：根据所述待观测目标与所述合成孔径雷达的运行轨道的相对位置，确定所述合成孔径雷达的波束中心照射到所述待观测目标的侧视角，其中，所述N次扫描中每次扫描的侧视角相同；

根据所述待观测目标的特性参数，确定所述N次扫描中每次扫描的斜视角。

2.根据权利要求1所述的合成孔径雷达探测方法，其特征在于，所述根据所述待观测目标的特性参数，确定所述N次扫描中每次扫描的斜视角，包括：根据所述待观测目标的特性参数，确定所述合成孔径雷达的斜视角变化范围；

将所述斜视角变化范围分为N等份，确定所述每次扫描的斜视角。

3.根据权利要求1所述的合成孔径雷达探测方法，其特征在于，所述根据所述扫描次数以及所述每次扫描的观测角度对所述探测区域进行扫描，获得目标图像，包括：获得与N次扫描对应的N幅扫描图像；

将所述N幅扫描图像进行图像融合，获得所述目标图像。

4.根据权利要求1所述的合成孔径雷达探测方法，其特征在于，在所述获得目标图像之后，所述方法还包括：对所述目标图像进行图像处理；

对经过图像处理后的目标图像进行目标识别，以探测所述待观测目标。

5.根据权利要求1所述的合成孔径雷达探测方法，其特征在于，所述方法还包括：在对所述探测区域以外的待扫描区域进行扫描时，控制所述合成孔径雷达对所述待扫描区域进行一次扫描成像。

6.一种合成孔径雷达探测装置，其特征在于，所述装置包括：区域确定模块，用于确定探测区域，所述探测区域至少包括待观测目标所在的区域；

处理模块，用于确定合成孔径雷达扫描所述探测区域的扫描次数N，以及确定N次扫描中每次扫描的观测角度，N为大于1的正整数；

图像获取模块，在所述合成孔径雷达经过所述探测区域时，根据所述扫描次数以及所述每次扫描的观测角度对所述探测区域进行扫描，获得目标图像；

所述观测角度包括侧视角和斜视角，所述处理模块，包括：侧视角确定子模块，用于根据所述待观测目标与所述合成孔径雷达的运行轨道的相对位置，确定所述合成孔径雷达的波束中心照射到所述待观测目标的侧视角，其中，所述N次扫描中每次扫描的侧视角相同；

斜视角确定子模块，用于根据所述待观测目标的特性参数，确定所述N 次扫描中每次扫描的斜视角。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，该程序指令被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。

8.一种合成孔径雷达探测装置，其特征在于，所述装置包括：权利要求7中所述的计算机可读存储介质；以及

一个或多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。

说明书

合成孔径雷达探测方法、装置及存储介质

技术领域

[0001] 本公开涉及雷达技术领域，具体地，涉及一种合成孔径雷达探测方法、装置及存储介质。

背景技术

[0002] 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)作为一种主动航空、航天遥感手段，具有着分辨率高、日夜不间断工作、覆盖域广等特点。所以其在环境保护、目标监测、军事勘查等领域都有着广泛的应用，目前已成为高分辨率对地观测和全球资源管理的最重要手段之一。

[0003] 相关技术中，SAR系统针对不同的应用领域需求，发展出了多种不同的工作模式：如条带式、扫描式、聚束式等等，这些工作模式都是对一块区域进行一次扫描成像。但是即便合成孔径雷达相比于光学雷达不受日夜交替、光线强弱的影响，也可以穿透云层，甚至穿透部分遮盖物，但是对于厚度、体积较大的复杂遮挡物，或者多散射中心的复杂目标，SAR系统仍无法进行全面的观测和辨识。

发明内容

[0004] 为解决相关技术中存在的技术问题，本公开提供一种合成孔径雷达探测方法、装置及存储介质。

[0005] 根据本公开实施例的第一方面，提供一种合成孔径雷达探测方法，所述方法包括：

[0006] 确定探测区域，所述探测区域至少包括待观测目标所在的区域；

[0007] 确定合成孔径雷达扫描所述探测区域的扫描次数N，以及确定N次扫描中每次扫描的观测角度，N为大于1的正整数；

[0008] 在所述合成孔径雷达经过所述探测区域时，根据所述扫描次数以及所述每次扫描的观测角度对所述探测区域进行扫描，获得目标图像。

[0009] 可选地，所述观测角度包括侧视角和斜视角，所述确定N次扫描中每次扫描的观测角度，包括：

[0010] 根据所述待观测目标与所述合成孔径雷达的运行轨道的相对位置，确定所述合成孔径雷达的波束中心照射到所述待观测目标的侧视角，其中，所述N次扫描中每次扫描的侧视角相同；

[0011] 根据所述待观测目标的特性参数，确定所述N次扫描中每次扫描的斜视角。

[0012] 可选地，所述根据所述待观测目标的特性参数，确定所述N次扫描中每次扫描的斜视角，包括：

[0013] 根据所述待观测目标的特性参数，确定所述合成孔径雷达的斜视角变化范围；

[0014] 将所述斜视角变化范围分为N等份，确定所述每次扫描的斜视角。

[0015] 可选地，所述根据所述扫描次数以及所述每次扫描的观测角度对所述探测区域进行扫描，获得目标图像，包括：

[0016] 获得与N次扫描对应的N幅扫描图像；

[0017] 将所述N幅扫描图像进行图像融合，获得所述目标图像。

[0018] 可选地，在所述获得目标图像之后，所述方法还包括：

[0019] 对所述目标图像进行图像处理；

[0020] 对经过图像处理后的目标图像进行目标识别，以探测所述待观测目标。

[0021] 可选地，所述方法还包括：

[0022] 在对所述探测区域以外的待扫描区域进行扫描时，控制所述合成孔径雷达对所述待扫描区域进行一次扫描成像。

[0023] 根据本公开实施例的第二方面，提供一种合成孔径雷达探测装置，所述装置包括：

[0024] 区域确定模块，用于确定探测区域，所述探测区域至少包括待观测目标所在的区域；

[0025] 处理模块，用于确定合成孔径雷达扫描所述探测区域的扫描次数N，以及确定N次扫描中每次扫描的观测角度，N为大于1的正整数；

[0026] 图像获取模块，在所述合成孔径雷达经过所述探测区域时，根据所述扫描次数以及所述每次扫描的观测角度对所述探测区域进行扫描，获得目标图像。

[0027] 可选地，所述观测角度包括侧视角和斜视角，所述处理模块，包括：

[0028] 侧视角确定子模块，用于根据所述待观测目标与所述合成孔径雷达的运行轨道的相对位置，确定所述合成孔径雷达的波束中心照射到所述待观测目标的侧视角，其中，所述N次扫描中每次扫描的侧视角相同；

[0029] 斜视角确定子模块，用于根据所述待观测目标的特性参数，确定所述N次扫描中每次扫描的斜视角。

[0030] 可选地，所述斜视角确定子模块，包括：

[0031] 第一确定子模块，用于根据所述待观测目标的特性参数，确定所述合成孔径雷达的斜视角变化范围；

[0032] 第二确定子模块，用于将所述斜视角变化范围分为N等份，确定所述每次扫描的斜视角。

[0033] 可选地，所述图像获取模块，包括：

[0034] 第一获取子模块，用于获得与N次扫描对应的N幅扫描图像；

[0035] 第二获取子模块，用于将所述N幅扫描图像进行图像融合，获得所述目标图像。

[0036] 可选地，所述装置还包括：

[0037] 图像处理模块，用于对所述目标图像进行图像处理；

[0038] 识别模块，用于对经过图像处理后的目标图像进行目标识别，以探测所述待观测目标。

[0039] 可选地，所述装置还包括：

[0040] 控制模块，用于在对所述探测区域以外的待扫描区域进行扫描时，控制所述合成孔径雷达对所述待扫描区域进行一次扫描成像。

[0041] 根据本公开实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开第一方面提供的合成孔径雷达探测方法中的步骤。

[0042] 根据本公开实施例的第四方面，提供一种合成孔径雷达探测装置，所述装置包括：

[0043] 本公开第三方面提供的计算机可读存储介质；以及

[0044] 一个或多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。

[0045] 本公开中，合成孔径雷达在经过探测区域上方时，对所述探测区域进行多次扫描，且每次扫描的观测角度不同，这样，通过多次多角度扫描获得探测区域的目标图像，能够对探测区域进行全方位观测，提高了合成孔径雷达的侦测能力。

[0046] 本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

[0047] 附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

[0048] 图1为本公开一示例性实施例示出的一种合成孔径雷达探测方法的流程图。

[0049] 图2是为本公开一示例性实施例示出的包含多个散射中心的待观测目标的示意图。

[0050] 图3为本公开一示例性实施例示出的探测区域示意图。

[0051] 图4为本公开一示例性实施例示出的星载合成孔径雷达的参数示意图。

[0052] 图5为本公开一示例性实施例示出的斜视角示意图。

[0053] 图6为本公开一示例性实施例示出的合成孔径雷达探测方法的流程图。

[0054] 图7为本公开一示例性实施例示出的一种合成孔径雷达探测装置的示意图。

具体实施方式

[0055] 以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

[0056] 如图1所示，为本公开一示例性实施例示出的一种合成孔径雷达探测方法的流程图，该方法包括以下步骤。

[0057] 在步骤S11中，确定探测区域，所述探测区域至少包括待观测目标所在的区域；

[0058] 在步骤S12中，确定合成孔径雷达扫描所述探测区域的扫描次数N，以及确定N次扫描中每次扫描的观测角度，N为大于1的正整数；

[0059] 在步骤S13中，在所述合成孔径雷达经过所述探测区域时，根据所述扫描次数以及所述每次扫描的观测角度对所述探测区域进行扫描，获得目标图像。

[0060] 应理解的是，合成孔径雷达可以为机载合成孔径雷达，也可以为星载合成孔径雷达，为了更好的理解本公开提供的合成孔径雷达探测方法，这里以星载合成孔径雷达为例来进行说明。

[0061] 本公开中，待观测目标可以是有遮挡的、或结构复杂的建筑或掩体，例如较高的楼房、山体、地震废墟等。待观测目标还可以是具有多个散射中心的目标，如图2所示，为本公开一示例性实施例示出的包含多个散射中心的待观测目标的示意图。所述探测区域为至少包含所述待观测目标在内的区域。在一个实施例中，探测区域即为待观测目标所在区域。在另一个实施例中，探测区域为包括待观测目标所在区域，且与待观测目标的距离小于等于一预设距离的区域范围。

[0062] 所述探测区域的确定可以是用户根据实际需要选取的。举例来说，合成孔径雷达首先获得一幅扫描图像，该扫描图像可以是在合成孔径雷达的任意工作模式下采集得到的(例如：条带式工作模式、扫描式工作模式、聚束式模式等)，用户在该扫描图像上确定需要被多角度观测的探测区域。请参考图3，为本公开一示例性实施例示出的探测区域示意图。在图3中，目标B被目标A遮挡，可以将目标B为所述待观测目标，目标B所在的圆形区域可以被确定为探测区域。

[0063] 本公开中，对所述探测区域的扫描次数N可以是预设的，例如，默认扫描次数为10次。扫描次数N也可以根据探测区域的范围来自动选择，例如，探测区域的范围较大时，扫描次数N也较大，探测区域的范围较小时，扫描次数N可以适当减小。当然，扫描次数N还可以根据其他方式来进行确定，本公开不做限定。应理解的是，为了保证合成孔径雷达的工作效率，可以对扫描次数进行限定，如5＜N＜15。

[0064] 合成孔径雷达在对探测区域进行N次扫描时，每次扫描都有对应的观测角度，N次扫描的观测角度可以根据实际需要进行设定，N次扫描的观测角度可以相同，也可以不同。在一个实施例中，N次扫描的观测角度均不相同，在每次扫描中，合成孔径雷达都对所述探测区域发射一次波束，并收集一次回波，通过这样的方式工作N次，便可以从不同方位角拍摄到探测区域的图像。

[0065] 在确定了扫描次数N以及每次扫描的观测角度后，控制星载合成孔径雷达对探测区域进行扫描，获取目标图像，在该目标图像中，可以得到待观测目标的多方位的信息。

[0066] 本公开中，星载合成孔径雷达在一次经过探测区域上方时，能够对探测区域进行多次可间断的、不同观测角度的扫描，获得探测区域的多方位信息，而相关技术中的合成孔径雷达在一次经过探测区域时，只能实现对探测区域的一次扫描成像，扫描结果也只是一侧的成像结果。因此，本公开中的方案能够实现对探测区域进行全方位的观测，提高了合成孔径雷达的侦测能力。

[0067] 可选地，所述观测角度包括侧视角和斜视角，所述确定N次扫描中每次扫描的观测角度，包括：

[0068] 根据所述待观测目标与所述合成孔径雷达的运行轨道的相对位置，确定所述合成孔径雷达的波束中心照射到所述待观测目标的侧视角，其中，所述N次扫描中每次扫描的侧视角相同；

[0069] 根据所述待观测目标的特性参数，确定所述N次扫描中每次扫描的斜视角。

[0070] 如图4所示，为本公开一示例性实施例示出的星载合成孔径雷达的参数示意图。请参考图4，星载合成孔径雷达的运行轨道方向为方位向，侧视角为天线视角投影在距离向平面的夹角，斜视角为天线视角投影在斜距平面的夹角。在该实施例中，观测角度包括侧视角和斜视角，针对每次扫描，侧视角都是相同的，斜视角可以是不同的。

[0071] 应理解的是，待观测目标的特性参数可以为待观测目标的高度、形状、方位等参数。在一个实施例中，待观测目标为一山体，该山体被另一山体遮挡，根据待观测山体与合成孔径雷达运行轨道的位置关系，确定侧视角，该侧视角能够保证波束扫描到山体所在区域。另外，根据待观测山体的高度、被遮挡面等特性参数，调整每次扫描的斜视角，在一个实施例中，至少保证合成孔径雷达的波束能够扫描到一次遮挡面区域。

[0072] 当然，每次扫描的侧视角也可以根据实际需要进行调整，N次扫描的侧视角也可以不同，本公开不做具体限定。

[0073] 可选地，所述根据所述待观测目标的特性参数，确定所述N次扫描中每次扫描的斜视角，包括：根据所述待观测目标的特性参数，确定所述合成孔径雷达的斜视角变化范围；将所述斜视角变化范围分为N等份，确定所述每次扫描的斜视角。

[0074] 应理解的是，当N次扫描的侧视角均相同时，根据合成孔径雷达的运行轨道以及侧视角可以确定一个斜距平面，请参考图4，合成孔径雷达发射波束的斜视角可以在斜距平面上进行调整。在一个实施例中，当星载合成孔径雷达沿运行轨道移动时，星载合成孔径雷达的位置不同，能够扫描到探测区域的斜视角也不同，因此，可以在斜距平面上确定能够扫描到探测区域的斜视角变化范围。

[0075] 本公开中，每次扫描的斜视角可以通过多种方式来确定，如图5所示，为本公开一示例性实施例示出的斜视角示意图，在该实施例中，首先确定扫描次数N，扫描次数可以是预先设定好的，也可以是根据探测区域范围的大小来选定的。将斜视角变化范围进行N等分，确定每次扫描的斜视角。以斜视角变化范围为-30°～60°，N为9为例，将斜视角变化范围进行9等分，则每次扫描将斜视角调整10°，那么当合成孔径雷达的初始斜视角为-30°时，第一次扫描的斜视角调整为-20°，第二次扫描的斜视角调整为-10°，第三次扫描的斜视角调整为0°，以此类推。在另一实施例中，每次扫描的斜视角还可以为能够扫描到探测区域的任一角度。

[0076] 可选地，所述根据所述扫描次数以及所述每次扫描的观测角度对所述探测区域进行扫描，获得目标图像，包括：获得与N次扫描对应的N幅扫描图像；将所述N幅扫描图像进行图像融合，获得所述目标图像。

[0077] 本公开中，星载合成孔径雷达每进行一次扫描，生成一幅扫描图像，为了能够在一幅图像中获得探测区域的多方位信息以及周围物体的信息，可以将N幅扫描图像进行合理有效的融合，获得所述目标图像。在一个实施例中，针对不同扫描图像中对应的待观测目标的散射特性等信息，可以进行多角度图像的统合。图像融合的方法可以根据实际需要来设定，例如加权平均法、小波变换法等，本公开不做限定。

[0078] 可选地，在所述获得目标图像之后，所述方法还包括：对所述目标图像进行图像处理；对经过图像处理后的目标图像进行目标识别，以探测所述待观测目标。

[0079] 应理解的是，融合后的目标图像较一次拍摄形成的图像而言，会有噪声大、拼接错位等缺陷，因此需要对目标图像进行一些后期处理，例如滤波、拼接校正等，得到经过图像处理后的目标图像，接下来，便可以对处理后的目标图像进行图像判读和目标识别，获得探测区域的信息。

[0080] 可选地，所述方法还包括：在对所述探测区域以外的待扫描区域进行扫描时，控制所述合成孔径雷达对所述待扫描区域进行一次扫描成像。

[0081] 本公开中，如果所有区域都需要进行多次扫描，则会大大降低星载合成孔径雷达的工作效率，因此，为了保证效率，可以对探测区域采用多角度的扫描，对其他区域仍采用现有的工作模式(例如条带式工作模式、扫描式工作模式、聚束式模式)进行一次扫描成像。

[0082] 为了更好的理解本公开提供的合成孔径雷达探测方法，如图6所示，为本公开一示例性实施例示出的合成孔径雷达探测方法的流程图，包括以下步骤：

[0083] 步骤S61，确定探测区域；

[0084] 步骤S62，设计合成孔径雷达的工作模式；

[0085] 步骤S63，控制合成孔径雷达在所述工作模式下扫描所述探测区域，获得多幅扫描图像；

[0086] 步骤S64，对所述多幅扫描图像进行多角度图像融合，获得融合图像；

[0087] 步骤S65，对所述融合图像进行后期处理，获取处理后的融合图像；

[0088] 步骤S66，对所述处理后的融合图像进行目标识别。

[0089] 在该实施例中，设计合成孔径的工作模式包括设计扫描探测区域的扫描次数，以及每次扫描的侧视角以及斜视角。

[0090] 本公开中，在需要对探测区域进行多次扫描时，只需要调整星载合成孔径雷达天线发射波束的斜视角，因此不需要重新开发新的功能，这是目前几乎所有SAR卫星都可以实现的，无需为此而发射新的卫星，具有很强的通用性。另外，被遮挡目标或者散射特性复杂的目标在实际观测中是十分常见的，因此本公开提供的合成孔径雷达探测方法具有很强的实用性。

[0091] 如图7所示，为本公开一示例性实施例示出的一种合成孔径雷达探测装置的示意图，所述装置包括：

[0092] 区域确定模块71，用于确定探测区域，所述探测区域至少包括待观测目标所在的区域；

[0093] 处理模块72，用于确定合成孔径雷达扫描所述探测区域的扫描次数N，以及确定N次扫描中每次扫描的观测角度，N为大于1的正整数；

[0094] 图像获取模块73，在所述合成孔径雷达经过所述探测区域时，根据所述扫描次数以及所述每次扫描的观测角度对所述探测区域进行扫描，获得目标图像。

[0095] 可选地，所述观测角度包括侧视角和斜视角，处理模块72，包括：

[0096] 侧视角确定子模块，用于根据所述待观测目标与所述合成孔径雷达的运行轨道的相对位置，确定所述合成孔径雷达的波束中心照射到所述待观测目标的侧视角，其中，所述N次扫描中每次扫描的侧视角相同；

[0097] 斜视角确定子模块，用于根据所述待观测目标的特性参数，确定所述N次扫描中每次扫描的斜视角。

[0098] 可选地，所述斜视角确定子模块，包括：

[0099] 第一确定子模块，用于根据所述待观测目标的特性参数，确定所述合成孔径雷达的斜视角变化范围；

[0100] 第二确定子模块，用于将所述斜视角变化范围分为N等份，确定所述每次扫描的斜视角。

[0101] 可选地，图像获取模块73，包括：

[0102] 第一获取子模块，用于获得与N次扫描对应的N幅扫描图像；

[0103] 第二获取子模块，用于将所述N幅扫描图像进行图像融合，获得所述目标图像。

[0104] 可选地，所述装置还包括：

[0105] 图像处理模块，用于对所述目标图像进行图像处理；

[0106] 识别模块，用于对经过图像处理后的目标图像进行目标识别，以探测所述待观测目标。

[0107] 可选地，所述装置还包括：

[0108] 控制模块，用于在对所述探测区域以外的待扫描区域进行扫描时，控制所述合成孔径雷达对所述待扫描区域进行一次扫描成像。

[0109] 基于同一构思，本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开提供的合成孔径雷达探测方法中的步骤。

[0110] 基于同一构思，本公开还提供一种合成孔径雷达探测装置，所述装置包括：本公开提供的计算机可读存储介质；以及一个或多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。

[0111] 以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

[0112] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0113] 此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。