基于快速分解后向投影算法的小天体快速三维成像

雷达成像技术凭借其快速、无损伤以及高分辨率的特点，在深空探测领域得到了日益广泛的关注。针对合成孔径雷达（Synthetic aperture radar， SAR）三维成像过程中运算效率低的问题，基于小天体弱引力和快速自旋的特点，提出了一种适用于慢飞越观测模式的快速分解后向投影（Fast factorized back-projection， FFBP）三维成像算法。首先，分析了慢飞越模式下的等效运动模型，基于运动模型将二维极坐标系成像域扩展至三维球坐标系成像域，对三维FFBP算法中的孔径划分以及图像融合问题进行了深入分析，推导了子孔径二维划分规则和图像递归融合方法，并给出了具体实现流程。最后通过数值仿真和实测数据验证了算法的有效性。实验结果表明，所提成像算法可大幅提升运算效率，根据不同的孔径划分方式，相较于后向投影（Back-projection， BP）算法，可实现30~50倍的加速比，并获得与经典BP算法近似的成像性能。