一种基于Radon变换的SAR多普勒参数估计方法

在 Ｓ ＡＲ 成 像 中 ， 只有 采 用 精 确 的多 普 勒参
１ Ｓ ＡＲ 信 号 模 型
Ｓ ＡＲ 系统 的模 式通 常 有 ３种 ： 条带 式 、 描 扫 式和 聚束式 ． 条带 式成像 的 Ｓ ＡＲ可 以采用正 侧视
（ 发 波 束 指 向 与 其 平 台 运 动 方 向 垂 直 ） 也 可 以 收 ，
勒 中心频 率 的算 法 称 为 杂 波锁 定 ， 计 多 普 勒调 估
频 斜 率 关 称 为 自 动 聚 焦 ． 多 普 勒 中 心 频 率 进 行 对
估计 ， 常用 的是谱 域相关 估计 法 ， 括多普 勒频 通 包 谱分 析 法 、 量均 衡 法 、 能 时域 相 关 法等 ． 些 方法 这
Ｖｏ ． ５ ＮＯ １ １３ ．
Ｆｅ ｂ． ２ １ Ｏ１
一
种基 于 Ｒ ｄ ｎ变换 的 Ｓ ａｏ ＡＲ多普勒参 数估计方 法
朱 振 波 陈风 波 汤 子 跃
（ 军 雷 达 学 院 空 天基 系 武 汉 空 ４０１ ３ ０ ９）
摘要 ： 析 了 Ｓ 分 ＡＲ 的方 位 向 多普 勒 参 数 与 工 作 几 何 结 构 的 关 系 ， 于 此 提 出 了利 用 Ｒａｏ 基 ｄ ｎ变换 实 现Ｓ ＡＲ多 普 勒 参 数 估 计 的 方 法 ． 方 法 能 够 准 确 地 估 计 出 实 时 多 普 勒 中 心 和 多 普 勒 调 频 率 ， 避 该 且
它是 一种 可行 的基 于 回波 数据 的 Ｓ ＡＲ多 普 勒参 数估 计方 法 ， 后 给出 了相 应 的计算 机仿真 ． 最
收 稿 日期 ： Ｏ Ｏ １ — ７ ２ １ 一Ｏ Ｏ
图 １ Ｓ ＡＲ工 作 模 型
朱振波（９７ ）男 ， 士 ， 师， １７一 ： 博 讲 主要 研 究 领 域 为 雷 达 信号 处 理 、 达 成 像 技 术 雷
频率 的估 计 ， 且存 在多普 勒模 糊 的问题＿ 而 】 ．
本文 分析 了 Ｓ ＡＲ方 位 向多普 勒 参 数 与其 工 作几 何结 构 的关 系 ， 于此 提 出了利 用 Ｒ ｄ ｎ变 基 ａｏ 换 实现 Ｓ ＡＲ多普 勒参数 估计 的方法 ． 过选择 适 通
实
当的数据 窗 口大小 ， 方法 能 够 准确 地 估 计 出 实 该 时 多普勒 中心 和 多普 勒 调 频率 ， 且该 方 法 避 免 了 其他 多普 勒 中心估 计 方 法 中的 多普 勒模 糊 问题 ，
的几何 结构示 意 图． 中实线 航 迹 表示 存 在 运 动 图 误 差 时的实 际航迹 路线 ； 载机 平 台到 测绘 中心 Ｐ 的正侧 视距 离 为 Ｒ。 Ｈ。为 载 机 高 度 ． 义 Ｒ（； ； 定 ￡
Ｒ。为 到 目标 Ｐ 的 收 发 距 离 和 ， 不 考 虑 幅 度 调 ） 在
Ｓ Ｒ 一 ． ｐ ｊ 一 Ｌ 。 Ａ ｅ ｆ 加 （ ） Ｘ Ｌ Ｉ —
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Ｊ ×
（） １
ｅｐ ： ｃ为 光 速 ； 为 发 射 信 号 调 频 斜 率 ； 为 波
长 ； 为 快时 间 ； 慢 时问． ｒ 为
制 的条 件下 ， 接收 信号 可表示 为
都是 用 回波 信 号 的方 位 谱 来 估 计 多 普 勒 中心 频
率， 当成像 景物 为均 匀背景 时 ， 它们将 得到好 的结 果， 当成像 景物 有 只通过部 分波 束 的强散射 点 ， 它 将造 成平 均功 率谱 的扭 曲 ， 而 影 响多 普 勒 中 心 进
数 ， 能得 到 高质 量 的 Ｓ 才 ＡＲ 图像 ． 果在 成 像处 如
理 时采用 的多 普勒 中心频 率和 多普 勒调频率 带有 误差 ， 将会 降低 参考 函数或 补偿 因子 的精确 性 ， 进 而影 响 图像质 量． 普勒 中心 频 率误 差 将 使 图像 多 的信 噪 比和信 号模 糊 度 下 降 ， 使 图像 产 生 位置 并
免 了 多 普 勒 中 心估 计 中 的 多 普 勒模 糊 问题 ， 算 机仿 真 验证 了该 算 法 的有 效 性 ． 计
关 键 词 ： 普 勒 参 数 估 计 ； ｄ ｎ 换 ； 普 勒模 糊 多 Ｒａｏ 变 多
中图 法 分 类 号 ： ＴＮ９ ９ ３ ２ ． ＤＯＩ １ ． ９ ３ ｊｉｓ ． ０ ６ ２ ２ ． ０ １ ０ ． ３ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ｎ １ ０ — ８ ３ ２ １ ． １ ０ ０
采用斜 侧视 （ 收发 波 束 指 向 与其 平 台运动 方 向有
一
偏移 ， 普勒调 频 率 估计 误 差 将 造成 图像 散 焦 和 多
模糊 不清 ， 可见 多普 勒参数 估计 是 Ｓ ＡＲ精 确成像
处 理 的 重 要 组 成 部 分 ． 常 ， 回波 数 据 估 计 多 普 通 从
定夹 角 ） 的工作 方式 ， １给 出了正侧视 模式 时 图
第 ３ ５卷 第 １期
２１ ０ １年 ２月
武 汉理 工大学 学报 （ 通科 学与 工程 版） 交
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｕ ａ ｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｆＷ ｈ ｎ Ｕ ｉ ｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ
（ ａ ｓ ｏ ｔｔｏ ｃｅ ｃ Ｔｒｎ ｐ ｒａｉｎ Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇ ｇｎ ｅ ｉ ） ｎ
第 １期
朱 振 波 ： 种 基 于 Ｒ ｄ ｎ变换 的 Ｓ 一 ａｏ ＡＲ多 普 勒 参 数 估 计 方 法
・１７ 。 ２
２ Ｓ ＡＲ 多普 勒 参 数 估 计
２ １ 多普 勒参数 与 Ｓ Ｒ工作 几何 结构 的关 系 ． Ａ 图 １中 的虚线 航 迹 是 正侧 视 Ｓ ＡＲ 理 想 工作 时的航 迹 ， 际 工作 中 ， 实 由于 多 种 因素 的影 响 ， 实 际航 迹会 偏离理 想 航 迹 ， 图 １中 的实 线 航迹 所 如