近场单发多收合成孔径雷达成像的频域算法

ＭＩＭＯ）阵列回波 数 据 转 换 为 单 站 格 式，并 利 用 参 考 信 号 对 转换后的数据 进 行 补 偿；文 献［１１ １２］利 用 多 平 面 波 近 似， 将 ＲＭＡ 拓展至单发多收（ｓｉｎｇｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ，ＳＩＭＯ） 阵列成 像，并 将 波 数 空 间 进 行 分 割 以 降 低 近 似 误 差；文 献［１３］利 用 二 阶 泰 勒 展 开，推 导 了 ＳＩＭＯＳＡＲ 的 近 似 波 数 谱。这些方法利用近似简化成像处理的同时降低了成像精 度。文献［１４］将 ＲＭＡ 拓 展 用 于 近 场 ＭＩＭＯ 阵 列，但 是 要 求收发阵元的采样间 隔 必 须 满 足 奈 奎 斯 特 采 样 定 理，无 法 适用于一般的 ＭＩＭＯ 阵 列。 文 献 ［１５］提 出 了 一 种 适 用 于 ＳＩＭＯ 阵 列 的 频 域 成 像 算 法，该 方 法 利 用 基 于 快 速 傅 里 叶 变换（ｆａｓｔＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＦＦＴ）的子成像结构有效提 高 了成像 效 率 并 且 避 免 了 插 值，但 是 该 方 法 不 能 直 接 用 于 ＳＩＭＯＳＡＲ成 像 。
关 键 词 ：单 发 多 收 合 成 孔 径 雷 达 ；雷 达 成 像 ；近 场 成 像 ；频 域 成 像 算 法 中 图 分 类 号 ：ＴＮ９５７ 文 献 标 志 码 ：Ａ 犇犗犐：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０６Ｘ．２０１８．０４．０７
犉狉犲狇狌犲狀犮狔犱狅犿犪犻狀犻犿犪犵犻狀犵犿犲狋犺狅犱犳狅狉狀犲犪狉犳犻犲犾犱狊犻狀犵犾犲犻狀狆狌狋 犿狌犾狋犻狆犾犲狅狌狋狆狌狋狊狔狀狋犺犲狋犻犮犪狆犲狉狋狌狉犲狉犪犱犪狉
在 ＳＡＲ 成 像 中，距 离 迁 徙 算 法 （ｒａｎｇｅ ｍｉｇｒａｔｉｏｎａｌｇｏ ｒｉｔｈｍ，ＲＭＡ）是一种常用的精确成像算法。该 方 法 通 过 将 回 波 数 据 变 换 至 波 数 域 进 行 补 偿 ，有 效 提 高 了 成 像 效 率 并 且 保 证了成像 精 度［８９］。 但 是，ＲＭＡ 不 能 直 接 用 于 多 站 阵 列 成 像。为了将 ＲＭＡ 拓展用 于 多 站 阵 列 成 像，文 献［１０］根 据 等 效相位中 心 原 理 将 多 发 多 收（ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ，
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｉｎｇｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｎｔｐｕｔｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｒａｄａ （ＳＩＭＯＳＡＲ）；ｒａｄａｒｉｍａｇｉｎｇ；ｎｅａｒｆｉｅｌｄ ｉｍａｇｉｎｇ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄ
０ 引 言
合成孔 径 雷 达 （ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｒａｄａｒ，ＳＡＲ）由 于 其 独 特 的 优 势，已 被 广 泛 用 于 遥 感、监 测 等 领 域。 但 是，传 统 的 ＳＡＲ 只能获得目标的二维散射系 数 分 布，因 此 丢 失 了 目 标的部分信息，并且成像结果存在一 些 缺 点。 近 年 来，将 多 站阵列与孔径合成技术相结合的新成像体制成为了研究热 点［１７］。该成像结构利 用 与 孔 径 合 成 方 向 相 正 交 的 阵 列 天 线获 得 三 维 成 像 能 力，但 是 与 ＳＡＲ 成 像 相 比，由 于 多 站 阵 列 中 收 发 阵 元 分 置 ，使 得 其 成 像 处 理 变 得 更 为 复 杂 。
第 ４０ 卷 第 ４ 期
系统工程与电子技术
Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．４
２０１８ 年 ４ 月
ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ａｐｒｉｌ２０１８

文 章 编 号 ：１００１５０６Ｘ（２０１８）０４０７５６０６
ＺＨＵ Ｒｏｎｇｑｉａｎｇ，ＺＨＯＵＪｉａｎｘｉｏｎｇ，ＦＵ Ｑｉａｎｇ
（犃犜犚犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔，犛犮犺狅狅犾狅犳 犈犾犲犮狋狉狅狀犻犮犛犮犻犲狀犮犲，犖犪狋犻狅狀犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳 犇犲犳犲狀狊犲犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犆犺犪狀犵狊犺犪４１００７３，犆犺犻狀犪）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｉｎｇｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｒａｄａｒｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｔｒａｎｓｆｏｒｍｓｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｉｎｔｏｔｈｅｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｄｏｍａｉｎ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｒｅｌａｔｉｏｎｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｕｒｖａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｗａｖｅｆｒｏｎｔｉｓｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄｉｎｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｄｏｍａｉｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｈａｓｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｎｅａｒｆｉｅｌｄｔｈｒｅｅｄｉ ｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｍａｇｉｎｇｓｃｅｎｅｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｉｔｓｆａｓｔＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｂａｓｅｄｓｃｈｅｍｅｐｒｏｖｉｄｅｓｈｉｇｈｉｍａｇｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎ ｃｙ．Ｂｏｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｈａｓｔｈｅｓａｍｅｉｍａｇｉｎｇｒｅ ｓｕｌｔａｓｔｈｅｂａｃｋｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂｕｔｗｉｔｈｌｏｗｅｒｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｌｏａｄ．
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朱 荣 强 ，周 剑 雄 ，付 强
（国防科技大学电子科学学院 ＡＴＲ 实验室，湖南 长沙 ４１００７３）
摘 要：提出了一种适用于单发多收合成孔径雷达成 像 的 频 域 算 法。 该 方 法 利 用 傅 里 叶 变 换 将 回 波 数 据 变 换至波数域进行扩维，建立了波数域的补偿关系，从 而 在 波 数 域 实 现 了 对 波 前 弯 曲 的 精 确 补 偿，因 此 具 有 较 高 的 成像精度，并且可以用于近场三维 成 像。 另 外，该 方 法 采 用 基 于 快 速 傅 里 叶 变 换 的 成 像 结 构 显 著 提 高 了 成 像 效 率 。 理 论 分 析 和 实 验 结 果 表 明 ，与 后 向 投 影 算 法 相 比 ，该 方 法 能 够 获 得 相 同 成 像 结 果 的 同 时 大 大 降 低 运 算 量 。