雷达成像技术

雷达成像技术实验报告

实验一

——线性调频信号的匹配实验理论分析：

线性调频信号的一般表示形式为：s=exp(j*pi*k*t.^2)，雷达发射信号脉冲线性调频信号，回波有一定的脉宽。雷达测距的分辨率受回波脉宽的影响，因此对接收信号进行脉冲压缩可以提高雷达测距分辨率。

脉冲压缩的思路是对接受信号做相关。对信号做相关，即使信号通过一匹配滤波器，匹配滤波器的冲激响应为s*（-t），系统传递函数S*(f) 。对于线性调频信号S（f）=exp(-j*pi*f.^2/k)。所以S*(f)

=exp(j*pi*f.^2/k)。

可以有三种方法实现匹配滤波。

1.信号直接通过滤波器Hf=exp(j*pi*f.^2/k)。

2.对回波信号s（t）进行变换得到s*（-t），再将回波信号通过以s*（-t）为冲激响应的滤波器。

对回波信号s（t）进行变换得到S*(f)，再将回波信号通过以S*(f)为系统传递函数的滤波器。

源程序：

clear all

Tu=10.e-6;

Br=100.e6;

fs=120.e6;

ts=1/fs;

kr=Br/Tu;

N=round(fs*Tu);

N=2^(round(log2(N))+1).*2;

Tp=N/fs;

t=(-Tp/2:ts:(Tp/2-ts))+14.e-6;

s1=exp(j*pi*kr*(t-13.e-6).^2).*(abs(t-13.e-6)

s=exp(j*pi*kr*(t-14.e-6).^2).*(abs(t-14.e-6)

figure(1);

plot(t-14.e-6,real(s));

%h=fft(fftshift(s));

%h=conj(h);

h=conj(fliplr(s));

H=fft(fftshift(h));

%f=linspace(-fs/2,fs/2,N); %f=fftshift(f);

%H=exp(j*pi*f^2/kr);

ss=ifft(fft(s1).*H);

figure(2);

plot(t,abs(ss));

运行结果：

实验二

——雷达采集信号的距离向压缩实验理论分析：

雷达数据采集的模型如下图：

条带sar回波信号可简化表示为：

record=exp(j*pi*kr*(tr-2*Rt/c).^2).*(abs(tr-2*Rt/c)

就收数据有如下特点：可以看出由于线性调频脉冲调制在高频载波上，使得回波信号对于方位向有一个附加相位。由于雷达与目标的相对运动使得接收数据的图像表现为一条弯曲的条带。另外由于模型考虑到雷达的天线方向图有一定的波束角，因此条带长度受约束。由此得到上图的图像。

当对雷达数据进行距离向压缩后，会使得原目标回波代表的弯曲条带，被压缩成一条曲线。

源程序：

clear all; Tu=2e-6;B=150e6; fs=180e6;

kr=B/Tu;

fc=10.e9; c=3.e8; lamd=c/fc; Nr=1024;

Tr=Nr/fs;

V=100.;

R0=5000;PRF=600.;

Na=2048;

Ta=Na/PRF;

ta=linspace(-Ta/2,Ta/2,Na);

beta=1/180.*pi;

xm1=0.;

ym1=0.;

xm2=100.;

ym2=0.;

xr=V*ta;

yr=-R0;

tr=2*R0/c+linspace(-Tr/2,Tr/2,Nr);

foriginal=exp(j*pi*kr*(tr-2*R0/c).^2).*(abs(tr-2*R0/c)

h=conj(foriginal);

H=fft(fftshift(h));

%original=exp(j*pi*kr*(tr-2*R0/c).^2).*(abs(tr-2*R0/c)

data=zeros(Nr,Na);

for k=1:Na

a=atan(xr(k)/5000);

if (abs(a)<(beta/2))

Rt=sqrt((xr(k)-xm1)^2+(yr-ym1)^2);

record=exp(j*pi*kr*(tr-2*Rt/c).^2).*(abs(tr-2*Rt/c)

else record=0;

end

ss=ifft(fft(record).*H);

data(:,k)=transpose(ss);

end;

imagesc(abs(data));

运行结果：

实验三

——雷达采集信号的距离徙动校正与方位向压缩实验理论分析：

SAR成像信号处理流程如下图。对信号进行距离向压缩后，进一步考虑方位向压缩。

对信号进行方位向压缩首先要进行距离徙动校正。

如上图所示，距离徙动校正的解决方法为在频域上乘以一个线性相位。得到的结果是使得曲线校正成

直线，这时，可以对信号进行方位向压缩。距离多普勒域的距离徙动表达式为：

具体的步骤是：1 方位向傅里叶变换 2 距离向傅里叶变换，乘以线性相位 2 距离向傅里叶逆变换这时如果在做方向傅里叶逆变换，即可得到距离徙动校正后的信号。

以上三步进行完后，如果继续在方位向进行匹配滤波后再做方向傅里叶逆变换，则可得到被压成一个