聚束式SAR斜视模型子孔径CS算法

涛 （ ， 男， 教授， 博士生导师9 = A U = V）
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北 京 理 工 大 学 学 报
第’ ?卷
［ ］ 计算中需要采用斜视等效距离模型 ! " 算法 #$% ，
乘入9 < ) + ( 9 2 = ) * 7 >因子
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式 （ ） 中， 第!个指数项为消除回波的双曲相位历 ! 9 史， 该项相当于对方位向回波进行匹配滤波!对于 条带 8 乘入该相位后对所得数据进行 6 即 > ?， 3 3 4， 可得到图像!对于聚束 8 如果仅进行此运算， 经 > ?， 6 3 3 4 后图像将在方位向发生混叠!故方位向采用 ［ ］ @ 方位+ 乘入式 （ ） 第 0 ; < , ! 9 =与谱分析结合的方法 ， （该指数项是引入一个平方相位历史， 即 #个指数项 进行线性频率调制） 有
! 算法实现
子孔径的划分主要由 . / 与方位向带宽的关 系确定# 即 . / 应高于划分后子孔径方位向带宽， 符合采样定理#相邻子孔径之间数据应有% $! 0 $ 的重叠， 以保证子孔径间平滑连接# ! " # 距离向脉冲压缩 采用 等 效 斜 视 模 型， 方位向回波信号经 / / 1 后为 （ ，，） # % ’2 #!&! &
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式中： （ ! !） & 4 &，
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目标在多普勒中心频率为B处的距离# 则每个子孔径的数据乘入 ! 如果不引入&， "因 子后， 点目标将以各自的孔径中心为标准， 出现在该 时刻的距离单元中#这样同一距离单元的点目标在 不同子孔径中将位于不同的距离门中#实际上， 式 （ 值相 （ ） 的计算结果与文献 ［ ］ 给出的修正的 , @ # ( &） 同， 故仍会存在各孔径拉伸尺度不统一问题#而此 处引入&& 将所有子孔径的距离尺度标准 ( ) * + 后， " 均取为多普勒中心为 B 时刻#这样， 只要在方位子 相对零 孔径合成前， 将每个子孔径距参考点距离 ! + 多普勒频率时 ! 的位移量去掉， 即可正确地进行子 +
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图# 距离 多普勒域点目标徒动轨迹 C / ) D # . 2 * 5 9 5 = =E ) + 2 F ) : * F + 2 5 9 F : + ) 5 ( ) * F < 5 > > > 8 + 2 * 5 C G : = 5 + H : E 2 ) * > 7 7
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径距离拉伸尺度进行统一， 通过简单移位， 消除子孔 采 径间距离位移#对原有 ! "算法进行的改进包括： 用等效斜视模型， 进行距离尺度变化， 统一各子孔径 距离拉伸尺度， 修正补偿相位因子等#
； （ A） && ( ) * % + 为孔径中心雷达距参考点的距离； 为参考点在 ! + + " 孔径中心时的等效斜视角； & 为每个子孔径的拉伸 比例# 值得注意的是， 在本算法中， 为方便子孔径合 要取相同值#每个子孔径的拉 成， 每个子孔径的 ! + ， 这样可使每个子孔径的比 伸比例 & 取值为( ) *" + 例都校正到多普勒频率为 B 的尺度#距离 -多普勒 域点目标徙动轨迹如图#所示#
收稿日期： ! $ $ ? $ B ! @ 基金项目：国家部委预研项目 （ ） ! $ $ # $ = # = $ " B 作者简介：曾海彬 （ ， 女， 博士生， ： ；曾 = A U " V） G > M ’ , 6 T 0 ( 5 ’ , J , ( !J , + 9 0 N 4 9 * ( 2
第.期
曾海彬等：聚束式 8 > ? 斜视模型子孔径 7 8算法
9 : !
孔径合成! 乘入! （ ， ； "） 后，回波信号变为 !" " # # # #+ , $* （ ，） % （ ） $ & ! % * & ’( ) #"" $ "! + "( ’ + , " $ # # （ ） .! *( + & + & # % & ! % / ’( ) + " " # （ ） ’ ! * & +
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［ ］ , 入距离尺度变化因子 ， 通过合理取值， 将各子孔
式中： （ ） ’［ （ ） ］ ； ! # ;, +& & ! (& "+ ； （ ）［ ;, （ ） ］ ／ ) &$ # (& & # (& （ ） , (& & ( ) * + " ； $ # ’ （ ／ ! # $ $ (） ’ & （ 0） （ ?） （ @）
* （ ； * !） & + &， ’ ／ ’ $ （ $ (） ’ & # ; * !( ) * ／ " ’ ’］ %’ （ ／ $ (） "［ # $ ’ & （ %） # 为目标后向散射系数； ’2 为方位向天线方向性函 为距离向时间； 为孔径中心目标到雷达的距 数； + !
离； * 为距离向反射脉冲调频率； $ 为波长； & 为方 位向频率； " 为光速； ( 为雷达平台等效速度； "为 距离! 处点在该子孔径中心的等效斜视角#
!( ) * $ , " & " # $ 5 6 7$ 8 $ ’ (
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图中： 为第. 个子孔径的多普勒中心频率； & H " . ， 和!E 分别为在该多普勒中心时测绘带最 !E ! ) * + 2 6 . . . 近点、 参考点和最远点距离； !E ! ) *， + 和! E 2 6 分别为
文章编号： （ ） = $ $ = > $ " # ? ! $ $ " $ # > $ @ # A > $ #
! $ $ "年 #月
聚束式 ! " # 斜视模型子孔径 $ ! 算法
曾海彬， 曾 涛， 李 涛
（北京理工大学 信息科学技术学院电子工程系，北京 = ） $ $ $ B = 成像算法9该算法对经典的* （E ） 算法进 要：提出一种适合于大场景的聚束式合成孔径雷达 （C ; D） 5 , & ) * ’ 6 , ( C < 2 行了改进， 将雷达回波数据在方位向分为多个子孔径进行成像处理， 对每个子孔径采用斜视等效距离模型， 通过对 摘 回波信号在距离压缩过程中引入距离尺度变化， 合理选择变尺度因子， 消除了子孔径间距离拉伸尺度的差异9修正 将各子孔径数据按时间先后排序拼接、 运算， 了相位补偿因子， 使距离向压缩结果体现出方位时间9方位向压缩后， 合成出全孔径分辨率图像9计算机仿真实验证明了该算法的有效性9 关键词：合成孔径雷达；子孔径；聚束式；变尺度因子 中图分类号： % :A ? 文献标识码： ;
第! "卷
第 #期
北 京 理 工 大 学 学 报 % & ’ ( ) ’ * + , ( ) ./ 0 , , ( 3 ( ) + , + 4 + 0 .% 0 * 5 ( 6 1 2 2 7
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< 子孔径原理及其在 $ !算法中的 应用
用于大场景成像的聚束合成孔径雷达 （C 因 ; D） 其孔径合成时间较长， 产生方位向带宽过大， 易于在 脉冲重复频率 （R ） 内产生频谱混叠!解决问题的 D W
方法是将整个孔径合成时间分为 " （" !! ） 个子孔 径时间， 分别对每个子孔径时间的数据进行独立处 理， 最后按时间顺序进行排序、 拼接合成全孔径分辨 率图像! 实际上， 子孔径划分是将聚束 C ; D 回波数据划 分为多个子孔径成像， 每个子孔径都会产生斜视角，
这样一来， 对每个子孔径成像处理后， 距离向时间为 ／ ， 式中 ! 和" 分别为该子孔径 !& ’ !( ) *" "( ) *" + 为该子孔径 中心雷达与目标距离和等效斜视角； + " 中心时刻雷达与参考点目标的等效斜视角#对不同 子孔径， 同一目标将出现在不同距离单元#采用文 献 ［ ］ 的方法， 该问题不能得到很好的解决#作者引 #