RD成像算法分析报告

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1、实用RD成像算法分析摘要本文是雷达成像原理的第一次课程作业。在此次作业中我完成了对已提供RD算法的Matlab程序的分析，并且根据自己对该算法的理解重新编写了Matlab程序，用它对RADARSAT-1的真实回波数据进行了成像实验。本文分三部分：第一部分对经典RD算法做了一个简单的介绍；第二部分对已提供RD算法的Matlab程序进行了分析；第三部分用自己编写的RD算法的Matlab程序对RADARSAT-1的真实回波数据进行了成像实验，并给出了实验结果。文档实用一、经典RD算法简介RD（RangeDoppler）算法是一种非常经典的SAR成像算法

2、。虽然它有着比较长的历史，但它鲜明的特点使得它能“长盛不衰”，在一些SAR系统中，它是一种实际采用的成像算法。经典的RD算法只考虑了相位展开的一次项，它分为三个步骤：距离压缩（RangeCompression，RC）、距离迁移校正（RangeCellMigrationCorrection，RCMC）和方位压缩（AzimuthCompression，AC）。其中RCMC既可以在Range-Doppler域完成，也可以在Frequency-AzimuthRange域完成。它的流程如图1所示。文档实用回波数据距离向FFT距离匹配函数距离向IFFT方位向

3、FFT方位匹配函数方位向IFFTSAR图像FFTFFT回波数据距离向FFT距离向IFFT方位向FFT方位向IFFTSAR图像RCMC距离匹配函数方位匹配函数FFTFFT线性相位函数（a）Range-Doppler域RCMC（b）Frequency-AzimuthRange域RCMC图1经典RD算法流程图一、RD算法的Matlab程序分析已提供的RD算法Matlab程序是严格基于图1（a）中的流程进行编写的。由于该程序并没有特别新颖的地方，所以本文只利用该程序对RD算法作进一步的理解，而将工作重点主要放在对RADARSAT-1真实回波数据的成像上。

4、该程序可以分为六个小部分：设定参数、模拟回波、RC、RCMC、AC以及结果显示。1、设定参数文档实用该程序是在空域中实现SAR成像的，所以距离是基本的度量单位。程序采用的坐标系如图2所示。y/mx/mAzimuthRange图2程序采用的坐标系其中一些重要变量和表达式的意义见表1（若程序中有明确注释，在此不予列出）。表1变量和表达式意义变量/表达式意义Xc测绘带中心距离2*X0测绘带宽2*Y0方位向上接收回波的距离1、模拟回波程序假定了5个点目标，并且它们对电磁波的反射能力是相同的，它们各自回波的线性迭加就构成了仿真的SAR回波数据，其幅值如图3

5、所示。文档实用图3回波幅值图1、RC进行RC时先产生距离向上所发射的LFM信号，然后对其作FFT得到发射信号的频谱，根据匹配滤波器的原理，它的共轭就是距离向上匹配滤波器的频谱。将匹配滤波器的频谱与回波没距离向的FFT相乘进行匹配滤波，再将结果作IFFT就完成了RC。其流程见图1（a）中相应部分。RC后的数据的幅值图如图4所示。文档实用图4RC后的幅值图从图4可以明显的看出，RC后的图像在距离向上有明显的迁移，所以要进行RCMC。1、RCMC由于算法只考虑了相位展开中的一线性项，故RCM只是距离的线性函数。程序是通过Sinc插值来补偿RCM的。插值

6、的运算量是比较大的。RCMC后的幅值图如图5所示。文档实用图5RCMC后的幅值图1、ACAC的步骤和RC是一样的。也是先产生方位向上的LFM信号，然后进行匹配滤波，其流程见图1（a）中相应部分，在这里就不多加表述了。完成这一步后就得到了最终的SAR图像，如图6所示。图6SAR图像一、RADARSAT-1真实回波数据成像实验如果要用已提供的程序对RADARSAT-1的真实回波数据进行成像，在参数方面要做较大的修改，为了更好的理解RD算法，本文针对RADARSAT-1回波数据的特点重新编写了RD算法的Matlab程序，并在此基础上进行了成像实验。文档

7、实用RADARSAT-1是将回波数据进行自动增益控制（AGC）后，以CEOS的格式进行文件存储的。所以先要从CEOS格式文件中读取数据，并进行AGC还原后才能得到真正的回波数据。在不引起混淆的情况下，下文中的回波数据是指RADARSAT-1的经过以上两个步骤后获得的真正回波数据。得到回波数据后，本文是按图1（b）所示的流程来实现RD算法的。算法所需的RADARSAT-1的参数是从IanCumming等所著DigitalProcessingofSyntheticApertureRadarData一书及其相关Matlab程序中得到的。本文在Matla

8、bR2006b（Matlab7.3.0）编写和调试的程序，程序文件名为RADARSAT_RDA_Imaging.m。由于程序中注释比较详