《sar成像bp算法仿真源程序及结果》

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1、1.BP算法简介BP算法源于计算机层析（CT：ComputerTomography）成像技术，在1983年，D.C.Munson等人在论文中，用层析成像机理来说明聚束SAR成像，从而可以用已经成熟的层析成像算法来研究聚束SAR成像。尽管BP算法可以不加任何近似地应用在双基地SAR成像中，但是它的最大的缺点是计算量巨大，计算效率低，因此如何快速地实现BP算法成了研究热点。BP算法的原理是它通过雷达回波数据反向投影到成像区域的每个像素，像素值通过计算雷达回波在雷达天线和图像像素之间距离的延时值来进行成像，这种算法可以在任意几何模式下适用，对雷达

2、几何航迹没有特殊要求，因此在双基地SAR成像中具有重要的研究价值。BP算法的成像流程图如下：sMtu,ttuijstu,sMituuj,exp(4jR/),ijfxyij2.BP算法在国内外双站SAR的研究现状目前各种类型的快速BP算法已经成为双基地合成孔径雷达研究的一个热点，国外也有一些相应快速实现方法。这些快速BP算法的特点是：(1)以改进算法结构，减小理论上的乘法或除法运算量为目标。(2)需要对传统BP算法做修改或者近似，带来了系统上的误差。(3)对BP算法进行了多级分解，提高了算法结构上的复杂度。（

3、4）对成像区域进行分割，逐步细分进而减少计算量。总体来说，根据目前的文献调研情况来看，在双站SAR成像方面，移不变模式下的快速BP算法已经有了一些研究成果，运算量已经可以由N*N*N降到N^2*log2(N)。基于移变模式下的BP算法的应用的文章讨论还比较少。目前大部分的应用还是基于频域FFT的方法，BP算法距离工程实际应用还有待继续研究。3.单站SAR的BP算法仿真根据BP算法的原理，我进行了单站SAR多点目标的BP算法仿真。所选目标场景为：YvY_highABCR0R_leftR_right成像区域Y_lowA，B，C点在成像区域中如上

4、图所示，以A点与雷达最接近的时刻为0时刻，以此时的雷达位置为参考位置。所用参数参考教材《合成孔径雷达成像-----算法与实现》一书中表6.1所示，采用条带工作模式。目标区域采用了Na*Nz=256*1024的网格划分，采用与雷达回波模型相同的采样点数。运算时间大概为4分钟左右。其中A，C点距离场景边缘为20m，Y_high和Y_low分别为50m和-50m。仿真过程中对距离向进行了插值处理，采取在频域补零的方法，升采样系数为100.仿真遇到的疑问：BP算法进行处理后的图像与RD和CS算法处理的图像有所不同。明显的区别是在RD和CS处理后的图

5、像中，A，B，C三点被压的位置是与距离压缩后的位置相符合的位置。而BP算法处理后的位置是与实际成像区域的选择有关，对应的是实际成像区域中的位置，但A.B.C三点的相对位置不变。分析：1、由于BP成像算法的原理，所以最后成像的位置和RD，CS成像位置不同，所以在做BP算法时应该注意成像区域的选择，应该尽量包括目标点。或者说目标点应该在成像区域内部。否则会导致在成像区域边缘的点成像不完整，出现误差。2、BP的运算效率很低，但是成像算法比较很简单。3、BP成像区域的划分可以和回波数据域的采样不同，划分的网格越小，运算速度越慢。但是网格选的过小并不

6、会提高分辨率并且会增大运算量。所以网格的选择应该与方位向和距离向的分辨率相当，最好略小一些。本次仿真中距离向网格每格的大小为：（R_right-R_left）/Nr=1.0742m方位向网格每格的大小为;(Y_high-Y_low)/Na=0.4688;而实际的距离向分辨率为：2.6580m实际的方位向分辨率为：2.0037m回波信号幅度50100150方位向（采样点）2002501002003004005006007008009001000距离向(采样点)回波信号相位50100150方位向（采样点）20025010020030040050

7、06007008009001000距离向(采样点)距离向匹配滤波后50100150方位向（采样点）20025012345678910距离向(采样点)4x10BP算法处理后50100方位向1502002501002003004005006007008009001000距离向取128行数据观察如下图所示：2520151050020040060080010001200取512列观察如下图所示：2520151050050100150200250300附录：单站SAR的BP算法MATLAB源程序%BPA多点目标单站SAR%parametersfrom

8、Table6.1%date:2010/10/14clc;clearall;closeall;%(1)parameters'definition%=================