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1、第3期电子学报Vol.33No.32005年3月ACTAELECTRONICASINICAMar.2005一种新的机载条带式SAR沿航向运动补偿方法黄源宝,保铮,周峰(西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室,陕西西安710071)摘要:提出了一种新的机载条带式SAR沿航向运动误差的补偿方法.它不用插值,所以节省了运算量、避免了插值带来的图像质量下降,因而对机载SAR系统的实时成像有好的应用前景.理论分析、仿真和实测数据成像证明了该方法的正确性和有效性.关键词:合成孔径雷达;条带式;运动补偿中图分类号:TN957文献标识码:A文章编号:0372-2112(
2、2005)03-0459-04ANovelMethodforAlong-TrackMotionCompensationoftheAirborneStrip-MapSARHUANGYuan-bao,BAOZheng,ZHOUFeng(KeyLaboratoryforRadarSignalProcessing,XidianUniversity,Xi.an,Shaanxi710071,China)Abstract:Amethodforalong-trackmotioncompensationoftheairbornestrip-mapSAR(Synthetic
3、ApertureRadar)ispresent-ed.Nocomplexinterpolationisinvolvedinthisalgorithm,hencethehighcomputationalefficiencyandtheimprovedimagequalityareachieved.Theoreticalanalysis,simulationresultsandtherealdataimagesshowthatitisofgreatvalueinrea-ltimeimaging.Keywords:SAR;strip-map;motioncom
4、pensation使补偿可以进行,一定的近似是必需的.根据图1中几何关1引言[9,10]系,可得运动误差所造成的瞬时斜距误差为条带式SAR成像算法是基于载机作匀速直线飞行,但实Vt-X0$R(t)U$x(t)-$Y(t)sin;+$z(t)cos;(1)际上载机运动由于气流和载机自身等原因会偏离理想的航R0线,如图1所示.图中P式中V为载机在理想航线上的理想速度,t为时间且规定当点为平面XOY中的一X=0时t=0,$X(t),$Y(t)和$Z(t)为雷达相位中心在三个点,载机理想航线在坐标上的瞬时位置误差.式(1)对雷达方位向波束宽度采取了XOZ平面内且
5、与X轴窄波束近似,使得由$Y(t)与$Z(t)而产生的瞬时斜距误差平行,R为天线相位中与目标点的方位向位置无关.对于波束很宽的情况(如低波段[11]心距目标点的瞬时距离超宽带雷达)须另想办法.本文仅考虑满足式(1)的情况.R0,为理想航线距目标从式(1)可以看出,其第一项由沿理想航线的误差产生,它与点的最近距离.文献[1目标点在平面XOY上的二维位置有关,不仅距离向位置不同~3]等对运动误差的影的点不能同时补偿,而且方位向位置不同的点也不能同时补响进行了大量的分析,偿;第二、三项由偏离理想航线的误差产生,它们只与目标点指出成出高质量雷达图像的关键是精确地
6、测量实际航线并补的距离向位置有关(即与;有关),可在距离压缩后按距离单偿它和理想航线间的差别.运动测量主要采用惯性导航系统元各次回波分别补偿.因此运动误差可分为沿雷达视线方向(INS)、惯性测量单元(IMU)和全球定位系统(GPS)等组成的的误差和沿载机理想航线方向的误差两个部分,且成像质量[10]运动测量系统[4],但在测量精度不够高时或在没有装备测量对沿理想航线的速度误差非常敏感.沿雷达视线方向的补系统的低成本SAR系统中也可利用雷达回波数据估计运动偿表现为与距离有关的相位补偿和包络移动,其中包络移动参数[5~8].得到运动参数后,补偿方法也非常重要
7、,特别是对通过插值来完成,但对条带式SAR,载机在合成孔径时间这一于条带式SAR,它的场景较大,仅对场景中心点进行补偿是不短时间内,位置误差一般不超出一个距离分辨单元,可以只补行的,必须考虑运动误差对不同目标点的影响的差异.为了偿相位而不补偿包络.沿理想航线运动误差的影响也可以分收稿日期:2004-03-22;修回日期:2004-11-25基金项目:国防预研项目(No.413070502);微波成像重点实验室基金(No.51442010301DZ01)460电子学报2005年为对包络的影响和对相位的影响两个方面,可以利用运动测标原点,位置坐标正向也为时间
8、坐标正向,则有以下关系tt量系统的测量值足够精确地实时调节雷达重复频率或事后离X
