几种GEOSAR上成像算法比较

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1、第26卷第2期航天电子对抗23几种GEOSAR上成像算法比较李财品，张洪太，谭小敏(中国空间技术研究院西安分院国防微波重点实验室，陕西西安710000)摘要：地球同步轨道SAR具备着低轨SAR所不具有的优势，然而其具有合成孔径时间长、慢速运动的特点，成像处理远比低轨SAR复杂。针对地球同步轨道“8”字形星下点轨迹的特点，结合现有的成像算法，对GEOSAR回波信号进行了建模，对成像算法的选择做了说明，主要分析了BP算法、RD算法、CS算法。最后在对三种算法分别仿真的基础上详细地比较了算法在地球同步轨道上的适应性、成像效果以及计算量。关键词：地球同步轨道；SAR；算法比较中图分类号：T

2、N974：TN959．74文献标识码：AComparisonofalgorithmsforgeosynchronousorbitSARLiCaipin，ZhangHongtai，TanXiaomin(ChinaAcademyofSpaceTechnologyXi’anKeyLibratoryofMicrowaveforNationalDefense，Xi’an710000，Shanxi，China)Abstract：ComparedwithloworbitSAR，geosynchronousorbitSARhasuniquesuperiority．However,GEOSARisf

3、armorecomplexatimagingbecauseofitslongsyntheticaperturetimeandslowvelocity。Aimedat“8”shapeofsub-satellitepoint．combinedwithconventionimagingalgorithms，theGEOSARismodeled．Theselectionofalgorithmsisshowed，andtheBPalgorithm，RDalgorithmandCSalgorithmareanalyzed．Atlast，basedonsimulationforthethreea

4、lgorithms，theflexibility，imagingeffectandcomputationburnsofalgorithmsatGEOSARarecompared．Keywords：geosynchronousorbit；SAR；comparisonofalgorithms1引言低轨星载SAR的技术自从诞生以来到现今已有50～60年的历史，各方面的体系结构发展的比较成熟。但是随着SAR技术的发展和应用的深入，低轨SAR卫星的重访周期长、覆盖范围小等缺点已经逐步显现。解决此问题的一种有效的途径就是将卫星轨道升高至地球同步轨道(GEO)，同步轨道SAR具有重访周期短、可视

5、观测范围大、灵活性好等特点，在民用和军事应用上具有更广的前景[1]。国内外对于GEO—SAR研究的文献不是很多，主要是集中在介绍基本概念和应用以及系统等方面。以往的文献都没有对GEOSAR的成像算法方面进行研究，在成像方面，与低轨SAR不同的是，GEOSAR必须面II缶”8”字形弯曲收稿日期：2009—10—2612010—02—02修回。作者简介：李财品(1984一)，男，硕士研究生，研究方向为空间遥感技术。所带来的一系列问题。一般的成像算法，比如RD算法、CS算法、SPECAN算法、RMA算法等都有要求SAR载体直线运动的假设。如果将这些算法直接用在地球同步轨道上，显然满足不了

6、要求，需要对算法进行改进[21。本文根据地球同步轨道SAR的特点，对各种成像算法在轨道上的成像效果进行了比较。2GEoSAR的回波模型用MATLAB仿真轨道倾角为55。时的轨迹，如图1所示。假设雷达发射的是线性调频信号，雷达回波的表达式可以表示为：S(t，s；r)2rect((￡一2R(s；r)／c)／T)·exp(一j4n墼掣1exp(一jTrk(t--2R(s；r)／f)2)(1)、^，式中，R(s；，．)表示为雷达到地面目标点的瞬时距离。且R(s；r)=((z—z丁)2+(y—y下)2+(2一zr)2)1／2，其中,27、Y、z分别为雷达的位置坐标，3CT、YT、ZT为地球2

7、4航天电子对抗2010f2)上目标点的位置坐标。图1轨道倾角为55。时星下点轨迹3GEoSAR成像算法的选择GEOSAR成像需要解决的问题有：(1)轨道偏航牵引的问题；(2)“8”字形轨迹所带来的卫星曲线运动的问题。所谓的偏航牵引[3-C指的是由于受地球自转的影响，SAR天线波束中心照射的目标与雷达之间存在着相对运动，这就使得SAR天线中心的目标多普勒频移不为零。这个问题的存在，将给SAR成像处理带来麻烦，直接造成了等效斜视角，相当于这时的SAR工作在斜视下了。通过有