RD_CS成像处理算法.pdf

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1、RD/CS成像处理算法RD/CS成像处理算法电子学研究所江海200828013727047一、SAR原理合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，简称SAR)是一种高分辨率成像雷达技术。它利用脉冲压缩技术获得高的距离向分辨率，利用合成孔径原理获得高的方位向分辨率，从而获得大面积高分辨率雷达图像。SAR回波信号经距离向脉冲压缩后，雷达的距离分辨率由雷达发射信号带宽决定：C（1.1）r2Br式中ρr表示雷达的距离分辨率，Br表示雷达发射信号带宽，C表示光速。同样，SAR回波信号经方位向合成孔径后，雷达的方位分辨率由雷达方位向的多谱勒带宽决定：va(1.2)aBa

2、式中ρa表示雷达的方位分辨率，Ba表示雷达方位向多谱勒带宽，υa表示方位向SAR平台速度。二、正侧视条带模式下SAR的回波信号ZVaRoRtOAYXW图2.1正侧视机载SAR的几何关系如图2.1，对于工作于正侧视方式的合成孔径雷达，建立一坐标系，用X轴表示雷达平台飞行的方向（方位向）；飞行速度为Va；用Y表示距离向。设在t=0时刻，载机在x=0,z=h处；地面上的点目标A在t=0时刻距雷达的距离为R0,则点目标的瞬时斜距为：22222()vtaRt()RxR(vt)R1(2.1)00a02R0当R0≫x时，由菲涅尔近似得：2()vta(2.2)Rt()R02R0则接受

3、到的回波的瞬时相位为：22()Rt(vt)()tC22a(2.3)R0其中C为常数，由上式可知，回波的瞬时相位是关于时间的二次函数。雷达相对于点目标的运动造成回波信号相位随时间不断变化，从而引起回波瞬时频率的变化，这就是多普勒频移。1RD/CS成像处理算法那么回波信号的瞬时多普勒频率为：212dvaft()t(2.4)2dtR0可见，回波信号是一个线形调频信号，可以通过脉冲压缩来改善方位向的分辨率。三．RD成像算法1.RD算法的原理首先假设发送的线性调频信号为：tˆ(,)ˆ()exp(2ˆˆ2)(3.1)SXticrectjftjtTp上式

4、中fc为载频，为线性调频率，tˆ为快时间；雷达速度为c，则场景中任一散射点的回波经混频处理后有：2RttˆSXtr(,)ˆrect(X)rect(C)expj42fRctj(tˆRt)2(3.2)LTpCC其中，为该散射点散射系数，Rt为该散射点的瞬时斜距：利用驻波相位定理对(3.2)式作傅立叶变换，以下变换都不考虑信号幅度变化，和相位常数的影响。SXfr(,)rSXtr(,)exp(ˆj2ftdtrˆ)ˆ2Xfr44fRctfRrtfrrect()rect()exp(j)exp(j)exp(j)(3.3)LTpC

5、C上式中fr为距离频率，并且相位项的第一项为方位向信息，第二项为方位向与距离向的耦合信息，最后一项为距离向信息。2现在对(3.3)式进行距离匹配，即乘以ffrr有：Sref_rrect()exp(j)BrXfr44fRctfRrt(3.4)SXfr(,)rSXfr(,)*rSref_rrect()rect()exp(j)exp(j)LBrCC然后对(3.4)式作IFFT变换有：SXtr(,)ˆSXfr(,)exp(2rjftdfrˆ)r(3.5)Xfr42fRctRtrect()rect()exp(j)e

6、xp(2jftrrˆ)dfLBrCCBr/2X42fRctRtrect()exp(j)exp(2jftrrˆ)dfLCCBr/2而：KBrBr/2Br/22sinexpjKfr2KBr(3.6)exp(jKfdfr)rBrsincBr/2jKBr/2K2其中，sincxsin()xx所以式(3.5)式可写成：2RD/CS成像处理算法(,)ˆ(X)exp(42fRct)sinˆRt(3.7)SXtrrectjBrcBtrLCC改写(3.7)式后有：

7、22(,)ˆ(X)sinˆ2Rs(XVtm)exp(2fXVtc(m))(3.8)SXtrrectBrcBtrjLCCRssCR其中，省略了相位常数项：4fRcsexp(j)。C现在对(3.8)式进行方位向的FFT变换有：SKtr(a,)ˆSXtr(,)exp(ˆj2ftdtam)m(3.9)22X2Rs(XVtm)2fXVtc(m)rect()BrsincBtrˆex