直升机载高分辨调频连续波旋转式SAR成像算法研究.pdf

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1、第1期电子学报V01．42No．12014年1月ACrAELECⅡ0NICASINICAJan．2O14直升机载高分辨调频连续波旋转式SAR成像算法研究李东，廖桂生，徐青，郭小路，张学攀(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：本文提出一种新的基于调频连续波(FrequencyModulatedContinuousWave，FMCW)的直升机载旋转式合成孔径雷达(RotatingSyntheticApertureRadar，ROSAR)成像模型，并给出了相应的成像算法。该方法首先利

2、用等效相位中心原理，将收发分置天线系统的回波信号等效为“自发自收”单基系统．在此基础上，使用高阶逼近原理建立了ROSAR的回波信号模型，结合级数反演的思想推导出其精确的二维频谱表达式，分析了雷达天线连续运动的影响——产生多普勒频移，并给出其补偿方法．最后运用高效的Chirp-Z变换校正了距离单元徙动空变性，得到了聚焦良好的SAR图像．仿真结果验证了分析结论的正确性和算法的有效性．关键词：直升机载旋转式合成孔径雷达；调频连续波；Chi~Z变换；二维频谱中图分类号：TN957文献标识码：A文章编号：0372．21

3、12(2014)01．0001．08电子学报URLIhttp：／／www．ejou~．org．cnDOI：10．3969／j．issn．0372—2112．2014．01．001HighResolutionImagingAlgorithmforHeIicOpter_BOrneRotatingSyntheticApertureRadarUsingFrequencyModulatedContinueWaveformLIDong，LIAOGui-sheng，XUQing，GUOXiao-lu，ZHANGXue—pa

4、n(NationalLabofRadarSignalProcessing，XidinaUniversity，Xi∞，Shaa~i710071，China)Abstract：Afrequencymodulatedcontinuewave(FMCW)rotatingsyntheticapertureradar(ROSAR)imagingmodeandcorrespondingimagingalgorithmarepresented．Firstly，theseparatedtransmitantennaandrec

5、eiveantennasystemareequalizedtothecaseofsystemconfigurationwithantennabothfortransmittingandreceivingsignalsaccorfmgt0theequivalentphasecenterprinciple．Basedonthis，byapproximatingtheslantequationwiththehigherordermodel，onecanobtainaccuratetwo-dimensionalfre

6、quencyspectrumviatheseriesreversionmethod．TheDopplerfrequencyshiftefect，inducedbytheplatformScontinuousmotionwhileradartransmitsandreceivessignals，isanalyz~andtheapproximatecompensationmethodisshown．Finally，eficientChirp-Ztransform(CZT)isappfiedtocorrectthe

7、range-variantrangecellmigration(RCM)andwell-focusedSARimageisobtained．Sim—ulationresultsverifythecorrectnessoftheanalysisandthevalidityoftheproposedalgorithm．Keywords：helicopter-bornerotatingsyntheticapertureradar；frequencymodulatedcontinuouswave；Chirp-Ztra

8、nsform；two-dimensionspecmma变化能力，这将会引起直升机全天候飞行能力的革新．1引言因此，直升机载调频连续波合成孔径雷达成为直升机防近年来随着低空的开放，导致飞行在低空的直升机撞系统的一种最佳选择，成为当今世界各国不断追求发安全受到极大的威胁．因而寻求一种能为直升机提供一展的一种高技术防撞设备_1I2j．条安全的空中飞行走廊的设备已经非常迫切．而调频连旋转式合成孔径雷达(RO