相位梯度自聚焦在FFBP聚束SAR处理中的应用.pdf

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1、2014年6月西安电子科技大学学报(自然科学版)Jun．2014第41卷第3期J0URNALoFXIDIANUNIVERSITYVo1．41NO．3doi：10．3969／j．issn．1001—24OO．2014．03．005相位梯度自聚焦在FFBP聚束SAR处理中的应用李浩林，陈露露，张磊，邢孟道，保铮(西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室，陕西西安710071)摘要：基于孔径分解和图像递归融合的快速分解后向投影算法具备接近频域算法的运算复杂度和媲美后向投影算法的聚焦性能．与频域成像算法不同，使用快

2、速分解后向投影算法重建的直角坐标系图像或极坐标系图像均无法满足传统自聚焦方法的使用条件．为了解决这个问题，在原快速分解后向投影算法的基础上创新地引入了虚拟极坐标系，提出了改进快速分解后向投影算法，为自聚焦处理提供图像域与距离压缩相位历程域之间的傅里叶变换对关系．其次，建立全新的重叠子孔径构型，提出了嵌套多孔径相位梯度自聚焦的改进快速分解后向投影算法．最后，利用X波段聚束合成孔径雷达实测数据对该方法进行了验证．关键词：改进快速分解后向投影；虚拟极坐标系；傅里叶变换对；相位梯度自聚焦；运动补偿中图分类号：TN95

3、7文献标识码：A文章编号：100卜2400(2014)03—0026—07PhasegradientautofocuswithinFFBPflowforspotlightSARprocessingLIHaolin，CHENLulu，ZHANGLei，XINGMengdao，BAOZheng(NationalKeyLab．ofRadarSignalProcessing，XidianUniv．，Xi’an710071，China)Abstract：FastFactorizedBack—Projection(FFB

4、P)isaneffectivealgorithmconstructedbasedonaperturefactorization．ItisshownthattheimagequalityisbarelysacrificedcomparedwithBack-Projection(BP)．Differentfromfrequencydomainalgorithms，SARimagesreconstructedbyFFBPcannotsatisfytherequirementofautofocus．Tosolveth

5、isproblem，weproposeanimprovedFFBP(IFFBP)byintroducingafire-newcoordinatesysteminthispaper．Then，IFFBPcanprovideautofocuswithFouriertransformpairs(FTP)betweentheimagedomainandtherangecompressedphasehistorydomain．Withadifferentframeworkoftheoverlappedsubapertu

6、reindifferentstages，phasegradientautofocus(PGA)canheembeddedintoIFFBPtoobtainarobustestimationofthephaseerror．Finally，theprocessedresultsofthecollecteddatasetvalidatethisapproachinspotlightSARimagery．KeyWords：fastfactorizedback—projection(IFFBP)；pseudopolar

7、coordinates；Fouriertransformpairs；phasegradientautofocus；motioncompensation后向投影(Back—Projection，BP)n]的本质是天线相位阵列沿特定方向的波束形成[3]．后向投影算法不但适用于线性或非线性航迹，而且重构的图像不存在波前弯曲和几何形变．快速分解后向投影(FastFactorizedBack-Projection，FFBP)算法[4是后向投影算法的快速实现，除了具备上述优势之外，快速分解后向投影算法最显著的特点就是大幅

8、降低了运算量．然而在存在运动误差的情况下，这种通过积分实现方位聚焦的方式会导致后向投影算法和快速分解后向投影算法无法结合自聚焦进行运动补偿【6]，原因如下：①运动误差引起的图像散焦不沿方位向；②图像域和距离压缩相位历程域(以下简称相位历程域)之间的傅里叶变换对(FourierTransformPairs，FTP)关系不存在．因此，如何使用快速分解后向投影算法进行自聚焦处理收稿日期：2013—06-0