基于chirp-z變換的斜視FMCW-SAR非線性尺度變換算法

于彬彬 劉 暢 王巖飛

①(中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所 北京 100190)

②(中國(guó)科學(xué)院研究生院 北京 100039)

1 引言

隨著SAR技術(shù)的高速發(fā)展，SAR小型化的需求越來越迫切。小型SAR技術(shù)的難點(diǎn)在于載荷體積和重量的控制。對(duì)于傳統(tǒng)脈沖體制的SAR系統(tǒng)，發(fā)射機(jī)的瞬時(shí)功率較高，相應(yīng)的硬件的體積和重量較大，很難小型化。調(diào)頻連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar,FMCW-SAR)的開發(fā)與應(yīng)用解決了上述問題[1－3]，F(xiàn)MCW-SAR 的發(fā)射信號(hào)為連續(xù)波信號(hào)，因此和傳統(tǒng)脈沖體制的SAR系統(tǒng)相比，發(fā)射機(jī)的瞬時(shí)功率較小，發(fā)射機(jī)的體積與重量也相應(yīng)降低。

FMCW-SAR與傳統(tǒng)脈沖SAR回波信號(hào)在距離向略有不同，但成像算法類似。FMCW-SAR的成像算法包括距離多普勒算法(Range-Doppler Algorithm,RDA)[4]、頻率尺度變換算法(Frequency Scaling Algorithm,FSA)[5]、距離徙動(dòng)算法(Range Migration Algorithm,RMA)[6]等。RDA是基本成像算法，運(yùn)算量小但成像精度低；RMA是精確成像算法，但其實(shí)際成像精度取決于插值運(yùn)算的精度，成像精度越高，則運(yùn)算量越大。相比而言，F(xiàn)SA的特點(diǎn)介于兩者之間，其核心思路是在多普勒域進(jìn)行線性頻率尺度變換，較為精確地校正距離徙動(dòng)[7]。與FSA原理類似，chirp-z變換方法也是一種通過引入線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行線性尺度變換的算法，其原理稍有不同，但處理信號(hào)的結(jié)果是一致的[8]。

當(dāng)FMCW-SAR工作在斜視模式時(shí)，回波信號(hào)在多普勒域形成的距離徙動(dòng)項(xiàng)具有非線性的形式。原始的FSA和chirp-z算法只能對(duì)該距離徙動(dòng)項(xiàng)進(jìn)行線性校正，該校正僅對(duì)場(chǎng)景中心處的點(diǎn)目標(biāo)是精確的，距場(chǎng)景中心線越遠(yuǎn)，其校正誤差越大，最終的聚焦效果也越差。

文獻(xiàn)[9]提出了一種斜視SAR改進(jìn)FS算法，該算法對(duì)去斜率接收的回波信號(hào)進(jìn)行處理，可以直接應(yīng)用于FMCW-SAR。……