基于時域去走動的任意構型雙站SAR成像算法

楊瀚濤

（西安郵電大學教務處，陜西西安,710121）

0 引言

合成孔徑雷達(SAR)具有全天候、全天時、遠距離、寬觀測帶、高分辨的特點，可以大大提高雷達的信息獲取能力，在軍事和民用放面均有重大實用價值。雙站合成孔徑雷達指的是發射站與接收站處于不同運動平臺的合成孔徑雷達系統，與單站SAR相比，雙站SAR具有隱蔽性好、抗干擾強、可獲得地物的非后向散射系數等諸多優點。比單站SAR獲取的信息更可靠、更豐富，系統也更安全。因此，近年來，雙站SAR已成為雷達研究的一個熱點課題。

目前單站SAR成像算法已經比較成熟,包括RD及其改進算法、Chirp-Scaling算法、波數域算法和極坐標算法等。與單站SAR系統相比，雙站SAR特別是任意構型雙站SAR成像算法的文獻較少，雙站SAR目標斜距歷程為收發斜距和的雙根號形式，用駐相點法很難得到其精確的多普勒域解析表達式,需要將單基地成像算法進行適當的改進來適應雙基地成像。

本文提出了一種將時域去走動和CS算法相結合的成像算法，分析了任意雙站SAR的幾何模型，針對雙站SAR回波的特殊性，首先在時域校正距離走動，然后在頻域校正距離彎曲，經過時域去走動處理后，距離向和方位向的耦合大大降低，最后借助CS算法的思想完成目標成像。仿真結果表明，該算法具有較高的精度，可滿足任意雙站SAR成像要求。

1 任意雙站SAR成像算法

圖1 任意雙站SAR幾何模型

機載雙站SAR的幾何構型如圖1所示，發射站沿AB方向飛行，接收站沿CD方向方向飛行分別為發射站和接收站的速度，P為場景中心點目標分別為零時刻發射站和接收站到P的距離,TRθθ、分別為發射站和接收站的斜視角。

由圖1可知，任意時刻mt，系統的瞬時斜距變化方程為

由于(1)式為雙根號和的形式，這里考慮對其在合成孔徑中心時刻處進行高階泰勒展開，有

其中

這里0R是中心斜距，1k是線性走動項(LRCM)，2k是線性調頻率，3k是高階相位。

假設發射站發射線性調頻信號，則接收站接收的回波基帶信號可寫為

由式(4)距離走動的表達式可知，校正距離走動的表達式為

其中

根據駐相點原理，將式(8)變換至距離時域方位頻域，可以得到

CS因子為：

根據上面的表達式，可以得出Chirp Scaling二次相位函數為：

距離壓縮，距離徙動校正的相位函數寫為

方位壓縮處理以及剩余相位項補償函數為

由以上論述可知，任意雙站SAR成像算法的流程圖如下：

圖2 算法流程圖

2 仿真分析

為了驗證本算法的正確性，下面對九點目標陣進行了仿真，仿真參數如表1所示，其中第5個點坐標為(0m,10000m),位于場景中心位置。目標點在X向間距均取100m，Y向上間距均取20m。

表1 SAR參數

圖4 雙站SAR單點目標成像仿真結果

圖3(a)為場景中心點目標的成像結果，圖3(b)、(c)分別為方位向脈沖響應和距離向脈沖響應的歸一化幅度圖。從圖3中可看到點目標圖像清晰，距離向和方位向壓縮曲線效果較好。

圖4為3x3點目標成像結果，可以看出，該算法在任意構型下均能取得較好的成像結果。從而驗證了該算法的正確性。

3 結論

本文提出了一種將時域去走動和CS算法相結合的任意構型雙站SAR成像算法，分析了其幾何模型，在時域校正距離走動，使得距離向和方位向的耦合大大降低，最后借助CS算法的思想完成目標成像。仿真結果表明，該算法具有較高的精度，可滿足任意雙站SAR成像要求。

圖3 雙站SAR單點目標成像仿真結果