合成孔徑雷達成像算法的研究

周學軍

【摘要】 合成孔徑雷達是一種抗干擾能力強，成像效果好的新型雷達，廣泛應用在軍事領域，具有非常重要的作用，隨著經濟的發展將逐步應用的其它領域，前景廣闊。針對合成孔徑雷達的成像算法研究一直是雷達成像算法研究的重點，本文主要研究了合成孔徑雷達成像的距離—多普勒成像算法、雙戰合成孔徑雷達的成像算法以及調頻連續波合成孔徑雷達成像算法，通過對這三種合成孔徑雷達算法的研究，總結了三種合成孔徑雷達成像算法的特點和優點，為以后的雷達成像算法提供了借鑒。

【關鍵詞】 合成孔徑 雷達成像 算法研究

引言：合成孔徑雷達具有分辨能力好、抗干擾能力強、能夠全時段觀測的特點，這就使得合成孔徑的雷達能夠廣泛應用于很多領域，并發揮著十分重要的作用。因此，研究合成孔徑雷達成像算法就十分必要了，由于傳統的合成孔徑雷達成像的算法存在這一定的缺陷，因此，要研究出合成孔徑雷達成像的新算法，從而使合成孔徑雷達的成像更加準確，為以后合成孔徑雷達的廣泛應用提供基礎，也希望能夠使合成孔徑雷達的優點更加突出。

一、SAR成像的距離—多普勒成像算法

距離—多普勒成像算法是比較基礎的合成孔徑雷達成像算法，這種算法的直觀性較強，廣泛應用于多種合成孔徑雷達的算法中，是由時域算法演變而來的。距離多普勒算法又稱RD算法，其基本的原理是將二維的處理分解成為兩個相級聯的一維處理，在對相位進行計算時只考慮一次項，然后將距離壓縮后的數據沿方位向作FFT，變化到距離多普勒域，最后完成距離遷移校正和方位向壓縮。

距離—多普勒成像算法的步驟主要分三步：首先是距離向壓縮，其實也就是一個匹配濾波器。其次是距離遷移校正，也就是在距離向壓縮后進行菲涅爾近似，從而得到一個現行調頻信號，這時，回波的相位已經與距離無關，只需對距離單元校正就可對回波歷程曲線進行方位向壓縮最后進行方位向壓縮，信號沿方位向的軌跡由曲線編程直線，這時方位向壓縮就成為了一維，與距離向壓縮一致，直接利用匹配濾波即可實現方位向壓縮。最后，生成圖像。

二、雙站SAR的成像算法

雙站合成孔徑雷達成像算法是以單站合成孔徑雷達成像算法為基礎的算法研究，單站合成孔徑雷達成像已經對成像的空間幾何模型和信號模型、距離歷程、時域和頻域的點目標回波沖激相應等基礎性的問題進行了詳細而充分的研究，雙站合成孔徑雷達成像算法將針對SAR的二維頻譜的求解問題等進行分析研究，從而得到一個統一的結論。雙站SAR的點目標響應二維頻譜有單站項和雙站項兩部分組成。而單站項和單站SAR二維頻譜的形式相似，雙站項受到受到平臺集合結構的影響較大，成像容易出現較為嚴重的散焦現象。

雙站SAR的回波信號在距離向和方位向上都應用了駐定相位原理進行分析，具體算法步驟可以總結為：1、在距離向進行FFT，將信號變換到距離頻率域。2、在距離頻率域中對距離向進行壓縮。3、在距離向進行IFFT，將信號變換到距離時域。4、在時域進行線性相位的去除操作。5、進行NLCS操作。6、在方位向進行FFT，將信號變換到多普勒域。7、進行校正工作。8、使用匹配濾波器進行方位向壓縮。9、進行方位向IFFT，將信號轉換到二維時域。

三、調頻連續波SAR成像算法

調頻連續波SAR算法是一種新的成像算法，以鋸齒波為例研究其基本原理，線性調頻連續波的發射信號與回波信號進行混頻，混頻后，經過低通濾波器得到去調頻后的中頻回波信號。然后進行距離壓縮，解調頻的線性調頻信號的距離壓縮可以通過對差頻信號進行傅里葉變換來完成，差頻信號在距離頻率域中，目標信號的距離頻率存在一定的延時，最后經過RVP濾波器輸出時域。完成距離壓縮后，需對壓縮信號進行方位壓縮。與脈沖體制的SAR相似，在方位向上也可以將信號金思維線性調頻信號，用匹配濾波器進行方位向上的壓縮。壓縮完成后，要對多普勒域距離變化進行校正，通過匹配濾波器將信號變換為二維。最后，將距離向和方位向都完成壓縮后，得到最后的SAR成像結果。隨著人們對雷達成像的關注度越來越高，調頻連續波SAR成像算法為合成孔徑雷達成像算法的研究提供了一定的研究價值。

結束語：合成孔徑雷達成像算法一致是合成孔徑雷達研究的重點問題之一，針對一系列的合成孔徑雷達成像算法，重點研究了距離—多普勒算法、雙站合成孔徑雷達成像算法、調頻連續波合成孔徑雷達成像算法，通過對這三種合成孔徑雷達成像算法的分析和研究，找出了這三種算法的成像原理和基本成像算法，這些算法都將為合成孔徑雷達成像算法的研究提供一定的參考，結合不同算法的特點和對信號的處理方法，研究新型的合成孔徑雷達成像算法，為以后合成孔徑雷達成像算法的優化奠定基礎。

參 考 文 獻

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