合成孔径雷达成像算法的研究

周学军

【摘要】 合成孔径雷达是一种抗干扰能力强，成像效果好的新型雷达，广泛应用在军事领域，具有非常重要的作用，随着经济的发展将逐步应用的其它领域，前景广阔。针对合成孔径雷达的成像算法研究一直是雷达成像算法研究的重点，本文主要研究了合成孔径雷达成像的距离—多普勒成像算法、双战合成孔径雷达的成像算法以及调频连续波合成孔径雷达成像算法，通过对这三种合成孔径雷达算法的研究，总结了三种合成孔径雷达成像算法的特点和优点，为以后的雷达成像算法提供了借鉴。

【关键词】 合成孔径 雷达成像 算法研究

引言：合成孔径雷达具有分辨能力好、抗干扰能力强、能够全时段观测的特点，这就使得合成孔径的雷达能够广泛应用于很多领域，并发挥着十分重要的作用。因此，研究合成孔径雷达成像算法就十分必要了，由于传统的合成孔径雷达成像的算法存在这一定的缺陷，因此，要研究出合成孔径雷达成像的新算法，从而使合成孔径雷达的成像更加准确，为以后合成孔径雷达的广泛应用提供基础，也希望能够使合成孔径雷达的优点更加突出。

一、SAR成像的距离—多普勒成像算法

距离—多普勒成像算法是比较基础的合成孔径雷达成像算法，这种算法的直观性较强，广泛应用于多种合成孔径雷达的算法中，是由时域算法演变而来的。距离多普勒算法又称RD算法，其基本的原理是将二维的处理分解成为两个相级联的一维处理，在对相位进行计算时只考虑一次项，然后将距离压缩后的数据沿方位向作FFT，变化到距离多普勒域，最后完成距离迁移校正和方位向压缩。

距离—多普勒成像算法的步骤主要分三步：首先是距离向压缩，其实也就是一个匹配滤波器。其次是距离迁移校正，也就是在距离向压缩后进行菲涅尔近似，从而得到一个现行调频信号，这时，回波的相位已经与距离无关，只需对距离单元校正就可对回波历程曲线进行方位向压缩最后进行方位向压缩，信号沿方位向的轨迹由曲线编程直线，这时方位向压缩就成为了一维，与距离向压缩一致，直接利用匹配滤波即可实现方位向压缩。最后，生成图像。

二、双站SAR的成像算法

双站合成孔径雷达成像算法是以单站合成孔径雷达成像算法为基础的算法研究，单站合成孔径雷达成像已经对成像的空间几何模型和信号模型、距离历程、时域和频域的点目标回波冲激相应等基础性的问题进行了详细而充分的研究，双站合成孔径雷达成像算法将针对SAR的二维频谱的求解问题等进行分析研究，从而得到一个统一的结论。双站SAR的点目标响应二维频谱有单站项和双站项两部分组成。而单站项和单站SAR二维频谱的形式相似，双站项受到受到平台集合结构的影响较大，成像容易出现较为严重的散焦现象。

双站SAR的回波信号在距离向和方位向上都应用了驻定相位原理进行分析，具体算法步骤可以总结为：1、在距离向进行FFT，将信号变换到距离频率域。2、在距离频率域中对距离向进行压缩。3、在距离向进行IFFT，将信号变换到距离时域。4、在时域进行线性相位的去除操作。5、进行NLCS操作。6、在方位向进行FFT，将信号变换到多普勒域。7、进行校正工作。8、使用匹配滤波器进行方位向压缩。9、进行方位向IFFT，将信号转换到二维时域。

三、调频连续波SAR成像算法

调频连续波SAR算法是一种新的成像算法，以锯齿波为例研究其基本原理，线性调频连续波的发射信号与回波信号进行混频，混频后，经过低通滤波器得到去调频后的中频回波信号。然后进行距离压缩，解调频的线性调频信号的距离压缩可以通过对差频信号进行傅里叶变换来完成，差频信号在距离频率域中，目标信号的距离频率存在一定的延时，最后经过RVP滤波器输出时域。完成距离压缩后，需对压缩信号进行方位壓缩。与脉冲体制的SAR相似，在方位向上也可以将信号金思维线性调频信号，用匹配滤波器进行方位向上的压缩。压缩完成后，要对多普勒域距离变化进行校正，通过匹配滤波器将信号变换为二维。最后，将距离向和方位向都完成压缩后，得到最后的SAR成像结果。随着人们对雷达成像的关注度越来越高，调频连续波SAR成像算法为合成孔径雷达成像算法的研究提供了一定的研究价值。

结束语：合成孔径雷达成像算法一致是合成孔径雷达研究的重点问题之一，针对一系列的合成孔径雷达成像算法，重点研究了距离—多普勒算法、双站合成孔径雷达成像算法、调频连续波合成孔径雷达成像算法，通过对这三种合成孔径雷达成像算法的分析和研究，找出了这三种算法的成像原理和基本成像算法，这些算法都将为合成孔径雷达成像算法的研究提供一定的参考，结合不同算法的特点和对信号的处理方法，研究新型的合成孔径雷达成像算法，为以后合成孔径雷达成像算法的优化奠定基础。

参 考 文 献

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