一种改进的斜视SAR运动补偿波数域算法VIP免费

第31卷第1期电子与信息学报Vol.31No.12009年1月JournalofElectronics&InformationTechnologyJan.2009一种改进的斜视SAR运动补偿波数域算法谭鸽伟邓云凯(中国科学院电子学研究所北京100190)摘要：准确的运动补偿是高分辨率机载SAR成像的关键。为了获得高质量的斜视SAR图像，该文详细研究了用改进的波数域算法处理带有运动误差的斜视SAR数据，提出了一种改进的斜视SAR运动补偿波数域算法，并用该算法进行了点目标仿真和对原始数据成像，结果表明，该算法对处理带有运动误差的斜视SAR数据有很好的效果。关键词：合成孔径雷达；波数域算法；改进的波数域算法(EWD)；运动补偿(MOCO)；斜视EWD中图分类号：TN958文献标识码：A文章编号：1009-5896(2009)01-0156-04AKindofMethodofExtendedWavenumberDomainAlgorithmforSquintSARMotionCompensationTanGe-weiDengYun-kai(TheInstituteofElectronics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China)Abstract:Accuratemotioncompensationisakeyissueforhigh-resolutionairborneSARimaging.Inordertoattainhigh-qualitysquintSARimages,itisdetailedlydiscussedthatExtendedWavenumberDomain(EWD)algorithmcombinestwo-stepmotioncompensationtechniqueprocessingsquintSARdataaffectedbymotionerrorinthepaper，akindofmethodofsquintEWDalgorithmisputforward,simulationandrealSARdataprocessingresultswiththismethodaregiventoprovethefeasibilityofsuchalgorithm.Keywords:SyntheticApertureRadar(SAR);Wavenumberdomainalgorithm;ExtendedWavenumberDomain(EWD)algorithm;MOtionCOmpensation(MOCO);SquintEWD1引言为了获得高质量的SAR图像，对由天线相位中心运动造成的相位误差所做的运动补偿是必须的[1]。由于现代SAR一直向着两维高分辨率方向发展，因此SAR成像算法要求能处理具有大带宽和长合成孔径时间的信号[2,3]，即使这些信号带有运动误差。传统的波数域算法(CWD)的结构决定了精确的运动补偿技术不能应用到它的算法流程中。在两步运动补偿技术中，运动补偿分为一次运动补偿(不依赖距离)和二次运动补偿(依赖距离)，前者可以在距离压缩前也可以在距离压缩后进行，而后者必须在距离压缩和距离徙动校正完成，且方位向还未聚焦时进行。传统的波数域算法在二维波数域通过Stolt变换完成距离徙动校正的同时也完成了方位聚焦，因此它不能和距离依赖的运动补偿结合[4]。Chirp-Scaling(CS)算法避免了插值，是一种高效的成像算法，它能和两步运动补偿技术结合[5]，广泛应用于机载SAR数据的处理中，由于CS算法的二次距离压缩没有考虑空变性，所以在处理高斜视角和大孔径的SAR数据中有很大的局限性。2007-07-02收到，2007-10-14改回文献[4]提出的改进的Stolt变换，打开了波数域算法不能和两步运动补偿结合的桎梏，本文在此基础上提出了一种改进的斜视SAR运动补偿波数域算法(斜视EWD算法)，通过两次改进的Stolt变换把距离弯曲校正和距离走动校正分开，并结合两步运动补偿完成对斜视SAR数据的运动误差的校正，为带有运动误差的斜视SAR数据处理提供了一种很有前景的方法，文中给出了算法步骤，仿真结果和真实SAR数据处理结果。2雷达回波模型和相位特性测绘带中点目标的回波可简化表示为{}000022/(,,)(,)rect4exp{(2/)}exprtrcrdsstrsrrjKtrcjστππλ⎛⎞−⎟⎜−=⎟⎜⎟⎜⎝⎠⋅−−−22200()rrvss=+−其中00(,)srσ是目标地面反射系数，s是载机的飞行时间，0s是地面目标对应的方位时间，rect()是雷达发射的线性调频信号的包络，τ是时宽，rK是调频率，v是载机的前向速度，r是APC到目标的斜距，0r是目标到载机航迹的最近距离。利用驻留相位原理，将信号变换到二维频域，得到信号的二维频谱为第1期谭鸽伟等：一种改进的斜视SAR运动补偿波数域算法157{}0000(,,)(,)rectexp(,,)rararrfRDffrCsrjffrBσψ⎛⎞⎟⎜⎟=−⎜⎟⎜⎟⎜⎝⎠(1)2220004(,,)12rraarrfrffffrKfvπλψπλ⎛⎞⎛⎞⎟⎜⎟⎜⎟=−−+−⎜⎟⎜⎟⎟⎜⎜⎟⎝⎠⎜⎝⎠(2)其中af是方位向频率，rf是距离向频率，0(,,)arffrψ是相位函数，C是复常数。为了与两步运动补偿技术结合，相位...