文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.233954
引用格式: 劉金升,,張朝暉,韓松. 基于逆距離徙動(dòng)校正的前視SAR成像算法[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,,2023,,49(11):153-159.
【引言】
合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一種高分辨率成像雷達(dá),。在資源調(diào)查,、海洋監(jiān)視,、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等遙感領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用[1]。前視SAR成像雷達(dá)可以對(duì)平臺(tái)前下方進(jìn)行成像,,在飛機(jī)輔助著陸,、地面搜尋有著廣泛應(yīng)用,隨著近年來(lái)自動(dòng)駕駛的發(fā)展,,前視成像雷達(dá)在汽車領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和商業(yè)價(jià)值,。
當(dāng)雷達(dá)處于前視狀態(tài)時(shí),平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)與天線主波束指向基本一致,,由平臺(tái)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻率變化近乎消失,,無(wú)法利用SAR成像方法進(jìn)行成像[2]。德國(guó)宇航局(DLR)最先提出了視景增強(qiáng)區(qū)域成像雷達(dá)(Sector Imaging Radar for Enhanced Vision,,SIREV)的前視SAR成像方法[3-4],,其工作原理是通過(guò)在平臺(tái)飛行方向的垂直方向線性排列一組天線陣元,通過(guò)切換接收回波的天線陣元,,等效為傳統(tǒng)側(cè)視SAR中“走?!蹦J健IREV系統(tǒng)中有“收發(fā)同置”和“收發(fā)分置”兩種工作模式[5],,“收發(fā)分置”工作模式的設(shè)計(jì)成本相對(duì)較低,,隨著多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)雷達(dá)的發(fā)展,,尤其基于線性調(diào)頻連續(xù)波(Frequency Modulated Continuous Wave ,,F(xiàn)MCW)的MIMO雷達(dá)技術(shù)越來(lái)越成熟,可以利用MIMO雷達(dá)等效出線性分布的“收發(fā)同置”的天線陣列[6-7],。本文以FMCW的前視陣列雷達(dá)作為研究對(duì)象,。
相較于傳統(tǒng)的側(cè)(斜)視SAR成像,前視SAR成像的合成孔徑由延切航跡分布的實(shí)孔徑天線陣張成,,由于實(shí)孔徑長(zhǎng)度受限,因此其只能利用方位向部分孔徑,,這點(diǎn)和掃描SAR(ScanSAR)中的單一Bust成像類似,,所以可以借鑒ScanSAR的相關(guān)算法[8]。由于方位天線為實(shí)天線,,近些年來(lái)不少學(xué)者從陣列天線的角度,,采用超分辨算法作為前視成像方案[9-11],該類算法可以實(shí)現(xiàn)前視雷達(dá)方位向的超分辨,,但該類算法通常需要多次迭代,,運(yùn)算量較大,不適用于實(shí)時(shí)成像,。
在前視SAR成像過(guò)程中,,由于其方位向調(diào)頻率隨距離空變,,方位壓縮后會(huì)造成圖像的扇形畸變[12]。此外,,隨著天線波束角的增加,,波束照射范圍內(nèi)的大部分目標(biāo)無(wú)法被景中心穿過(guò),采用對(duì)方位向補(bǔ)零的方式將天線孔徑擴(kuò)展到全孔徑又會(huì)增加處理的數(shù)據(jù)量,。
針對(duì)采用SAR成像算法方位壓縮后圖像扇形畸變的問(wèn)題,,提出了基于方位頻域逆距離徙動(dòng)校正(IRCMC)的前視成像方法。對(duì)距離壓縮后的回波信號(hào),,通過(guò)傅里葉變換到距離多普勒域進(jìn)行距離徙動(dòng)校正,,通過(guò)SPECAN的方法,將信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域進(jìn)行去斜壓縮后再變換到距離多普勒域,,然后通過(guò)逆距離徙動(dòng)校正,,將目標(biāo)校正回瞬時(shí)斜距的位置,最后通過(guò)坐標(biāo)映射完成成像,。
本文首先介紹了前視SAR的工作原理,,給出了FMCW體制下的回波方程,分析了前視SAR的回波特性,。給出該文提出的成像方法和算法流程圖,,最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的可行性。
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【作者信息】
劉金升1,,2,,張朝暉1,韓松1,,2
(1.中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院,,北京 100190;2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 電子電氣與通信工程學(xué)院,,北京 100049)