斜視圓跡環(huán)掃SAR模式特性分析及成像方法

廖 軼,楊澤民,邢孟道,保 錚,包 敏

(1.西安電子科技大學(xué)雷達(dá)信號(hào)處理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西西安 710071; 2.西安電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院,陜西西安 710071)

斜視圓跡環(huán)掃SAR模式特性分析及成像方法

廖 軼1,楊澤民1,邢孟道1,保 錚1,包 敏2

(1.西安電子科技大學(xué)雷達(dá)信號(hào)處理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西西安 710071; 2.西安電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院,陜西西安 710071)

圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)是一種通過增加方位掃描速度來實(shí)現(xiàn)快速大場(chǎng)景成像的新型合成孔徑雷達(dá)成像模式.相比于常見的正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá),斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)由于其獨(dú)特的觀測(cè)角度,擁有正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)所不具備的觀測(cè)優(yōu)勢(shì).但是,現(xiàn)有的正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)信號(hào)特性分析方法以及成像技術(shù)已不再適用于斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá).針對(duì)此問題,結(jié)合斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),建立了回波距離模型,并進(jìn)一步分析了方位掃描速度、多普勒特性及方位分辨率等參數(shù),從中揭示了斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)和經(jīng)典直線模式之間的內(nèi)在聯(lián)系,給出了適用于斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的成像算法.

合成孔徑雷達(dá);斜視圓跡環(huán)掃;多普勒參數(shù);二維頻譜

合成孔徑雷達(dá)[1-7]因其全天時(shí)、全天候以及遠(yuǎn)作用距離等優(yōu)勢(shì)而受到廣泛的關(guān)注,并被運(yùn)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)探究等各個(gè)領(lǐng)域.隨著合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)的發(fā)展,近年來圓跡合成孔徑雷達(dá)(CSAR)由于其獨(dú)特的成像模式而逐漸成為一個(gè)研究的熱點(diǎn)[8].

圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)[9-10]通過使雷達(dá)平臺(tái)作圓軌跡巡航運(yùn)動(dòng)來提高方位向掃描速度,能夠?qū)崿F(xiàn)在較短的時(shí)間內(nèi)獲得大范圍場(chǎng)景觀測(cè)的效果,這是傳統(tǒng)直線條帶合成孔徑雷達(dá)所不具備的特點(diǎn).因此,圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)在許多特定的場(chǎng)合下具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)并擁有廣闊的應(yīng)用前景,例如快速?gòu)V域戰(zhàn)場(chǎng)偵查、掩埋物體探測(cè)等.但是,現(xiàn)有的文獻(xiàn)大多關(guān)注于正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá).“正側(cè)視”圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)指的是其波束指向始終朝背離圓心方向并與飛行速度方向垂直,即波束中心射線始終落在垂直于平臺(tái)速度矢量并包含雷達(dá)天線和圓心的平面內(nèi).由于其天線方向固定(垂直于速度方向),導(dǎo)致目標(biāo)后向散射信息的獲取受到固定角度的限制.

與此不同的是,“斜視”圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)被定義為天線波束方向以一個(gè)固定的斜視角朝圓周外照射而并不垂直于飛行速度方向.斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)(squint CSSAR)通過調(diào)整雷達(dá)波束的斜視角可以獲得所需的地面目標(biāo)特定入射角的后向散射特性信息,具有極高的工程應(yīng)用價(jià)值,值得深入研究.但是,現(xiàn)有的信號(hào)特性分析方法和成像技術(shù)已不再適用于斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá).因此,筆者從斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的幾何模型入手,推導(dǎo)了斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的斜距等效模型和回波模型,重點(diǎn)就其方位掃描速度、多普勒性能參數(shù)以及方位分辨率等進(jìn)行了討論,并與正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)和經(jīng)典直線合成孔徑雷達(dá)成像模式進(jìn)行了對(duì)比分析,揭示了它們之間的內(nèi)在聯(lián)系.之后就斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的斜距模型進(jìn)行了詳細(xì)的論證分析,并以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)了斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的二維頻譜以及相應(yīng)的成像處理算法.

1 斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)空間幾何模型

1.1 空間幾何模型

圖1為斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)空間幾何模型示意圖.如圖所示,飛行平臺(tái)在某一高度處以O(shè)′點(diǎn)為圓心,ra為半徑進(jìn)行圓形軌跡勻速巡航運(yùn)動(dòng),飛行的角速度為ω,天線的指向朝遠(yuǎn)離圓心的方向.不同于正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的是,斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)雷達(dá)波束存在一個(gè)斜視角θ0,即QM與QP之間的夾角,而斜視角在地面的投影為θsq;波束指向斜向下方的中心視角為θL,即在QNP平面內(nèi)波束QP與鉛直高度QN之間的夾角.由幾何關(guān)系可知,這3個(gè)角度之間存在如下關(guān)系:

圖1 斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)空間幾何模型示意圖

1.2 距離模型及回波模型

假設(shè)在tm=0時(shí)刻,雷達(dá)平臺(tái)處于Q點(diǎn),波束中心照射目標(biāo)點(diǎn)為P,P點(diǎn)的坐標(biāo)為(ra+R0sinθLcosθsq,R0sinθLsinθsq,0),其中R0為波束中心時(shí)刻雷達(dá)與目標(biāo)點(diǎn)之間的距離.假設(shè)雷達(dá)在t時(shí)刻的坐標(biāo)為(racos(ωtm),rasin(ωtm),H),則點(diǎn)目標(biāo)的瞬時(shí)斜距表達(dá)式為

由于斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的特有工作模式,其斜距近似需要展開到三次項(xiàng),常用的二次近似斜距已經(jīng)不能滿足其成像指標(biāo)的需求.具體的定量分析將在第3節(jié)中展開討論.

假設(shè)發(fā)射信號(hào)為線性調(diào)頻(LFM)信號(hào),其調(diào)頻率為γ,脈沖寬度為Tp,則目標(biāo)回波信號(hào)可以寫成

2 斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)性能分析

2.1 方位掃描速度

值得指出的是,與正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)相比,斜視情況下的圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)在許多參數(shù)的表示式上都有所不同.下面就各參數(shù)性能逐一進(jìn)行討論.

正是由于方位向掃描速度高,才使得圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)在較短的時(shí)間內(nèi)獲得了更大的方位場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)了快速?gòu)V域成像,因而其方位向掃描速度是一個(gè)十分重要的參數(shù).在正側(cè)視情況下的圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)中,方位掃描速度是一個(gè)與掃描半徑和角速度有關(guān)的參數(shù),其表達(dá)式vs=ωrp,其中ω為角速度,rp為掃描半徑(即點(diǎn)目標(biāo)到圓心的斜距在地面上的投影).

而在斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)中,因斜視角的存在使得其方位掃描速度的表達(dá)式較正側(cè)視情況不同,圖2為斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)幾何模型俯視圖.如圖2(a)所示,針對(duì)成像場(chǎng)景中的某一點(diǎn)目標(biāo)P,假設(shè)當(dāng)雷達(dá)波束照射到該點(diǎn)目標(biāo)時(shí),飛行平臺(tái)的瞬時(shí)速度為va,方向與此時(shí)的飛行半徑OQ垂直,而QP與OX的方向之間存在θsq的夾角,與正側(cè)視時(shí)兩者在同一直線上不同.此時(shí),在P點(diǎn)的方位向掃描速度vs=ωr′p,r′p為OP的距離,即P點(diǎn)到圓心的斜距在地面的投影,具體數(shù)值可以通過余弦定理計(jì)算獲得,而掃描的速度方向與OP垂直,與雷達(dá)的瞬時(shí)速度方向不同.vs的具體表達(dá)式為

圖2 斜視環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)方位掃描速度示意圖

進(jìn)一步考慮當(dāng)飛機(jī)以圓形軌跡繞行一周后而形成的一個(gè)以O(shè)A為內(nèi)徑,OB為外徑的環(huán)形成像區(qū)域,如圖2(b)所示.由于斜視角的影響,其環(huán)形成像區(qū)域的寬度(即內(nèi)外徑差)為BC,而不是雷達(dá)波束所照射的寬度AB.事實(shí)上,位于A點(diǎn)和B點(diǎn)處的掃描速度分別與各自到O點(diǎn)的連線垂直,故兩者的速度方向并不相同,這也是一個(gè)與正側(cè)視情況不同的地方,但從整體上看,這對(duì)成像并無太大影響.

2.2 多普勒參數(shù)性能

(1)距離走動(dòng)率 距離走動(dòng)率ζRWR表示單位時(shí)間點(diǎn)回波的距離走動(dòng)增量,可以通過斜距展開式的一次項(xiàng)變化率得到,即

其中,va=ωra,為載機(jī)速度.可見斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的距離走動(dòng)率與直線軌跡條帶合成孔徑雷達(dá)的距離走動(dòng)率在形式上相同.

(2)多普勒中心頻率 多普勒中心頻率即波束中心射線指向點(diǎn)目標(biāo)時(shí)的回波瞬時(shí)多普勒.對(duì)于斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá),其多普勒中心頻率為

與距離走動(dòng)率相同,在斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)中,其多普勒中心頻率表達(dá)式與直線條帶合成孔徑雷達(dá)的相同.

(3)多普勒調(diào)頻率(tm=0時(shí)刻)

從式(9)中可以看出,如果令斜視角θsq=0,則式(9)便退化成正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的多普勒調(diào)頻率表達(dá)式如果進(jìn)一步考慮將角速度ω降低為0,飛行軌跡從圓形變?yōu)橹本€,則圓跡環(huán)掃模式便完全轉(zhuǎn)化成直線條帶模式而當(dāng)環(huán)掃角速度ω→0并保留斜視角θ0時(shí),將得到經(jīng)典斜視條帶模型下的多普勒調(diào)頻率表達(dá)式.因此從某種角度來說,直線條帶模式和正側(cè)視圓跡環(huán)掃模式可以看成是斜視圓跡環(huán)掃模式的一個(gè)特殊情況.

2.3 方位分辨率性能

以上討論了斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的多普勒參數(shù)性能,下面就其方位分辨率性能進(jìn)行分析.與經(jīng)典條帶式合成孔徑雷達(dá)成像相比,圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)在距離向分辨率特性相同,但是由于圓跡飛行的原因,不同的方位位置處的方位向均不相同,因此方位向的分辨率特性較直線條帶模式有所不同.正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的方位向始終與距離向垂直,而斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)由于斜視角的存在,方位向與距離向之間呈一定的夾角.下面將對(duì)斜視條件下的圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的方位分辨率進(jìn)行分析.

首先計(jì)算在方位積累時(shí)間Td內(nèi)所產(chǎn)生的多普勒頻寬,由式(9)可以得到合成孔徑時(shí)間內(nèi)的多普勒帶寬為

其中,Td為方位積累時(shí)間.斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的方位分辨率為

同理,若令航行角速度和斜視角為零,斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的方位分辨率表達(dá)式將退化成經(jīng)典條帶和正側(cè)視圓跡環(huán)掃模式下的表達(dá)式形式.因而從多普勒參數(shù)和方位分辨率的分析中可以看出,相比于正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)和經(jīng)典條帶模式,斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)是一種更為通用的成像模式.各參數(shù)的計(jì)算均可以由傳統(tǒng)模式推廣得到.

3 斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)成像算法

3.1 近似斜距分析

在合成孔徑雷達(dá)成像算法的設(shè)計(jì)中,二維頻譜解析表達(dá)式的有效獲得顯得極為重要.在推導(dǎo)回波信號(hào)二維頻譜的過程中,斜距近似階次的合理選取是成像算法有效性的保障.近似階次如果太低,將會(huì)使目標(biāo)出現(xiàn)一定程度的散焦,導(dǎo)致成像質(zhì)量下降;而一味地提高階次雖能保證聚焦效果,但多余的高次項(xiàng)計(jì)算將增加系統(tǒng)的運(yùn)算復(fù)雜度和運(yùn)算負(fù)擔(dān).所以,需要在保證成像質(zhì)量的前提下,選取足夠的斜距近似階次來達(dá)到有效成像的目的.

在正側(cè)視的圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)成像中,由于斜視角為零,故而奇次項(xiàng)的系數(shù)均為0.在一般的參數(shù)條件下,2階的斜距近似模型已足以滿足成像質(zhì)量的要求.但在斜視情況下,奇次項(xiàng)并不為零,需要將由圓跡飛行而引入的高次項(xiàng)考慮在內(nèi).現(xiàn)利用一組典型參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,分析斜視情況下的圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)斜距近似誤差.

根據(jù)合成孔徑雷達(dá)的性質(zhì)可知[11],當(dāng)所得到的雙程斜距近似誤差小于λ8時(shí),可以認(rèn)為對(duì)成像質(zhì)量沒有影響,故而能夠滿足此條件的最小近似階次就是所需要得到的近似階次.

假設(shè)雷達(dá)飛行參數(shù)H=2500 m,va=100 m/s,ra=4000 m,θL=30°,投影地斜視角θsq=30°,目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)為(5 250,721.69,0),雷達(dá)波長(zhǎng)為0.1 m.圖3所示為在方位積累時(shí)間里目標(biāo)斜距的2階近似誤差和3階近似誤差.可以清晰地看出,2階近似誤差在邊緣處最大值約為0.14 m,大于波長(zhǎng)的1/8,而3階近似誤差最大值約為6.5 mm,遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的1/8.因而說明對(duì)于斜視條件下的圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá),采用3階的斜距近似已足夠滿足成像質(zhì)量的要求,無須進(jìn)行更高階次的近似.

3.2 斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)二維頻譜推導(dǎo)

從以上的分析可知,由于圓形軌跡飛行和斜視角的引入所帶來的高階奇次項(xiàng)的影響在斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)成像中不可忽略,這也是在經(jīng)典條帶模式和正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)模式成像中無須考慮的問題,同時(shí)也導(dǎo)致了在斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)中難以通過傳統(tǒng)的駐相點(diǎn)法(Principle of Stationary Point,POSP)來推導(dǎo)回波信號(hào)的二維頻譜.因此,筆者選擇通過級(jí)數(shù)反演[12-13]的方法來獲取信號(hào)的二維頻譜,為進(jìn)一步得到有效的成像算法進(jìn)行準(zhǔn)備.

圖3 斜距近似誤差分析

首先對(duì)式(5)所示信號(hào)進(jìn)行距離快速傅里葉變換至距離頻域,得

其中,fr為距離頻率,fc為載波頻率.對(duì)式(12)進(jìn)行方位快速傅里葉變換,并利用級(jí)數(shù)反演法進(jìn)行推導(dǎo),可以得到回波信號(hào)的二維頻域表達(dá)式為

其中,fa為方位頻率.對(duì)式(13)保留fa的三次及以下相位,則目標(biāo)回波信號(hào)的二維頻譜可以寫成

其中的相位項(xiàng)φ(fr,fa)為

從式(15)中可以看出,在表達(dá)式中斜距展開的三次項(xiàng)k3在推導(dǎo)的二維頻譜中得以體現(xiàn),說明該頻譜考慮了由于斜視和圓跡飛行所引入的高階奇次項(xiàng),適合于斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的成像處理.

3.3 成像處理算法

對(duì)于斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá),在成像處理中應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方位分塊處理.結(jié)合模式本身的特點(diǎn)和式(14)所得到的二維頻譜,可以選擇使用距離多普勒算法對(duì)塊數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.首先將分塊回波數(shù)據(jù)通過二維快速傅里葉變換至二維頻域;然后補(bǔ)償由圓弧軌跡所帶來的高階相位誤差,再對(duì)處理后的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行徙動(dòng)校正和距離向脈沖壓縮;之后將數(shù)據(jù)變換至距離多普勒域進(jìn)行方位向脈沖壓縮,實(shí)現(xiàn)方位向的聚焦;最后進(jìn)行方位逆快速傅里葉變換,完成塊數(shù)據(jù)的成像處理.在塊數(shù)據(jù)的成像處理完成后,通過幾何校正和圖像拼接完成最終的成像處理.值得說明的是,由于高階奇次項(xiàng)的影響,斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的二維頻譜將不同于文獻(xiàn)[9]的二維頻譜,因而在處理中需要對(duì)其先進(jìn)行高階相位補(bǔ)償,去除圓弧軌跡所引入的高階項(xiàng)[14].其他關(guān)于幾何校正和圖像拼接的具體內(nèi)容與正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的處理方式相似,可參考文獻(xiàn)[9],這里不再贅述.相應(yīng)的算法流程如圖4所示.

圖4 算法流程圖

4 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1 仿真參數(shù)

為了驗(yàn)證筆者所提模式成像的可行性,對(duì)設(shè)定的點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行回波數(shù)據(jù)仿真以及成像處理,具體的仿真參數(shù)見表1.

表1 雷達(dá)參數(shù)

表1中,Tp代表信號(hào)脈沖寬度,λ為波長(zhǎng),H為載機(jī)高度,va為飛機(jī)飛行速度,ra為圓周巡航運(yùn)動(dòng)半徑,B為發(fā)射信號(hào)帶寬,fs為距離向采樣率,FPR為脈沖重復(fù)頻率.

4.2 仿真成像結(jié)果

在仿真實(shí)驗(yàn)中,分別采用2階斜距近似模型和筆者提出的3階斜距近似模型對(duì)斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)點(diǎn)目標(biāo)仿真回波數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理,并將處理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,如圖5和圖6所示.圖5為使用2階近似斜距模型對(duì)點(diǎn)目標(biāo)的成像效果,圖6則是采用筆者所推導(dǎo)的方法得到的點(diǎn)目標(biāo)成像結(jié)果.對(duì)比圖5(a)和圖6(a)兩種方法得到的各自二維等高線圖,可以看出2階斜距近似模型所引入的相位誤差大于π/4,缺少足夠的高階信息,造成主瓣展寬,左右不對(duì)稱,圖像扭曲,散焦嚴(yán)重,不能滿足成像質(zhì)量的要求.而通過筆者提出的方法得到的成像結(jié)果聚焦清晰,規(guī)則對(duì)稱,主旁瓣明顯分開,呈現(xiàn)出一個(gè)良好的“十”字形.而且從圖5(b)的2階斜距模型方位剖面圖中可以看出,其聚焦質(zhì)量較差,明顯出現(xiàn)了散焦,但在圖6(b)的方位剖面圖中,聚焦效果良好,呈現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的“sinc”函數(shù)分布.同時(shí)所得到的方位分辨率為0.595 m,與理論值0.593 m較為接近,進(jìn)而證明了多普勒參數(shù)和方位分辨率的推導(dǎo)以及二維頻譜和成像算法的正確性.通過對(duì)兩種斜距模型成像結(jié)果的對(duì)比,可以看出筆者提出的方法能夠精確地補(bǔ)償相位,避免了旁瓣出現(xiàn)非對(duì)稱現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)了精確聚焦,驗(yàn)證了筆者所提出的斜距近似模型的合理性和有效性.

圖5 2階斜距近似模型成像結(jié)果

圖6 筆者建立的模型成像結(jié)果

5 結(jié)束語

圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)作為一種新型的成像模式,能夠?qū)崿F(xiàn)快速大場(chǎng)景觀測(cè)成像,且觀測(cè)效率高,在某些應(yīng)用背景下較傳統(tǒng)的合成孔徑雷達(dá)模式有著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值.而斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)作為圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)最通用的形式,具有更強(qiáng)的工程實(shí)踐價(jià)值,在其參數(shù)性能分析、斜距近似及成像算法的推導(dǎo)上與正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)有著很大的不同.筆者從斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)模型出發(fā),建立了斜視條件下的幾何模型和等效距離模型,并就該模式的方位掃描速度、多普勒參數(shù)和方位分辨率等特性進(jìn)行了分析,說明了斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)使較傳統(tǒng)直線模式合成孔徑雷達(dá)和正側(cè)視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)具有更為廣義的條帶合成孔徑雷達(dá)成像模式.之后,針對(duì)斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)特性所需要的高階近似斜距模型進(jìn)行分析,推導(dǎo)了斜視圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)的二維頻譜并給出相應(yīng)的成像算法.最后,仿真實(shí)驗(yàn)及相應(yīng)的結(jié)果對(duì)比分析驗(yàn)證了筆者建立模式的可行性和成像算法的有效性.

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(編輯:郭 華)

Analysis of the characteristics of squint circular scanning SAR and its imaging method

LIAO Yi1,YANG Zemin1,XING Mengdao1,BAO Zheng1,BAO Min2
(1.National Key Lab.of Radar Signal Processing,Xidian Univ.,Xi’an 710071,China; 2.School of Electronic Engineering,Xidian Univ.,Xi’an 710071,China)

Circular scanning SAR(CSSAR)is a new mode for fast large area SAR imaging by increasing the azimuth scanning speed.The squint CSSAR possesses the advantages that the side-looking CSSAR does not have due to its unique observing direction.However,the available signal characteristic analysis and imaging method for side-looking CSSAR become questionable when applied to the squint CSSAR.This paper establishes the echo range model and analyzes several parameters such as azimuth scanning speed,Doppler characteristics and azimuth resolution according to the moving feature of squint CSSAR. Furthermore,the internal relationship between the squint CSSAR and the classical stripmap mode is revealed.The range approximation model as well as the corresponding imaging method is analyzed. Computer simulation results validate the conclusions and the imaging method.

synthetic aperture radar;squint circular scanning;Doppler parameter;two-dimensional spectrum

TN958.2

A

1001-2400(2014)01-0038-07

10.3969/j.issn.1001-2400.2014.01.008

2012-10-20 < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間:

時(shí)間:2013-09-16

國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金資助項(xiàng)目(61222108);國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61201284);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(k5051302013)

廖 軼(1988-),男,西安電子科技大學(xué)博士研究生,E-mail:fjsdfzly@126.com.

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1076.TN.20130916.0926.201401.49_004.html