大斜视FMCW-SAR波数域成像算法研究

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1、第3l卷第6期2012年12月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．3lNo．6Dec．2012大斜视FMCW—SAR波数域成像算法研究+贺柏森(北京跟踪与通信技术研究所·北京·100094)摘要：结合FMCw(调频连续波)技术，可有效降低SAR(合成孔径雷达)的质量、成本，同时保证合成孔径雷达成像的二维高分辨率优势。针对大斜视工作模式下的FMCw～sAR成像，推导了FMcw—sAR的信号模型和波数域解析表达，分析了FMCw—sAR信号的多普勒特性，提出一种FMcw—SAR波数域成

2、像算法。算法首先对多普勒偏移相位进行补偿，然后通过插值实现距离徙动的校正，最后进行二维逆傅里叶变换得到高精度成像结果。该方法可以在大斜视条件下获得理想的聚集成像性能，仿真实验对此进行了验证。关键词：调频连续波；合成孔径雷达；波数域；大斜视中图分类号：V556．6文献标志码：A文章编号：1674—5620(2012)06一0037一04WaVeNumberDomainImagingforHighSquintFMCW-SARH上=Bosen(BeijingInstituteofTrackingandTelecommunlcations

3、Techn0109y·Beijlng100094)Abstract：FMCW(FrequencyModulationContinuousWave)techn0109ycanbeemployedtoeffectiVelyreducetheweightandcostofSAR(SyntheticApertureRadar)whileretainingthetwodimenslonalhighresolutionadVantageofSARimaging．ThesignalmodelofFMCW—SARandtheanalyticale

4、xpressionsinthewaVenumberdomainarede—ductedforFMCW—SARimaginginhighsquintoperationmode．FollowinganalysisoftheDopplercharacteristicsofFMCW—SARsignals，awavenumberdomainimagingalgorithmisproposed．WithDopplershiftcompensation，interpolationforrangealignmentandtwo—dimensi。n

5、inverseFouriertransform，highresolutionimagingisobtainedwiththealgorithmunderhighsquint．SimulationresultverifiesitseffectiVenessandhighaccuracy．Keywords：FrequencyModulationContinuousWave(FMCW)；SyntheticApertureRadar(SAR)；waVenumberdo—main；highsquintO引言SAR(合成孔径雷达)具有全天候、

6、全天时、远距离提供高分辨率雷达图像的工作特点，在军用和民用领域都具有非常重要的价值。常规的SAR采用脉冲体制，脉冲雷达构造复杂、体积较大、成本昂贵，同时由于系统质量、功耗、成本等因素的制约，对适装平台的要求也较苛刻。相比而言，FMCw(调频连续波)雷达具有体积小、重量轻、造价低的优点，与SAR技术的结合促成便捷低成本的短程高分辨成像雷达的诞生。配合现代小型化无人机平台，FMCW—SAR可实现灵活的战术侦察任务，近年来受到国内外广泛重视。SAR通常工作于正侧视方式，即发射波束指向垂直于平台运动方向。大斜视SAR具有区外探测能力，在国

7、境侦察、战场侦察等领域中发挥着重要的作用。然而在大斜视角情况下，许多常规的SAR成像算法引入的近似误差较大，难以得到理想的成像结果。因此对大斜视情况下FMCwSAR成像算法开展研究具有重要现实意义。1斜视SAR成像模型图1为载机斜视工作时的模型，雷达工作在斜视条带模式，载机沿航线直线匀速运动(速度为V)，天线指向斜视角为妒。设发射信号为*收稿日期：2012一06—20；修回日期：2012一08一03作者简介：贺柏森(1986一)，男，硕士，助理工程师，主要研究方向为航天测控；E—mail：hebosen@163．com38飞行器测

8、控学报第31卷图1斜视SAR成像模型F蟾．1Squint_SARmodels(f，￡。)一rect(；，_)exp[歹27c(，c￡+去y￡2)]上O厶其中^为载波频率；T。为发射信号扫频周期；7为调频率；￡。为扫频起始时刻，即￡。=优T。，称为慢