楊瀚濤

（西安郵電大學(xué)教務(wù)處，陜西西安,710121）

0 引言

合成孔徑雷達(dá)(SAR)具有全天候、全天時(shí)、遠(yuǎn)距離、寬觀測(cè)帶、高分辨的特點(diǎn)，可以大大提高雷達(dá)的信息獲取能力，在軍事和民用放面均有重大實(shí)用價(jià)值。雙站合成孔徑雷達(dá)指的是發(fā)射站與接收站處于不同運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)，與單站SAR相比，雙站SAR具有隱蔽性好、抗干擾強(qiáng)、可獲得地物的非后向散射系數(shù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。比單站SAR獲取的信息更可靠、更豐富，系統(tǒng)也更安全。因此，近年來，雙站SAR已成為雷達(dá)研究的一個(gè)熱點(diǎn)課題。

目前單站SAR成像算法已經(jīng)比較成熟,包括RD及其改進(jìn)算法、Chirp-Scaling算法、波數(shù)域算法和極坐標(biāo)算法等。與單站SAR系統(tǒng)相比，雙站SAR特別是任意構(gòu)型雙站SAR成像算法的文獻(xiàn)較少，雙站SAR目標(biāo)斜距歷程為收發(fā)斜距和的雙根號(hào)形式，用駐相點(diǎn)法很難得到其精確的多普勒域解析表達(dá)式,需要將單基地成像算法進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)來適應(yīng)雙基地成像。

本文提出了一種將時(shí)域去走動(dòng)和CS算法相結(jié)合的成像算法，分析了任意雙站SAR的幾何模型，針對(duì)雙站SAR回波的特殊性，首先在時(shí)域校正距離走動(dòng)，然后在頻域校正距離彎曲，經(jīng)過時(shí)域去走動(dòng)處理后，距離向和方位向的耦合大大降低，最后借助CS算法的思想完成目標(biāo)成像。仿真結(jié)果表明，該算法具有較高的精度，可滿足任意雙站SAR成像要求。

1 任意雙站SAR成像算法

圖1 任意雙站SAR幾何模型

機(jī)載雙站SAR的幾何構(gòu)型如圖1所示，發(fā)射站沿AB方向飛行，接收站沿CD方向方向飛行分別為發(fā)射站和接收站的速度，P為場(chǎng)景中心點(diǎn)目標(biāo)分別為零時(shí)刻發(fā)射站和接收站到P的距離,TRθθ、分別為發(fā)射站和接收站的斜視角。

由圖1可知，任意時(shí)刻mt，系統(tǒng)的瞬時(shí)斜距變化方程為

由于(1)式為雙根號(hào)和的形式，這里考慮對(duì)其在合成孔徑中心時(shí)刻處進(jìn)行高階泰勒展開，有

其中

這里0R是中心斜距，1k是線性走動(dòng)項(xiàng)(LRCM)，2k是線性調(diào)頻率，3k是高階相位。

假設(shè)發(fā)射站發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)，則接收站接收的回波基帶信號(hào)可寫為

由式(4)距離走動(dòng)的表達(dá)式可知，校正距離走動(dòng)的表達(dá)式為

其中

根據(jù)駐相點(diǎn)原理，將式(8)變換至距離時(shí)域方位頻域，可以得到

CS因子為：

根據(jù)上面的表達(dá)式，可以得出Chirp Scaling二次相位函數(shù)為：

距離壓縮，距離徙動(dòng)校正的相位函數(shù)寫為

方位壓縮處理以及剩余相位項(xiàng)補(bǔ)償函數(shù)為

由以上論述可知，任意雙站SAR成像算法的流程圖如下：

圖2 算法流程圖

2 仿真分析

為了驗(yàn)證本算法的正確性，下面對(duì)九點(diǎn)目標(biāo)陣進(jìn)行了仿真，仿真參數(shù)如表1所示，其中第5個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)為(0m,10000m),位于場(chǎng)景中心位置。目標(biāo)點(diǎn)在X向間距均取100m，Y向上間距均取20m。

表1 SAR參數(shù)

圖4 雙站SAR單點(diǎn)目標(biāo)成像仿真結(jié)果

圖3(a)為場(chǎng)景中心點(diǎn)目標(biāo)的成像結(jié)果，圖3(b)、(c)分別為方位向脈沖響應(yīng)和距離向脈沖響應(yīng)的歸一化幅度圖。從圖3中可看到點(diǎn)目標(biāo)圖像清晰，距離向和方位向壓縮曲線效果較好。

圖4為3x3點(diǎn)目標(biāo)成像結(jié)果，可以看出，該算法在任意構(gòu)型下均能取得較好的成像結(jié)果。從而驗(yàn)證了該算法的正確性。

3 結(jié)論

本文提出了一種將時(shí)域去走動(dòng)和CS算法相結(jié)合的任意構(gòu)型雙站SAR成像算法，分析了其幾何模型，在時(shí)域校正距離走動(dòng)，使得距離向和方位向的耦合大大降低，最后借助CS算法的思想完成目標(biāo)成像。仿真結(jié)果表明，該算法具有較高的精度，可滿足任意雙站SAR成像要求。

圖3 雙站SAR單點(diǎn)目標(biāo)成像仿真結(jié)果