各种成像算法总结教学内容.docx

精品名师归纳总结各种 SAR 成像算法总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结各种 SAR 成像算法总结1 SAR 成像原理SAR 成像处理的目的是要得到目标区域散射系数的二维分布,它是一个二维相关处理过程,通常可以分成距离向处理和方位向处理两个部分在处理过程中,各算法的区分在于如何定义雷达与目标的距离模型以及如何解决距离－ 方位耦合问题,这些问题直接导致了各种算法在成像质量和运算量方面的差 异一般来说,忽视多普勒频移所引起的距离向相位变化,距离向处理变为一维的移不变过程且相关核已知,即退化为一般的脉冲压缩处理同时将雷达与目标的距离按 2 阶 Taylor 绽开并忽视高次项,就方位向处理也是一个一维的移不变过程,并退化为一般的脉冲压缩处理,这就是经典的距离多普勒（ Range-Doppler RD）算法的实质如考虑多普勒频移对距离向相位的影响,同时精确的建立雷达与目标的距离模型,就不论距离向处理仍是方位向处理都变为二维的移变相关过程线性调频尺度变换（ Chirp-Scaling CS）算法即在此基础之上将二维数据变换到频域,利用 Chirp Scaling 原理及频域的相位校正方法,对二维数据进行距离徙动校正处理、距离向及方位向的聚焦处理,最终完成二维成像处理。

当方位向数据积存推迟小于全孔径时间（即方位向为子孔径数据）的情形下,方位向处理必需使用去斜（ dechirp）处理及频谱分析的方法在 RD 和 CS 算法的基础之上,采纳 dechirp 处理及频谱分析的方法完成方位向处理的算法分别称为频谱分析（ SPECAN）算法和扩展 CS（Extended Chirp Scaling ECS）算法1.1 SAR 成像原理本节以基本的正侧视条带工作模式为例,对 SAR 的成像原理进行分析和讨可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结论正侧视条带 SAR 的空间几何关系如下图所示图中, αoβ平面为的平面,oγ垂直于 αoβ平面 SAR 运动平台位于 S 点,其在的面的投影为 G 点SAR 运动平台的运动方向 Sx 平行于 oβ,速度大小为 va SAR 天线波束中心与的面的可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结交点为 C, CG 与运动方向 Sx 垂直 S 与 C 的距离为Rs ,B1SB2 称为天线波束可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结的方位向宽度,大小为 a 。

P 为测绘带内的某一点,一般情形下取斜距平面CSP 进行分析,称 SAR 运动的方向 Sx 为方位向（或方位维）,称天线波束指向方向 SC为距离向（或距离维）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结γ vaSβaxR〔t〕 β可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结GovatRsP B 1CB2 X测绘带α可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结正侧视条带 SAR 几何关系示意图假定 P 的方位向坐标为 X 在 t 时刻, SAR 运动平台 S 与 P 的距离为可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结R t 如当 t达式为：0 时刻, SAR 运动平台位于方位向 0 点,就当 t 时刻,R〔t〕 的表可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结R〔t〕 R2 〔v t X 〕 2〔1.1〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结将式〔1.1〕在 t Xs a/Va 邻近进行 2 阶 Taylor 绽开,有：2可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结R〔t 〕 R XVaR X t XVa Va1 R X t X2 Va Va〔1.2〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结a〔v t X 〕2Rs2Rs假设雷达发射连续的正弦波,即发射信号 st 〔t 〕 为：可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结ts 〔t 〕 Re[ Ae jct ]〔1.3〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结其中, A 为发射正弦波的幅度, c 为发射信号的载频。

可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结发射信号st 〔t〕 经点目标 P 散射后,雷达接收机收到的信号sr 〔t 〕 为：可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结sr 〔t 〕 ReKAe jc 〔t〕 F 〔 x〕〔1.4〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结其中： c 为光速, K 为复常数, 为回波信号相对于发射信号的时间延迟：2R〔t〕 / c 〔1.5〕F 〔 x〕 为考虑雷达水平方向增益变化而引入的加权函数如不考虑雷达天线j的加权作用,即令 F 〔x〕 1,就式 〔1.4〕变为：可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结sr 〔t 〕 ReKAec 〔 t 〕〔1.6〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结依据式 〔1.6〕,雷达运动平台相对于点目标的运动将造成回波信号的相位随时间不断变化,从而引起回波瞬时频率的变化,产生多普勒频移多普勒频移可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结量 f d 〔t〕 为：f d 〔t 〕1 d〔 c 〕1 d 2c R〔t 〕〔1.7〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结将式〔1.2〕内的2 dtR〔t 〕 代入可得：2 dt c可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结f d 〔t 〕1 d 2c R〔t 〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结21 d 2dt cR2v2〔1.8〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结a sc s 1 〔v t X 〕2/ 2R2a 〔t t 〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结02 dt c Rs可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结其中： 为雷达工作波长,且 2P点的时间。

c / c , t 0X / va为雷达波束中心通过可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结回波信号的瞬时频率affr 〔t 〕 为：〔t 〕 f f〔t〕 f2v2〔t t 〕〔1.9〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结Rr c d c 0s由式〔1.9〕可知,多普勒频移的存在将使回波信号的瞬时频率在载波频率 c可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结邻近作线性变化也就是说,由于雷达运动平台匀速直线前进,回波信号在方位向将为线性调频（ chirp）信号：sr 〔t〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结4 R 2 v2可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结s 〔t 〕 ReKA exp j ts a 〔t t 〕2〔1.10〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结r c 0Rs可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结其中 4R0 /为固定相位项,略去后,式 〔1.10〕可简化为：可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结v2s 〔t 〕 Re KA exp j t 2 a 〔t t 〕2〔1.11〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结r c 0Rs通常为便于对回波信号进行处理,需要将回波信号经频率变换调至较低频可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结率 f0 ,回波多普勒频率将以f 0 为中心变化。

中心频率f 0 称为偏置频率因此可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结有：af 〔t〕 f2v2〔t t 〕〔1.12〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结Rdet 0 0s式中 f det 〔t〕 表示回波信号经变频处理将载频降至偏置频率后的瞬时频率变化通常称它为点目标回波信号的多普勒频率历史,简称多普勒历史由式〔1.12〕可见,多普勒历史是一按负斜率变化的 chirp 信号,其调频斜率可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结fdr 为：f 2v2 /R 〔1.13〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结dr a s可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结即点目标回波信号的调频斜率与v2 成正比、与Rs 成反比可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结a点目标横过波束的最大距离Ls 称为合成孔径长度,其大小与Rs 以及方位向可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结波束宽度 a 有关。

点目标横过波束的时间。