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(SAR)具有全天候、全天時、遠距離、寬觀測帶、高分辨的特點，可以大大提高雷達的信息獲取能力，在軍事和民用放面均有重大實用價值。雙站合成孔徑雷達指的是發(fā)射站與接收站處于不同運動平臺的合成孔徑雷達系統(tǒng)，與單站SAR相比，雙站SAR具有隱蔽性好、抗干擾強、可獲得地物的非后向散射系數(shù)等諸多優(yōu)點。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已成為雷達研究的一個熱點課題。

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成像算法的文獻較少，雙站SAR目標(biāo)斜距歷程為收發(fā)斜距和的雙根號形式，用駐相點法很難得到其精確的多普勒域解析表達式,需要將單基地成像算法進行適當(dāng)?shù)母倪M來適應(yīng)雙基地成像。

本文提出了一種將時域去走動和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，針對雙站SAR回波的特殊性，首先在時域校正距離走動，然后在頻域校正距離彎曲，經(jīng)過時域去走動處理后，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為場景中心點目標(biāo)分別為零時刻發(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，任意時刻mt，系統(tǒng)的瞬時斜距變化方程為

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

其中

這里0R是中心斜距，1k是線性走動項(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，則接收站接收的回波基帶信號可寫為

由式(4)距離走動的表達式可知，校正距離走動的表達式為

其中

根據(jù)駐相點原理，將式(8)變換至距離時域方位頻域，可以得到

CS因子為：

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

距離壓縮，距離徙動校正的相位函數(shù)寫為

方位壓縮處理以及剩余相位項補償函數(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

為了驗證本算法的正確性，下面對九點目標(biāo)陣進行了仿真，仿真參數(shù)如表1所示，其中第5個點坐標(biāo)為(0m,10000m),位于場景中心位置。目標(biāo)點在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單點目標(biāo)成像仿真結(jié)果

圖3(a)為場景中心點目標(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。從而驗證了該算法的正確性。

3 結(jié)論

本文提出了一種將時域去走動和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，在時域校正距離走動，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單點目標(biāo)成像仿真結(jié)果