适于大斜视角的星载双基地SAR波数域成像算法

第6期2005年6月

电　　子　　学　　报

ACTAELECTRONICASINICAVol.33　No.6

Jun　2005

适于大斜视角的星载双基地SAR波数域成像算法

何　峰,梁甸农,董　臻

(国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073)

　　摘　要:　本文提出一种星载双基地SAR(SyntheticApertureRadar)等效平行轨迹距离模型,计算表明该模型误差

远远小于直接基于多普勒参数的二阶距离模型.基于该距离模型提出一种星载双基地SAR波数域成像算法,能在大斜视角、高分辨率情况下精确成像.最后对仿真点目标双基地回波进行成像处理,法相比较,证明了本文等效距离模型和成像算法的优越性.

关键词:　星载双基地合成孔径雷达;合成孔径雷达;雷达成像;中图分类号:　TN957　　　文献标识码:　A　　　(AWavenumberBistatic

SquintAngle

HEFeng,LIANGDian2nong,DONGZhen

(oElectronicScienceandTechnology,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,Hunan410073,China)

Abstract:　Aparallel2trackrangemodelforspacebornebistaticSARisproposed,whichhasamuchhigheraccuracycomparedwithclassicaltwo2orderrangemodelbasedonDopplercentroidfrequencyandDopplerFMrate.AwavenumberdomainalgorithmforspacebornebistaticSARimagingisthenproposedbasedonthatrangemodel.Thequalityofimagesofsimulatedbistaticechoesfocusedbythealgorithmismuchbetterthanalgorithmbasedontwo2orderrangemodelatthecaseoflargesquintangleandhighresolution.

Keywords:　spacebornebistaticSAR;syntheticapertureradar;radarimaging;wavenumberdomainalgorithm

1　引言

　　星载双基地SAR是近年来提出的一种新的空间遥感技

术[1～3]:一颗或数颗装载了雷达接收设备的低成本小卫星伴随一颗传统遥感SAR卫星飞行,同时接收SAR卫星发射的电磁波回波,和原SAR卫星构成一个双基地SAR系统.星载双基地SAR能在散射方向、极化、视角等诸多方面获得更为丰富的地面遥感信息,在干涉测高、干涉洋流测速、高分辨成像、地表覆盖特征分类等方面有广泛的应用前景.

对小卫星收集的双基地回波数据进行成像处理是星载双基地SAR应用的基础.与单星SAR一样,星载双基地SAR方位高分辨率也是通过对卫星飞过目标时形成的方位多普勒信号的匹配压缩处理实现的,但其收发距离和的变化规律R(s)较单星SAR雷达到目标双程距离更为复杂,

且距离徙

动量更大,若由多普勒中心频率和多普勒调频斜率构造二阶距离逼近模型来近似R(s)[4,9],则虽可直接借用基于菲涅耳近似的单基地SAR成像算法,但在分辨率较高时,在斜视角较大的情况下,二阶距离逼近模型误差在合成孔径边缘造成的匹配相位误差很大,不能满足精确聚焦要求.本文提出一种用平行直线轨迹近似实际卫星轨迹的星载双基地SAR等

效平行轨迹距离模型,其误差远小于二阶距离逼近模型.在分析实际物理意义的基础上,基于一定程度的近似求出了以该距离模型表示的规范化点目标冲激响应的二维频谱解析表达式.在此基础上推导出一种在二维频域处理的波数域算法,能在大斜视角、高分辨率情况下精确成像.最后对仿真点目标回波进行成像处理,结果与基于二阶近似的成像算法相比较,证明了本文等效距离模型和成像算法的优越性.

2　星载双基地SAR等效平行轨迹距离模型

211　两种距离模型比较

由多普勒中心频率和多普勒调频斜率构造的双基地收发距离和的二阶距离逼近模型为:

rrλ2

(1)R(s)=23

-fDc s+f s

22R2

其中r1、r2分别为在合成孔径中心时发射卫星和接收卫星与目标的距离.与单星SAR二阶距离逼近模型[9]相比发

现,二者具有相同的形式,因此可用相同的基于菲涅耳近似的成像算法处理.由于发射卫星和接收卫星长期伴随飞行,卫星轨道要素差别微小,在一个成像孔径的时间内两卫星近似平行同步飞行,用平行直线轨迹近似收发卫星实际飞行轨

收稿日期:2004201210;修回日期:2004207221