改进的双曲等效法用于双站合成孔径雷达前视成像

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．2(2014)028403改进的双曲等效法用于双站合成孑L径雷达前视成像冰马超顾红十苏卫民李传中f南京理工大学电子工程与光电技术学院，南京210094)(2013年9月16日收到；2013年10月10日收到修改稿)双站合成孔径雷达(SAR)前视成像有着很多的潜在应用，比如在能见度很低的天气实现飞机的导航和盲降，提高飞机飞行的安全度等．然而实现双站SAR前视成像的难点在于其距离历程的双根式性，直接采用驻定相位原理对其分解将得到复杂的解析式，从而后续算法的推导变得困难．现有的双曲等效法可以将双根式距离历程等效为单根式，但由于该方法

2、为距离历程的二阶近似，当用于双站SAR前视成像时，由于其较大的前视角，未完全等效的距离历程高次项造成的误差已经超出可以接受的范围．针对以上问题，本文首先提出了一种改进的双曲等效法，该方法通过引入新的补偿变量来提高距离历程的等效精度；然后在此基础上推导回波信号的二维频谱解析式，并给出了一种适用于双站SAR前视成像的距离多普勒算法；最后通过仿真实验，将原双曲等效法与改进方法的等效误差以及成像结果做对比，验证了本文算法的有效性和优越性．关键词：双曲等效，双站合成孔径雷达，前视成像，距离多普勒算法PACS：84．40．Xb，84．40．Ua，07．07．DfDOI：i0．7498／aps

3、．63．028403发射天线工作在侧视模式，在飞行方向上，毗邻两点之间的多普勒频率差异被拉大，因此可以得到高1引言的方位向分辨率，同时也不再存在距离历程相同的前视成像有着很大的潜在应用价值，它可以模糊点．应用于恶劣天气下的飞机导航和盲降，提高飞行目前研究较多的为一站固定式双站SAR前视的安全度[】等．然而传统的单站合成孔径雷达成像，其中发射天线固定，接收天线匀速运动．由于(SAR)[2-7】在用于对飞机飞行路线正前方进行成发射天线是固定的，目标到发射天线的距离历程是像时存在两个主要问题：1)在飞行路线方向上，毗时不变的，因此一站固定式双站前视SAR的距离邻两点之间的多普勒频率差异

4、很小，所以导致单历程为单根式形式，推导成像算法的复杂度也相应站SAR前视成像时，在方位向很难获得高的分辨降低，代表的研究成果有文献『9，10]，并且文献『11，率Is】；2)当两个目标对称分布在飞行路线的左右两121给出了一站固定式双站SAR前视成像实验，得侧时，由于它们有着相同的距离历程，会造成成像到了令人满意的实验结果．更为普通模式的双站模糊．SAR前视成像，发射天线和接收天线的运动轨迹都双站前视SAR(BFSAR)很好地解决了以上问是任意的，距离历程的双根式为推导适用于双站前题．在本文研究的双站SAR前视成像模型中，发射视SAR的成像算法带来了难题，目前相关的研究天线工作在

5、侧视模式，用于照亮成像场景，与发射成果有文献[13—16】，其主要思想是先采用不同的天线相互分离的接收天线则工作在前视模式．由于基于显示频谱近似方法或基于隐式频谱分解的方教育部博士点基金(批准号：20113219110018)和部预研基金(批准号9140A07Ol0713BQ02O25)资助的课题十通讯作者．E-mail：guhong666Qnjust．edu．ca@2014中国物理学会ChinesePhysicalSocietyt：／／wulixb．hy．ac．c佗028403—1物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．2(2014)028403法将距离历程的双根

6、式进行分解，然后推导出点目算法．数值仿真结果表明，与原有的双曲等效法相标的二维频谱，最后在此基础上推导适用于双站前比，本文算法能对双站SAR前视构型更有效地进视SAR的成像算法．行等效和精确成像．双曲等效方法已经用于双站SAR(BSAR)成像研究中，该算法最初由Bamler等[17]提出，它的2改进的双曲等效法主要思想是将双站SAR对于某个点目标的成像几何等效成类似单站SAR成像几何，但该算法最初本文研究的双站SAR前视成像几何关系如只可用于正侧视情形．随后Qiu等[18]增加了等效图1所示．发射和接收天线分别以速度VT，VR．在两斜视角变量，使得该算法能用于双站SAR中小斜个相

7、互平行的轨道上匀速运动，发射天线工作在侧视角模式．但双曲等效法归根结底是真实斜距历程视模式，接收天线工作在前视模式，7-为快时间，t的二阶近似在双站SAR前视模式中，由于前视的为慢时间．令t=0时接收天线在地面的投影为坐几何构型导致了未完全等效的高次项影响增加使标原点0，此时发射天线的位置为T(xT，YT，zT)，接得该方法不再有效．文献[19】提出了一种斜距历程收天线的位置为R(o，0，zR)，设地面照射区域中的四阶近似的等效法，极大地提高了等效精度，但同任一点目标P(xp，Y