基于数值计算的机载SAR空变运动补偿算法

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAstrOnauIicaSinicaFeb．252015VoI．36NO．2625．632ISSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb《孕buaa．edu．cn基于数值计算的机载SAR空变运动补偿算法宋伟1’2’，朱岱寅1，叶少华21．南京航空航天大学电子信息工程学院，南京2100162．中航工业雷华电子技术研究所，无锡214063摘要：针对机载合成孑L径雷达(SAR)高分辨率宽测绘带(HRWS)成

2、像问题，在分析结合两步运动误差补偿的距离徙动算法基础上，提出一种基于数值计算的空变运动误差补偿算法。通过对粗聚焦图像进行分块，在子块的两维波数域进行空变运动补偿，补偿的相位包括方位相位误差、距离相位误差以及方位和距离的耦合相位，因此该算法在复杂航迹、高分辨和宽测绘带情况下仍具有较好的鲁棒性。最后对SAR仿真数据和实测数据进行处理，并与结合两步运动误差补偿的距离徙动算法进行比较，处理结果表明该算法能够更好地补偿空变运动误差。关键词：机载合成孔径雷达；宽测绘带；空变运动误差；两步运动补偿；距离徙动算

3、法中图分类号：V234．2；TN958．2文献标识码：A文章编号：1000一6893(2015)02一0625一08随着机载合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，SAR)技术的发展，其成像分辨率和测绘带幅宽都在逐步提高。诸多学者对现有的成像算法进行了改进，比如极坐标格式算法(PolarFor—matAlgorithm，PFA)[1。2

4、、线频调变标算法(ChirpScalingAIgorithm，CSA)[3-43和距离徙动算法(RangeMigrationAlgorith

5、m，RMA)等，以适应机载高分辨率宽测绘带(HighResolutionWideSwath，HRWS)SAR成像。作为一种理想的成像算法，RMA可在波数域实现场景图像的重建，该算法对整个成像区域内的散射点能够不加近似地实现无几何形变的聚焦。RMA适用于大场景高分辨成像，但却不易结合运动补偿(MotionCom—Densation，MOCO)。因此许多改进的RMA已经被提出，进一步扩大了算法的适用范围。在机载高分辨成像处理中，载机的非平稳运动必须得到精确补偿，否则图像的聚焦质量将会严重下降，造成的

6、主要影响是空间分辨率损失和图像对比度下降等[5‘6]。1994年，德国的Moreira和Huang提出了一种结合两步MOCO的CSA[7]，有效补偿了载机运动误差的影响，具有较好的实用性。两步MoCO法将载机的运动误差分解成对场景中心的距离空不变运动误差和非场景中心的距离空变运动误差2部分，距离空不变误差补偿称为一阶MOC0，在距离压缩前或压缩后补偿，去除场景中心斜距处对应的包络误差和相位误差，距离空变MOCO称为二阶MOC0，在距离徙动校正(RangeCellMigrationCorrecti

7、on，RCMC)之后，方位压缩前的方位实域内进行补偿，补偿非场景中心的距离空变误差。两步MO—C0法具有实现简单、运算量小等优点，该方法一经提出便得到了广泛应用。2006年，Rei曲er等收稿日期：2014—03．20；退修日期：2014-04—29；录用日期：2014-11-03；网络出版时间：2014-11-1509：50网络出版地址：wwwcnnnet／kcms／detail／10．7527／S1000．6893．2014．0311．htmI基金项目：航空科学基金(20132007001)

8、；国防基础科研项目(B2520110008)；南京航空航天大学基本科研业务费(Ns2013023)*通讯作者Tel：0510-85707927E—mail：sw一818@163com戮甩格武Isongw．ZhuDY．YesH?AifbornesARsDace．variantmolioncomoBnsationa

9、gornmlbasedonnum酬ca

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12、allon￡西ActaAeron鲁utiGaetAslr明au{IcasIn{ca．2015．36(2)：625-632i寒伟。来岱寅．

13、叶少华．基于数值计算的杌载sAR空变运动补偿算法￡如．航空学投．2015．36(2)：625—632．航空学报Feb．252015VoI．36№．2将两步MOCO法与RMA相结合，提出了一种改进的距离徙动算法(ExtendRangeMigrationAl—gorithm，ERMA)[8]，该算法通过改进RMA中的Stolt插值函数，将SAR成像处理中的距离聚焦和方位聚焦进行分离，从而能够灵活地结合两步MOCO，进一步推广了波数域算法的应用范围。另外诸多MOCO算法[9‘131已经被提出并得到广泛