第卷第期信号处理年月基于算法的星载斜视成像雷万明刘光炎黄顺吉电子科技大学电工学院一,成都摘要本文研究了用距离一多普勒算法来实现星载的斜视成像处理。给出了星载斜视时的空间几何模型和回波信号模型,详细分析了地球自转和斜视产生的多普勒质心所引起的距离走动差异,及时域和频域校正对成像的影响,并研究了一种改进的算法进行距离走动的校正,此算法能适应大的斜视距离走动和地球自转距离走动。针对不同的距离走动校正进行了计算机仿真,理论分析和仿真结果表明这种改进的算法是有效的。关键词距离一多普勒合成孔径雷达距离走动,,一,】,·,·亡一引言近三十年来,合成孔径雷达作为一种先进的微波遥感手段受到人们的高度重视,与其它遥感手段相比如可见光,具有全天侯的特点。从七十年代中期开始,从机载应用发展到空间应用上。年,美国国家航天局发射了一卫星,年欧洲发射了一卫星,卫星上均装有先进的成像系统,其成像结果已得到广泛的应用。的特点是作用距离远,测绘带宽,具有相当高的数据率,并要求对各种误差进行校正和补偿。其信号处理结构复杂,特别是由于地球自转和地球曲率的影响,使得的雷达回波产生距离向和方位向的祸合,雷达信号的方位处理变得非常复杂。在遥感应用中,星载一般工作在正侧视状态,但在某些应用中由于某些特殊的目的,星载工作在斜视状态。与机载不同,在星载中地球自转和斜视都将使多普勒质心不为零,使斜视时的距离走动由两部分组成。由于两种距离走动产生的机理不同,导致两种走动在时域和频域的差异,进行走动校正时必须考虑这种差异,这使它们的校正变得比较复杂。距离一多普勒〔’,算法己成为一种标准的正侧视成像处理算法,该算法以匹配滤波或脉冲压缩理论为基础。本文在算法的基础上,在假设可分别测出地球自转和斜视产生的多普勒质心的情况下用多颗卫星技术是能够实现的,研究了一种改进的算法进行星载的斜视成像,并进行了仿真。仿真结果表明这种改进的算法能得到高分辨率的图像。收稿日期年月日’资助项目一©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第期基于算法的星载斜视成像星载的多普勒参数如图所示,以地球中心为坐标原点。,。平面为赤道平面,轴沿地球自旋轴指向北极,。轴与格林威治子午线相交,建立相对地心坐标系。雷达和地表目标的关系如图所示,图中风表地表目标的位置矢量,相位史由下式给出图星载成像几何图,是卫星的位置矢量。位于上的目标吹二、丛还达塑〕、,、尹﹃了︸‘、‘其中入为雷达波长。如果用二表示时刻位于方位波束中心线上目标的距离矢量,则雷达到目标的距离为,相应地,目标的多普勒参数为其中风表示雷达方位波束中心目标时的距离,。为雷达方位波束中心过目标的时刻。在距离曲线方程中,线性项称为距离走动,二次项称为距离弯曲。当星载工作斜视模式时,根据前面的分析,多普勒质心由两部分决定,距离走动也由两部分组成,在算法中方位压缩之前必须对距离徙动进行校正,它涉及时域校正和频域校正两大类方法。距离徙动曲线与距离徙动校正距离徙动曲线斜视时域距离徙动曲线设有两目标、处于同一距离上,但在不同的方位上,方向间隔为△,则雷达波束中心过、两点的时间差△△浏为平台速度,、两点的回波信号在平台飞行过程中均为线性调频信号,且具有相同的多普勒参数,假设没有地球的自转这是不可能的,则、两点的距离徙动曲线分别为,·一合、·‘一一晋、·一··一告、二￡一一晋、·‘一、产、户弓、︶了、‘、。,二一【一,‘从”、一矗一尸“·其中一、表示雷达相对于目标的加速度矢量,和是雷达和地面目标的速度矢量。地面上静止目标的速度矢量二。,。。为地球自转角速度。从多普勒质心的表达式可知,多普勒质心可表示为其中、分别表示方位波束中心过、两点的时刻,因而有△。如果以点表示方位处理孔径的第一点,是孔径内的任一点,则、两点的距离徙动曲线可分别简化为几凡一丁乙·一一令、·一,矛。,二一‘口‘从‘“十聂·“扬·十·刀又一,一山又一一,一通一么一‘它由两部分组成,第二部分由成像模式决定。根据内积公式得一号,、,从一贵,,一”‘·一」卜方位向叫户凡其中。。为波束方位中心的投射角,...
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