距離多普勒成像算法分析報(bào)告

1、距離多普勒成像算法分析距離多普勒（ Range-Doppler.RD）算法是 SAR 成像處理中最直觀 .最基本的經(jīng)典方法 .目前在許多模式的SAR.尤其是正側(cè)視SAR 的成像處理中仍然廣為使用 .它可以理解為時(shí)域相關(guān)算法的演變。一、距離遷移距離遷移是合成孔徑雷達(dá)成像中的一個(gè)重要問(wèn)題.產(chǎn)生的原因是 SAR 載機(jī)與照相目標(biāo)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。隨著載機(jī)的運(yùn)動(dòng).對(duì)地面某一靜止的目標(biāo)來(lái)說(shuō).其與雷達(dá)載機(jī)間的距離不斷變化 .如圖 1。而雷達(dá)將距離量化為距離門(mén).隨著載機(jī)運(yùn)動(dòng) .同一點(diǎn)目標(biāo)在雷達(dá)接收機(jī)中位于不同的距離門(mén).即隨著載機(jī)平臺(tái)的移動(dòng) .目標(biāo)與雷達(dá)間的距離變化超過(guò)一個(gè)距離單元時(shí).目標(biāo)的回波就分散于相鄰的幾個(gè)距

2、離門(mén)內(nèi)。圖 1雷達(dá)與點(diǎn)目標(biāo)距離變化.二、處理方法距離遷移的存在使方位向處理成為一個(gè)二維處理.即使回波信號(hào)在距離向和方位向上產(chǎn)生耦合。 成像處理的基本思想是將二維處理分解為兩個(gè)級(jí)聯(lián)的一維處理。距離向直接將接受到的回波信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮即可.但在方位向處理 .由于距離遷移現(xiàn)象的存在 .是同一點(diǎn)目標(biāo)回波位于不同的距離門(mén)內(nèi).不能直接進(jìn)行壓縮處理。圖 2 表示對(duì)某點(diǎn)目標(biāo)回波進(jìn)行距離壓縮向后 .方位向壓縮前的圖像 .可以看出不同方位向的信號(hào)是按照距離遷移曲線排列的。圖 2 點(diǎn)目標(biāo)一維距離向壓縮后圖像為了使方位向也可以進(jìn)行壓縮處理 .距離壓縮后的圖像應(yīng)進(jìn)行距離遷移校正 .將距離壓縮后的信號(hào)壓縮為圖3 所示。.

3、圖 3距離校正后圖像最后再進(jìn)行方位向壓縮 .處理后如圖 4.得到一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)。圖 4方位向壓縮后圖像.以下對(duì)距離遷移做理論分析。設(shè)合成孔徑時(shí)間中點(diǎn)為tt0 .將雷達(dá)與目標(biāo)的瞬時(shí)距離 r t 按泰勒公式展開(kāi) .取前三項(xiàng)：r (t ) r (t ) t t0 (tt0 )1 r '' (t ) t t0 ( t t0 ) 22引起的回波相位變化為：2 ct4r (t )(t )這個(gè)相位稱為多普勒相位。它的一節(jié)導(dǎo)數(shù)為多普勒中心頻率f dc .二階導(dǎo)數(shù)為多普勒調(diào)頻率fdr .故有：r (t )r (t ) t t 0f dc (t t0 )fdr (t t 0 ) 224r t 與 r

4、(t ) t t 0 的差值是 t 時(shí)刻相對(duì)與 t0 時(shí)刻相對(duì)于 t0 時(shí)刻的距離變化量 .也就是距離遷移量。上式右邊的線性項(xiàng)稱為距離走動(dòng) .二次項(xiàng)稱為距離彎曲 .即距離遷移可以分解為距離走動(dòng)和距離彎曲。三、距離多普勒算法距離多普勒算法（ RD 算法）的基本思想是根據(jù)上述將二維處理分解為兩個(gè)一維處理的級(jí)聯(lián)形式 .其特點(diǎn)是只考慮相位展開(kāi)的一次項(xiàng).將距離壓縮后的數(shù)據(jù)沿方位向作FFT變.換到距離多普勒域 .然后完成距離遷移校正和方位向壓縮。算法流程如圖五：.距離匹配函數(shù)回波數(shù)據(jù)回波數(shù)據(jù)距離匹配函數(shù)FFT距離向 FFT線性相位函數(shù)距離向 FFTFFT距離向 IFFT距離向 IFFT方位匹配函數(shù)方位匹配

5、函數(shù)方位向 FFT方位向 FFTFFTFFTRCMC方位向 IFFT方位向 IFFTSAR 圖像SAR 圖像（ a）Range-Doppler 域 RCMC（ b）Frequency-Azimuth Range 域 RCMC圖五RD 算法流程圖其 中RCMC既 可 以 在Range-Doppler域 完 成 . 也 可 以 在Frequency-Azimuth Range域完成。RD 算法包括三個(gè)主要步驟：1、距離向壓縮；2、距離遷移校正；3、方位向壓縮 .生成圖像。RD 算法通過(guò)脈沖壓縮得到了距離向和方位向的高分辨率.它的相關(guān)是將信號(hào)和參考函數(shù)轉(zhuǎn)換到頻域完成的.同時(shí)進(jìn)行了距離遷移校正。（一）

6、距離壓縮RD 算法的距離壓縮是一個(gè)匹配濾波器. 對(duì)于線性調(diào)頻信號(hào)回波. 設(shè)點(diǎn).（ x1 . r1 ）則有回波e(x' , r ' )rect r 'r1R1 exp j4(r1 R1 )exp j22 (r 'r1R1 )2 c 2c其中 R1r12x'2r1 為位置偏差。匹配濾波器為h(r ' )rectr 'exp j 22 r ' 2c2c得距離向壓縮信號(hào)e( x' , r ' )sin c( r 'r1 )expj4r1 exp j4R1r該程序仿真后如圖六：圖六距離向壓縮后圖形（二）距離遷移校正在

7、距離向壓縮后進(jìn)行經(jīng)菲涅爾近似有：.e( x' , r ' )sin c(r 'r1 )exp j 4 r1exp j 4 ( x'x1 )2r2r1則調(diào)整后變?yōu)榫€性調(diào)頻信號(hào)。由于距離遷移的存在使得同一點(diǎn)的回波分布在不同的距離門(mén)內(nèi).使方位向壓縮成為二維處理 .進(jìn)行距離遷移校正就是使同一點(diǎn)的目標(biāo)回波信號(hào)位于同一個(gè)距離門(mén)內(nèi)便于處理。由菲涅爾近似后的回波表達(dá)式可看出.回波的相位已經(jīng)和距離向無(wú)關(guān).在方位向是線性調(diào)頻的 .現(xiàn)只需進(jìn)行距離單元校正（ RCMC ）即將回波歷程曲線“掰直”就可進(jìn)行方位向壓縮 .程序是通過(guò) Sinc 插值來(lái)補(bǔ)償 RCM 的。仿真后如圖七：圖七距離遷移校正后圖形（三）方位向壓縮.距離遷移校正后 .信號(hào)沿方位向的軌跡由曲線變?yōu)橹本€.方位向壓縮成為一維處理 .同距離向壓縮 .利用匹配濾波即可實(shí)現(xiàn)方位向壓縮。壓縮后入圖八：圖八方位向壓縮后圖形歡迎您的光臨，Word 文檔下載后可修改編輯雙擊可刪除頁(yè)眉頁(yè)腳謝謝！希望您提出您寶貴的意見(jiàn)，你的意見(jiàn)是我進(jìn)步的動(dòng)力。贈(zèng)語(yǔ)；、如果我們做