SAR成像處理處理算法-wxtan_20091014_圖文

1、合成孔徑雷達(dá)成像算法 SAR ImagingAlgorithm譚 維 賢中國科學(xué)院電子學(xué)研究所微波成像技術(shù)國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 內(nèi)容提綱一、 SAR 信號(hào)的性質(zhì)二、 Range Doppler Algorithm三、 Chirp Scaling Algorithm四、小結(jié) 內(nèi)容提綱一、 SAR 信號(hào)的性質(zhì)二、 Range Doppler Algorithm三、 Chirp Scaling Algorithm四、小結(jié) LFM 信號(hào)仿真的結(jié)果LFM 信號(hào)的時(shí)域波形,幅度頻譜與相位頻譜 SAR 信號(hào)的性質(zhì) SAR信號(hào)的表達(dá)式接收信號(hào)的實(shí)數(shù)表達(dá)式 (4.32點(diǎn)目標(biāo) point target與雷達(dá)的距離為

2、, 信號(hào)延時(shí) , 信號(hào)幅度 距離向脈沖包絡(luò) , 地表散射過程中可能引起的信號(hào)相位變化 解調(diào)后的單個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的基帶信號(hào)可以表示成為復(fù)數(shù)形式 (4.39a R 2/a R c 0' A (2000' 2/' 2/cos 22/2/r pul a r a a r a s A s R c A R c f R c K R c =+r (2000, exp 4/exp 2/r s A j f R c j K R c , (R 分別為距離向時(shí)間(快時(shí)間,方位向時(shí)間(慢時(shí)間,下標(biāo) r 表示 range(距離向 ,下標(biāo) a 表示 azimuth (方位向 ,雷達(dá)與點(diǎn)目標(biāo)的距離 隨著方位向時(shí)

3、間發(fā)生變化。點(diǎn)目標(biāo)仿真的結(jié)果 點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)的二維圖形 SAR 信號(hào)性質(zhì) 點(diǎn)目標(biāo)仿真:回波信號(hào)幅度灰度圖 距離向方 位 向零斜視角 (zero squint情況下單個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的時(shí)域性質(zhì):幅度SAR信號(hào)性質(zhì) 點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)的相位(正掃頻,雙曲線 距離向方 位 向零斜視角 (zero squint情況下單個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的時(shí)域性質(zhì):相位正掃頻:雙曲線, up chirp, hyperbolae點(diǎn)目標(biāo)仿真 :SAR信號(hào)性質(zhì) 點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)的相位(負(fù)掃頻,橢圓 距離向方 位 向零斜視角 (zero squint情況下單個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的時(shí)域性質(zhì):相位負(fù)掃頻:橢圓, down chirp, ellipse點(diǎn)目標(biāo)仿真 :

4、距離與方位之間的交叉耦合。為了得到方位 向傅立葉變換后的精確信號(hào)解析形式,需要首先 了解目標(biāo)的二維頻域信號(hào),因此,需要進(jìn)行:1. 距離向傅立葉變換 2. 方位向傅立葉變換一般情況下的信號(hào)頻譜 :SAR 信號(hào)性質(zhì)(2222rR R V =+(2000, exp 4/exp 2/r s A j f R c j K R c 上式為(5.4 ,(5.5是方位向時(shí)間頻率與方位向調(diào)頻率的關(guān)系類似可以得到多普勒中心頻率和多普勒中心時(shí)間為 (5.6,(5.7直接應(yīng)用 POSP 于 (5.2式得到距離多普勒域的頻譜SAR 信號(hào)性質(zhì)(0000220022, , exp 22/exp 4/exp exp 2/exp

5、 2exp 4/2/exp 2/exp 2crd r a c a rar rd r rd a S f s j f d A R c j f R c j K j K R c j f d A W f f j f R c R f c j K R f c j K f d =+(22, /220, /a a a aK f d d K f f K f K =+=+=, /c a c c c af K f K = 點(diǎn)目標(biāo)仿真 : 零斜視角 (zero squint,正掃頻情況下單個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的頻譜性質(zhì)RD頻譜幅度 點(diǎn)目標(biāo)仿真 : 零斜視角 (zero squint,正掃頻情況下單個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的頻譜性質(zhì)RD頻譜相位 F

6、ig 5.17零斜視角 (zero squint,正掃頻情況下單個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的頻譜性質(zhì) 二維頻譜幅度點(diǎn)目標(biāo)仿真 : Fig 5.17零斜視角 (zero squint,正掃頻情況下單個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的頻譜性質(zhì) 二維頻譜相位點(diǎn)目標(biāo)仿真 :內(nèi)容提綱一、 SAR 信號(hào)的性質(zhì)二、 Range Doppler Algorithm三、 Chirp Scaling Algorithm四、小結(jié) 合成孔徑雷達(dá)成像算法 2009.10.14 北京RD成像算法 RD 算法第一部分 :距離壓縮距離壓縮:1. 原始數(shù)據(jù)(二維時(shí)域進(jìn)行距離向 FFT ;2. 距離頻域方位時(shí)域信號(hào)與距離向頻域匹配濾波器 參考函數(shù)相乘,消除指數(shù)項(xiàng)中的 項(xiàng)

7、 .2f 3. 距離向匹配之后的信號(hào)進(jìn)行距離向 IFFT ,完成距離壓縮,距離壓縮后的信號(hào)在二維時(shí)域。 合成孔徑雷達(dá)成像算法 2009.10.14 北京點(diǎn)目標(biāo)仿真的結(jié)果 點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)的二維圖形RD成像算法 合成孔徑雷達(dá)成像算法 2009.10.14 北京 RD成像算法點(diǎn)目標(biāo)仿真的結(jié)果距離向脈沖壓縮(匹配濾波后的信號(hào) RD 域波形 點(diǎn)目標(biāo)仿真的結(jié)果 距離向脈沖壓縮(匹配濾波后的信號(hào)時(shí)域波形 RD 算法第二部分 :方位壓縮與距離徙動(dòng)校正方位壓縮與距離徙動(dòng)校正:1. 距離壓縮后的數(shù)據(jù)(二維時(shí)域進(jìn)行方位向 FFT ; 2. 距離時(shí)域方位頻域信號(hào)進(jìn)行距離徙動(dòng)校正。 3. 距離徙動(dòng)校正之后的距離時(shí)域方位

8、頻域信號(hào)與方位向頻域匹配濾波器參考函數(shù)相乘,消除指數(shù)中的 4. 方位向匹配之后的信號(hào)進(jìn)行方位向 IFFT ,完成方位壓縮, 最后得到的信號(hào)在二維時(shí)域。2f 點(diǎn)目標(biāo)仿真的結(jié)果 點(diǎn)目標(biāo)經(jīng)過 RD算法脈壓后的二維圖形 點(diǎn)目標(biāo)仿真的結(jié)果 點(diǎn)目標(biāo)經(jīng)過 RD算法脈壓后的三維表示 內(nèi)容提綱一、 SAR 信號(hào)的性質(zhì)二、 Range Doppler Algorithm三、 Chirp Scaling Algorithm四、小結(jié) CS成像算法CSA 成像處理算法流程CSA 的基本流程如下頁圖示,主要步驟包括四次 FFT 和三次相位相乘。各步驟說明如下:1. 通過方位向 FFT 將數(shù)據(jù)變換到距離多普勒域。2. 通過相位相乘實(shí)現(xiàn) Chirp Scaling操作,使所有目標(biāo)的距離徙動(dòng)軌跡一致化。這是第一步的相位相乘。3. 通過距離向 FFT 將數(shù)據(jù)變成二維頻域。4. 通過與參考函數(shù)進(jìn)行相位相乘,同時(shí)完成距離壓縮, SRC 和一致 RCMC 。 這是第二步相位相乘。5. 通過距離向 IFFT 將數(shù)據(jù)變