SAR數(shù)字成像算法演示教學(xué)

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。SAR數(shù)字成像算法-SARDigitalImagingAlgorithms主要匯報(bào)內(nèi)容：SAR的工作原理二、主要成像算法簡介匯報(bào)人：張彥飛（博士生）導(dǎo)師：關(guān)鍵（教授）2005年5月14日SAR的工作原理1感性認(rèn)識(shí)正側(cè)視條帶(stripmap)SAR的空間幾何關(guān)系（正視圖）正側(cè)視條帶SAR的空間幾何關(guān)系（后視圖）SAR的天線位置與點(diǎn)目標(biāo)的幾何關(guān)系SAR的天線為什么要側(cè)視工作？技術(shù)上可以提高距離向在地面上的分辨率；戰(zhàn)術(shù)上可以在遠(yuǎn)距離上實(shí)施對(duì)戰(zhàn)場的偵察。SAR天線側(cè)視的作用從不同角度對(duì)SAR的工作原理的理解從

2、陣列天線上看實(shí)孔徑ULA陣列天線一個(gè)小孔徑的天線在直線上移動(dòng)形成的合成陣列天線可以等效于上面的實(shí)孔徑ULA陣列天線但是兩者還有以下的重要區(qū)別：SAR與實(shí)孔徑陣列雷達(dá)的區(qū)別：實(shí)孔徑雷達(dá)目標(biāo)在遠(yuǎn)區(qū)場（夫瑯和費(fèi)區(qū)）；Rp2D2/平面波單程相移SAR目標(biāo)在近區(qū)場（菲涅爾區(qū)）；Rp2L2S/球面波雙程相移,例如：X波段，波長3cm，D=2m，R0=20公里，得到：合成孔徑長度LS=300米，2D2/=267米，2L2S/=6000公里。見下圖實(shí)孔徑陣列天線合成陣天線從匹配濾波上看頻域上：匹配濾波器-相位校正網(wǎng)絡(luò)-移相（延時(shí)）和相加SAR的聚焦過程與匹配慮波作用的類比匹配慮波作用：對(duì)信號(hào)進(jìn)行：相位校正（同

3、相）和同相相加從相關(guān)接收看：時(shí)域處理，與頻域上的匹配濾波等價(jià)。匹配濾波器的輸出就是輸入信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)。從脈沖壓縮上看：對(duì)線調(diào)頻信號(hào)，壓縮濾波器就是匹配濾波器。從多普勒效應(yīng)上看。對(duì)時(shí)間（距離）的分辨可以轉(zhuǎn)化為對(duì)頻率的分辨（因?yàn)椋篠AR回波的平方相位的線性調(diào)頻特性使時(shí)間（距離）和頻率二者有線性關(guān)系。）SAR的近似簡化物理模型：雷達(dá)在一個(gè)位置發(fā)射并在同一位置接收，然后跳到下個(gè)位置發(fā)射和接收。如此繼續(xù)下去。這種近似對(duì)每次發(fā)、收顯然是合理的。因?yàn)樵谝淮伟l(fā)、收中可以不計(jì)多普勒頻移，即認(rèn)為發(fā)、收位置重合。這種近似對(duì)若干次發(fā)、收一起考慮也是允許的。因?yàn)閷?shí)際雷達(dá)天線在發(fā)、收之間的位移是很小的(小于方位分辨單元

4、寬度)。這里只不過是把距離隨時(shí)間的連續(xù)變化用小階梯變化近似而已。SAR系統(tǒng)的兩種時(shí)間：SAR的點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)為：這樣就有兩種時(shí)間概念：（1）“快”時(shí)間（距離時(shí)間）：在一個(gè)脈沖重復(fù)周期內(nèi)，電波在SAR與目標(biāo)之間的往返時(shí)間。包含在信號(hào)包絡(luò)函數(shù)和相位函數(shù)中的時(shí)間，反映信號(hào)的變化。（2）“慢”時(shí)間（方位時(shí)間）：代表SAR在方位上的位置。僅包含在信號(hào)延遲中的時(shí)間反映載機(jī)運(yùn)動(dòng)引起的位置變化?！奥睍r(shí)間與多普勒頻率特性具有鎖定關(guān)系。在信號(hào)的持續(xù)時(shí)間里，載機(jī)前進(jìn)所引起的雷達(dá)位置的變化是微不足道的，可以忽略。在考慮信號(hào)變化的“快”時(shí)間間隔(即信號(hào)持續(xù)時(shí)間)里，“慢”時(shí)間變化為零也就是說，兩者可以分開隨“快”時(shí)間

5、而變的信號(hào)決定了雷達(dá)的距離向分辨率，而隨“慢”時(shí)間而變的載機(jī)運(yùn)動(dòng)，則決定了雷達(dá)方位向分辨率。幾個(gè)強(qiáng)調(diào)的問題（1）SAR的角度（橫向）分辨力常規(guī)雷達(dá)：非聚焦SAR：（不做相位校正，只有波程差在1/8波長內(nèi)（90度相位差）的數(shù)據(jù)可以使用。）聚焦SAR：D/2（只在Frensel菲涅耳近似的條件下）。曲線見下圖示。圖1SAR與常規(guī)雷達(dá)角度（橫向）分辨力的比較注意：并不是D無限小，聚焦SAR的角度（橫向）分辨力可以無限制的改善。其極限數(shù)值是雷達(dá)波長的四分之一。原因是當(dāng)D無限小時(shí)，F(xiàn)rensel近似不再成立。D/2只在Frensel菲涅耳近似的條件下才成立。不作Frensel近似，回波信號(hào)的瞬時(shí)頻率D無

6、限小，小天線的波束角加大，合成孔徑長度LS加大，合成孔徑時(shí)間加大，由上圖可知，回波信號(hào)的瞬時(shí)頻率趨向一個(gè)固定值，導(dǎo)致多普勒帶寬也趨向一個(gè)極限值。（2）SAR的模糊問題因?yàn)镾AR是大面積成像的雷達(dá)。SAR在任一時(shí)刻收到的回波信號(hào)都不是從一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)來的回波而是同時(shí)到達(dá)SAR的所有點(diǎn)目標(biāo)的回波。假設(shè)SAR的觀測(cè)帶寬度為W，觀測(cè)帶內(nèi)的目標(biāo)形成的回波經(jīng)過N個(gè)脈沖重復(fù)周期后回到雷達(dá)，雷達(dá)的脈沖重復(fù)頻率為PRF，為了不出現(xiàn)發(fā)射脈沖干擾則要求觀測(cè)帶內(nèi)所有的回波能夠在同一脈沖重復(fù)間隔內(nèi)到達(dá)接收機(jī)。但是雷達(dá)天線的方向圖存在旁辯也一定能接收來自觀測(cè)帶以外區(qū)域來的回波幅號(hào)。這些信號(hào)是觀測(cè)帶區(qū)域的成像信號(hào)的干擾信號(hào)，我

7、們稱之為模糊噪聲，因?yàn)樗煌诎自肼?。它們不是隨機(jī)噪聲而是依賴于雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的噪聲同時(shí)它的大小還與地面后向散射系數(shù)、雷達(dá)天線口面和脈沖重復(fù)頻率有關(guān)。一般脈沖方式工作的SAR不能區(qū)分出從成像觀測(cè)帶來的回波信號(hào)和模糊噪聲。距離模糊是指前后發(fā)射周期的一些回波信號(hào)會(huì)伴隨著所期望的發(fā)射周期的回波信號(hào)同時(shí)被雷達(dá)接收，在距離向上產(chǎn)生模糊噪聲。如圖所示。SAR的距離模糊原理圖在距離向假設(shè)某一區(qū)域的回波延時(shí)和觀測(cè)帶內(nèi)目標(biāo)的回波延時(shí)相差正好整數(shù)倍個(gè)脈沖重復(fù)周期則就形成了模糊距離，產(chǎn)生模糊信號(hào)的那個(gè)區(qū)域即為距離模糊區(qū)，見圖示星載SAR的距離模糊區(qū)示意圖距離模糊區(qū)的形成前提是模糊區(qū)處于雷達(dá)波束旁辯的照射下。距離模糊現(xiàn)

8、象在機(jī)載SAR系統(tǒng)中并不嚴(yán)重因?yàn)榇藭r(shí)斜距比較小，觀測(cè)帶回波的最大延時(shí)差相對(duì)于脈沖重復(fù)周期而言是很小的即使第一模糊區(qū)也是遠(yuǎn)離觀測(cè)帶的其回波能量也將遠(yuǎn)小于觀測(cè)帶的回波能量甚至可能會(huì)超出波束的照射范圍而對(duì)于星載SAR系統(tǒng)，由于斜距比較大，距離模糊問題必須考慮。方位模糊主要是由于較低的脈沖重復(fù)頻率（PRF）造成的。因?yàn)槟繕?biāo)回波譜是以脈沖重復(fù)頻率（PRF）為周期重復(fù)出現(xiàn)的，在主譜之外的回波信號(hào)將折疊到主譜區(qū)，如圖所示。由于有限的采樣率和SAR的多普勒頻率非限帶(由于天線的旁瓣存在)，使得模糊信號(hào)疊加在所期望的信號(hào)上，造成方位向模糊。SAR的方位模糊原理圖距離向模糊和方位向模糊取決于脈沖重復(fù)頻率(PRF)

9、的選擇和測(cè)繪帶的位置。較低的PRF會(huì)使方位向模糊增加；較高的PRF會(huì)增加距離向模糊，或者使測(cè)給帶寬度受限。PRF的選擇要綜合多種因素折中考慮。（3）SAR的距離徙動(dòng)問題由于載機(jī)的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)到SAR的距離在“慢”時(shí)間域內(nèi)近似出現(xiàn)在一條雙曲線上。線性部分稱距離走動(dòng)，二次項(xiàng)稱為距離彎曲。距離走動(dòng)：是由于在合成孔徑時(shí)間內(nèi)，點(diǎn)目標(biāo)和載機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的；距離彎曲：是由于點(diǎn)目標(biāo)到SAR中心的距離和到SAR邊緣的距離不同所致。SAR點(diǎn)目標(biāo)距離徙動(dòng)雙曲線方位變化時(shí)，距離徙動(dòng)雙曲線的形狀不變，僅平移動(dòng)。距離變化時(shí)，距離徙動(dòng)雙曲線的形狀改變。（4）SAR的聚焦深度問題距離向聚焦深度SAR的距離向聚焦深度最大

10、相位誤差為方位向聚焦深度方位向聚焦深度的問題產(chǎn)生這一問題的根本原因是位于任何位置的點(diǎn)目標(biāo)在雷達(dá)前進(jìn)過程中和雷達(dá)間的距離將隨時(shí)間變化這個(gè)變化一方面造成回波信號(hào)的相位變化，因而形成回波多普勒信號(hào)；另一方面造成回波信號(hào)延時(shí)時(shí)間的變化，這個(gè)變化將產(chǎn)生方位聚焦深度的問題SAR的方位向聚焦深度于是：對(duì)SAR工作原理的本質(zhì)理解：SAR的工作過程就是對(duì)點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行菲涅耳（Frensel）衍射的過程。菲涅耳衍射等效的系統(tǒng)是二維線性調(diào)頻信號(hào)的匹配濾波器.這是非常重要的結(jié)論，有了這一結(jié)論，就可以把綜合孔徑和線性調(diào)頻信號(hào)的展寬和壓縮過程聯(lián)系起來了。點(diǎn)目標(biāo)回波經(jīng)過菲涅耳衍射后，得到具有平方相位的線性調(diào)頻信號(hào)這一過程和用沖

11、擊波形激勵(lì)具有線性群延時(shí)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)過程完全等效，因?yàn)榉颇苌渌刃У木W(wǎng)絡(luò)正是具有線性“群延時(shí)”（在頻域內(nèi)，相位函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)）特性的線性網(wǎng)絡(luò)。成像過程或波前重建過程。SAR收集并記錄的信號(hào)是地域回波經(jīng)過菲涅耳衍射所得的信號(hào)，用信號(hào)分析的觀點(diǎn)看是地域回波經(jīng)過具有線性“群延時(shí)”特性的空間濾波網(wǎng)絡(luò)所得的信號(hào)如果雷達(dá)記錄這一信號(hào)是全息的，則將此記錄信號(hào)通過另一次菲涅耳衍射，即通過具有相反斜率的線性“群延時(shí)”網(wǎng)絡(luò)，則將恢復(fù)地域回波信號(hào)，獲得地域的“像”?？梢园丫C合孔徑原理總結(jié)如下：(1)聚焦型綜合孔徑過程的本質(zhì)是空間線性調(diào)頻信號(hào)的展寬和壓縮。這是因?yàn)?，菲涅耳衍射過程就是具有平方相位空間頻率關(guān)

12、系的空間濾波過程因此，點(diǎn)目標(biāo)回波的菲涅耳衍射可等效為用沖擊波形激勵(lì)具有平方相位關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生線性調(diào)頻波的展寬過程；而綜合孔徑雷達(dá)的信號(hào)處理或成像過程則可等效為線性調(diào)頻信號(hào)的脈沖壓縮所不同的是前者為空間過程，后者為時(shí)間過程在綜合孔徑雷達(dá)中，二者通過載機(jī)勻速直線的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，相聯(lián)系并互相轉(zhuǎn)化(2)可以用頻率分析的觀點(diǎn)闡述綜合孔徑原理，這一事實(shí)也和線性調(diào)頻信號(hào)的特性有關(guān)我們知道，線性調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率和時(shí)間成線性規(guī)律變化。因此，可以用頻率的變化指示時(shí)間的變化換句話說，可以把時(shí)間的分辨問題轉(zhuǎn)化為頻率分析的問題對(duì)“時(shí)間（距離）的分辨可以轉(zhuǎn)化為對(duì)頻率的分辨”的理解：電磁波-相位：表征的是信號(hào)的幅值在時(shí)間上出

13、現(xiàn)的先后順序-頻率：是相位隨時(shí)間的變化率-而時(shí)間就是空間上的距離?！皶r(shí)間的變化率”就是空間上的距離間隔。所以：頻率的間隔能夠轉(zhuǎn)化為距離上的間隔。二者的內(nèi)在本質(zhì)都是電磁波在時(shí)間上的變化！二、主要成像算法1RDA（Range-DopplerAlgorithm）2WDA(Wavenumber-DomainAlgorithm)(Alsoknownasork-domainalgorithm)CSA（Chirp-ScalingAlgorithm）FSA（Frequency-ScalingAlgorithm）RMA（Range-MigrationAlgorithm）BPA（Back-ProjectionAl

14、gorithm）7PFA(Polar-FormatAlgorithm)RDA（Range-DopplerAlgorithm）SAR在距離上采用脈沖壓縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)高分辨處理,在方位上則是通過處理由雷達(dá)與目標(biāo)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒相位歷程來合成遠(yuǎn)大于實(shí)際雷達(dá)尺寸的合成孔徑,因而能夠得到目標(biāo)的二維高分辨圖像。但由于存在距離徙動(dòng)現(xiàn)象,SAR成像處理實(shí)際上是一個(gè)二維的移變相關(guān)過程。目前最成熟、最常用的仍是距離-多普勒算法(RDA)。RDA通過距離徙動(dòng)校正把成像處理分解成兩個(gè)一維的處理過程,在距離上采用傳統(tǒng)的匹配濾波處理。在方位處理時(shí),把多普勒相位歷程近似為它的二階泰勒展開,從而采用一個(gè)與距離處理相似的

15、匹配濾波器就可以完成方位處理。（一）距離壓縮處理通過頻域的匹配濾波來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)雷達(dá)發(fā)射脈沖的參數(shù)設(shè)計(jì)一線性調(diào)頻信號(hào)作為距離壓縮的參考函數(shù)，對(duì)其作FFT，然后進(jìn)行余弦窗函數(shù)加權(quán)，再取其共軛，得到了頻域的加權(quán)函數(shù)。這樣將接收的原始數(shù)據(jù)變換到頻域進(jìn)行頻域加權(quán)（匹配濾波），再進(jìn)行IFFT就可以得到時(shí)域的距離壓縮以后的數(shù)據(jù)。SAR發(fā)射信號(hào)是線性調(diào)頻信號(hào),這時(shí)點(diǎn)目標(biāo)回波可用復(fù)基帶信號(hào)的形式表示為RDA的流程圖（上式已經(jīng)去掉了載波）因此距離壓縮后點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)在距離上沿距離徙動(dòng)曲線分布。（二）距離徙動(dòng)校正SAR在小斜視角條件下的簡化空間幾何關(guān)系根據(jù)上圖的空間幾何關(guān)系，得到：分別為多普勒中心頻率和多普勒調(diào)頻斜率。

16、由于載機(jī)的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)到SAR的距離在“慢”時(shí)間域內(nèi)近似出現(xiàn)在一條雙曲線上（只在小斜視角時(shí)成立！）在進(jìn)行方位壓縮之前首先要把它們校正到同一個(gè)距離門上,這就是距離徙動(dòng)校正。由于是數(shù)字處理，需要插值運(yùn)算。（三）方位壓縮處理經(jīng)過距離徙動(dòng)校正后，點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)為它是一個(gè)線性調(diào)頻信號(hào),可以用與距離壓縮相似的壓縮濾波器來處理它,從而完成方位壓縮處理。方位壓縮濾波器的傳遞函數(shù)為與距離壓縮所不同的是，距離壓縮對(duì)所有距離分辨單元采用同一個(gè)參考函數(shù)，而方位壓縮處理時(shí)，不同距離分辨單元采用不同的參考函數(shù)。RDA的缺點(diǎn)：當(dāng)天線斜視角增大時(shí),導(dǎo)致距離徙動(dòng)量增大，在“慢”時(shí)間域內(nèi)用雙曲線近似在回波的多普勒相位上造成的誤差

17、不能忽略，但由于SAR一般工作在微波波段上,波長很短,斜距上的微小改變都會(huì)導(dǎo)致多普勒相位的很大變化，而方位壓縮濾波器對(duì)相位失真是非常敏感的,例如計(jì)算表明，當(dāng)斜視角超過2時(shí),在孔徑兩端相位誤差已經(jīng)超過了45，這樣大的誤差一定會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。通過修正傳統(tǒng)RDA算法的方位壓縮濾波器的傳遞函數(shù),可以在大斜視角情況下采用RD算法。2WDA(Wavenumber-DomainAlgorithm)(Alsoknownasork-domainalgorithm)WDA(Wavenumber-DomainAlgorithm)算法采用直接的傅里葉變換形式，未做任何近似，因而是最優(yōu)的。它的主要缺點(diǎn)是需要進(jìn)行插值

18、運(yùn)算。而且由于插值運(yùn)算是在頻率域進(jìn)行的，所以對(duì)插值的精度要求非常高。算法的運(yùn)算量較大，實(shí)時(shí)性不好。WDA的基本過程是：距離壓縮處理對(duì)距離壓縮后數(shù)據(jù)作二維傅里葉變換(3)Stolt插值上式變換到波數(shù)域?yàn)椋哼@是WDA(Wavenumber-DomainAlgorithm)的標(biāo)志性操作，叫Stolt插值。Stolt插值中各變量的關(guān)系如下圖（4）二維逆傅里葉變換，得到復(fù)圖象。為了避免Stolt插值，可以采取以下兩種方法：單色波數(shù)域處理是用與時(shí)間角頻率無關(guān)的平移算子代替非線性的Stolt插值。它可以通過在距離多普勒域的相位因子相乘來完成。相位因子為CCRS算法單色波數(shù)域處理的優(yōu)點(diǎn)是不需要插值運(yùn)算，但只有

19、當(dāng)RR0時(shí)它才是精確的。在測(cè)繪帶的其它地方單色波數(shù)域處理的相位誤差為它在測(cè)繪帶兩端造成很大的相位誤差。另外，當(dāng)雷達(dá)斜視角較大時(shí)，在距離向圖像點(diǎn)將出現(xiàn)隨距離變化的位移，將導(dǎo)致圖像兩端的定位錯(cuò)誤。上式近似等價(jià)于在距離多普勒城內(nèi)的剩余距離徒動(dòng)量為：它可以在距離多普勒域內(nèi)通過類似RD算法中距離徒動(dòng)校正的方法進(jìn)行補(bǔ)償，不需要進(jìn)行二次距離壓縮，但時(shí)域插值是必不可少的，這就是CCRS算法。CCRS算法的誤差非常小，實(shí)踐證明它能夠滿足大斜視角SAR成像的要求。3CSA（Chirp-ScalingAlgorithm）ChirpScaling算法(Raney,1994)算法是在WDA算法的基礎(chǔ)上提出來的。其基本思

20、路是,在信號(hào)變換到二維波數(shù)域之前校正所用距離單元的距離徙動(dòng)曲線,使之與參考距離Rref相同,這樣就可以在二維波數(shù)域通過簡單的相位相乘完成距離徙動(dòng)校正,從而避免了插值運(yùn)算。在CSA中,ChirpScaling原理是指線性調(diào)頻信號(hào)與一個(gè)具有適當(dāng)相關(guān)調(diào)頻率的調(diào)頻信號(hào)(稱為ChirpScaling因子)相乘,結(jié)果仍然是一個(gè)調(diào)頻信號(hào),只是相位中心和調(diào)頻率發(fā)生微小的變化。因此,采用新的調(diào)頻率進(jìn)行距離壓縮后,信號(hào)的位置產(chǎn)生位移,修正了不同距離上目標(biāo)距離徙動(dòng)曲線的微小差別,使得所有距離徙動(dòng)曲線具有相同的形狀,這樣就可以進(jìn)行統(tǒng)一的距離徙動(dòng)校正和方位處理,實(shí)現(xiàn)精確成像。CSA的流程圖如下。CSA的主要處理過程：方

21、位向傅立葉變換首先通過方位向傅立葉變換,將回波信號(hào)變換到(距離-時(shí)間,方位-多普勒)域(方位頻域,簡稱R-D域)，即：叫彎曲因子。叫等效調(diào)頻常數(shù)。定義：將經(jīng)過方位向傅立葉變換后的在方位-多普勒域上的回波信號(hào)與ChirpScaling相位因子H1：相乘。結(jié)果是使所有距離向線性調(diào)頻相位結(jié)構(gòu)都發(fā)生了微小的、與距離和方位波數(shù)有關(guān)的畸變。它使得所有信號(hào)的距離彎曲都是相同的；即使所用散射點(diǎn)的距離徒動(dòng)相位項(xiàng)都等于參考距離的距離徒動(dòng)相位。使所有距離門的距離徙動(dòng)曲線補(bǔ)償?shù)较嗤螤?以便進(jìn)行統(tǒng)一的徙動(dòng)校正；距離向傅立葉變換對(duì)方位向傅立葉變換后的在方位-多普勒域上的回波信號(hào)與ChirpScaling相位因子H1相乘

22、后得到的信號(hào)做距離向傅立葉變換，得到：這時(shí)在二維頻率域內(nèi)與一個(gè)距離補(bǔ)償因子函數(shù)相乘，就可以完成距離壓縮處理（第一項(xiàng)）和距離徒動(dòng)校正（第二項(xiàng)）。距離向傅立葉逆變換將信號(hào)變換到距離-多普勒域,與方位補(bǔ)償因子相乘。完成方位壓縮和剩余相位補(bǔ)償（由于ChirpScaling操作所引起的相位誤差項(xiàng)）。方位向傅立葉逆變換進(jìn)行方位向傅立葉逆變換,將信號(hào)變換回時(shí)域,歸一化處理后即可得到所要顯示的SAR圖像?？偨Y(jié)：CSA算法在推導(dǎo)過程中只做了很少的近似，它是一種高精度的成像算法，能滿足大斜視角SAR系統(tǒng)的成像要求。由于CSA利用發(fā)射信號(hào)的線性調(diào)頻特性進(jìn)行精確的距離單元徙動(dòng)校正,完全避免了插值操作，僅通過復(fù)乘和FF

23、T、IFFT就可以實(shí)現(xiàn)成像，CSA算法能夠保持很好的相位精度。這種計(jì)算方面的特性使得CSA在基于FFT的信號(hào)處理器和高速并行處理器的系統(tǒng)上非常易于實(shí)現(xiàn),同時(shí)由于該算法對(duì)斜視角比較大的情況也可以獲得很好的處理效果,因此CS算法目前在機(jī)載和星載SAR中都得到了應(yīng)用。但是,根據(jù)CSA的計(jì)算原理,聚束SAR系統(tǒng)如果采用CSA,則對(duì)處理前的回波不能進(jìn)行任何DeChirp操作這時(shí)如果要求高的方位分辨率,則隨著合成孔徑長度的增大,方位帶寬也將變得很大,只有提高系統(tǒng)的脈沖重復(fù)頻率才能避免方位向信號(hào)頻譜發(fā)生混迭。這在星載情況下,有時(shí)是不可能的,即使在機(jī)載系統(tǒng)中,如果SAR成像系統(tǒng)同時(shí)工作在條帶和聚束兩種模式下,并且兩種模式下的脈沖重復(fù)頻率不同的話,也會(huì)提高系統(tǒng)的復(fù)雜性。這是CSA用于聚束SAR成像所必須解決的問題。但CSA沒有考慮二次距離壓縮(SRC)隨目標(biāo)距離的變化,SRC的參數(shù)被固定在參考距離上。因此,隨著斜視角和場景的增大,會(huì)使成像質(zhì)量下降。非線性線頻調(diào)變標(biāo)算法(NCSA)考慮了隨距離變化的SRC問題,它在線頻調(diào)變標(biāo)處理之前,在距離向先對(duì)信號(hào)做三次相位濾波，之后,再在-域中進(jìn)行非線性線頻調(diào)變標(biāo)處理,通過調(diào)整有關(guān)參數(shù),使不同距離上的徙動(dòng)和SRC都與參考距離一致。這樣,就彌補(bǔ)了CSA的不足,有效地改善了大斜視角下的成像質(zhì)量。CSA的一個(gè)缺點(diǎn)是要求信號(hào)在距離上也是線性調(diào)頻的,雖然實(shí)