距离多普勒成像算法分析

距离多普勒成像算法分析

距离多普勒（Range-Doppler，RD）算法是SAR成像处理中最直观，最基本的经典方法，目前在许多模式的SAR，尤其是正侧视SAR的成像处理中仍然广为使用，它可以理解为时域相关算法的演变。

一、距离迁移

距离迁移是合成孔径雷达成像中的一个重要问题，产生的原因是SAR载机与照相目标间的相对运动。随着载机的运动，对地面某一静止的目标来说，其与雷达载机间的距离不断变化，如图1。而雷达将距离量化为距离门，随着载机运动，同一点目标在雷达接收机中位于不同的距离门，即随着载机平台的移动，目标与雷达间的距离变化超过一个距离单元时，目标的回波就分散于相邻的几个距离门内。

图1 雷达与点目标距离变化

二、处理方法

距离迁移的存在使方位向处理成为一个二维处理，即使回波信号在距离向和方位向上产生耦合。成像处理的基本思想是将二维处理分解为两个级联的一维处

理。距离向直接将接受到的回波信号进行脉冲压缩即可，但在方位向处理，由于距离迁移现象的存在，是同一点目标回波位于不同的距离门内，不能直接进行压缩处理。

图2表示对某点目标回波进行距离压缩向后，方位向压缩前的图像，可以看出不同方位向的信号是按照距离迁移曲线排列的。

图2 点目标一维距离向压缩后图像

为了使方位向也可以进行压缩处理，距离压缩后的图像应进行距离迁移校正，将距离压缩后的信号压缩为图3所示。

图3 距离校正后图像

最后再进行方位向压缩，处理后如图4，得到一个点目标。

图4 方位向压缩后图像

以下对距离迁移做理论分析。设合成孔径时间中点为t?t0，将雷达与目标

的瞬时距离r?t?按泰勒公式展开，取前三项：

r(t)?r(t)?t?t0(t?t0)?引起的回波相位变化为：

12r(t)?t?t0(t?t0)

''2?(t)??2?c??t???4?r(t)?

这个相位称为多普勒相位。它的一节导数为多普勒中心频率fdc，二阶导数为多普勒调频率fdr，故有：

r(t)?r(t)?t?t0?r?t?与r(t)?t?t?fdc2(t?t0)??fdr4(t?t0)

20的差值是t时刻相对与t0时刻相对于t0时刻的距离变化量，也就

是距离迁移量。上式右边的线性项称为距离走动，二次项称为距离弯曲，即距离迁移可以分解为距离走动和距离弯曲。 三、距离多普勒算法

距离多普勒算法（RD算法）的基本思想是根据上述将二维处理分解为两个一维处理的级联形式，其特点是只考虑相位展开的一次项，将距离压缩后的数据沿方位向作FFT，变换到距离多普勒域，然后完成距离迁移校正和方位向压缩。算法流程如图五：