合成孔径雷达(SAR)成像之(2)——CS算法点目标成像网站首页 学无止境

合成孔径雷达(SAR)成像之(2)——CS算法点目标成像

玉米兰 2025-12-23 12:01:02

简介合成孔径雷达(SAR)成像之(2)——CS算法点目标成像

一、CSA（线性调频变标）的内容

一、CSA的特点：

不需要插值操作。

CSA流程：

第一步相位相乘（补余RCMC）：校正不同距离门的徙动量，使所有徙动一致。（和参考距离处的徙动一样）

第二步相位相乘（一致RCMC）：在二维频域校正。

三、CS原理

在匹配滤波时，我们会使用匹配滤波器将信号压缩在距离零频位置，即τ=τa（τa是回波时延）处。若这个压缩压缩到了稍微偏离零频的位置的点，则需要通过插值或者变标实现校正。

这样的偏离有三种：1、常量偏移；2、线性偏移；3、非线性偏移。并且这三种偏移都可以使用插值和编标实现。对于常量偏移，变标方程是一次时间项函数；对于线性偏移，变标方程是二次时间项函数。RCMC中的变标可以分为一致RCMC和补余RCMC，对于所有目标来说一致RCMC是相同的，补余RCMC相比一致RCMC小很多，在距离多普勒域的距离R0表达式为：

当参考点选在中心时补余RCMC沿距离向对称。

整体RCMC：目标距离与参考方位距离的差；

一致RCMC：参考方位处(场景中心)的整体RCMC，如果f=fref则为0，通过距离频域的线性相位相乘实现；

补余RCMC：整体RCMC减去一致RCMC，参考方位处的补余RCMC为0，如果f=fref则一致也为0，通过变标实现。

二、代码部分(三点目标)

一、参数设置（参数设置除正侧视外同RD算法相同）

%% 参数设置      
Rc=2e+4;        %景中心距离
theta=(0/180)*pi;         %斜视角
R0=Rc*cos(theta);       %最小距离
Vr=150;         %平台速度
c=3e+8;
La=3.3; 
f0=5.3e+9;  
lamda=c/f0;

%  距离向
Fr=6e+7;        %距离向采样率%
Kr=2e+13;       %距离调频斜率
Tr=2.5e-6;      %脉冲宽度
Nr=320;
BW_range = Kr*Tr;       % 距离向带宽
tr=(-Nr/2:Nr/2-1)/Fr+2*Rc/c;
fr=(-Nr/2:Nr/2-1)/Nr*Fr;

% 方位向
Fa=200;         %方位向采样率
Na=1024;         %方位向采样点数
%f_dop=0.886*2*Vr*cos(theta)/La;       %多普勒带宽
f_dop=80;
fdop_c=2*Vr*sin(theta)/lamda;     %多普勒中心频率
Ta=0.886*lamda*Rc/La/Vr/cos(theta);
%
La_real = 0.886*2*Vr*cos(theta)/f_dop;  % 方位向天线长度
beta_bw = 0.886*lamda/La_real;              % 雷达3dB波束
La = beta_bw*R0;        % 合成孔径长度
%
Ka=f_dop/Ta;                  %方位向调频斜率
ta=(-Na/2:Na/2-1)/Fa+(-Rc*sin(theta)/Vr);
taa=ta'*ones(1,Nr);     %Na*Nr
trr=ones(Na,1)*tr;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
fa = fdop_c + fftshift( -Na/2 : Na/2-1 )*(Fa/Na);	% 方位频率轴
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
faa=fa'*ones(1,Nr);
frr=ones(Na,1)*fr;
Ta=0.886*lamda*Rc/La/Vr/cos(theta);     %波束的照射时间

R_ref = R0;             % 参考目标选在场景中心，其最近斜距为 R_ref
fn_ref = fdop_c;        	% 参考目标的多普勒中心频率

二、三点目标位置

T1：(R0,0)；T2：(R0,120)；T3：(R0+80,120);

%% 点目标坐标
delta_R0 = 0;       % 将目标1的波束中心穿越时刻，定义为方位向时间零点。
delta_R1 = 120; 	% 目标1和目标2的方位向距离差，120m
delta_R2 = 80;      % 目标2和目标3的距离向距离差，80m
% 目标1(R0,0)
x1 = R0;            % 目标1的距离向距离
y1 = delta_R0 + x1*tan(theta);	% 目标1的方位向距离
% 目标2(R0,120)
x2 = x1;            % 目标2和目标1的距离向距离相同
y2 = y1 + delta_R1; % 目标2的方位向距离
% 目标3(R0+80,120)
x3 = x2 + delta_R2;                 % 目标3和目标2有距离向的距离差，为delta_R2
y3 = y2 + delta_R2*tan(theta);  	% 目标3的方位向距离
% 坐标
x_r = [x1,x2,x3];
y_a = [y1,y2,y3];
% 波束中心穿越时刻
nc_1 = (y1-x1*tan(theta))/Vr;    % 目标1的波束中心穿越时刻。
nc_2 = (y2-x2*tan(theta))/Vr;    % 目标2的波束中心穿越时刻。
nc_3 = (y3-x3*tan(theta))/Vr;    % 目标3的波束中心穿越时刻。
nc_target = [nc_1,nc_2,nc_3];       % 定义该数组，便于处理。