160503线性调频变标(CS)算法

CS算法成像仿真成像处理是SAR系统的重要组成部分，成像处理的目的是提取目标区域散射系数的二维分布，是一个二维相关处理过程。之前我们介绍过RD成像算法，今天我们简单介绍ChirpScaling算法，这是SAR成像的一种近乎完美的频域处理方法，在一般场景的正侧视与小斜视的效果较好。一、核心思想线性调频变标（ChirpScaling）算法直接从原始回波信号精确推导回波信号在距离多普勒域的表达式，并与CS因子相乘，将不同距离处目标的距离徙动曲线补偿为相同的形状，然后分别在二维频域和距离多普勒域完成距离压缩处理和方位压缩。二、推导过程首先将接受到的信号解调为基带信号：20()4(2()/)00(,)(2()/)()rRjfjKRccracsAwRcwee再通过方位向FFT变换到距离多普勒域，得到距离多普勒域的信号表现形式：002004(,)22(,){}()exp{}exp{[]}(,)(,)rrdracmrrfRDfVRRSfAwWffjjKcDfVccDfV2、通过将线性变标方程与信号相乘来矫正补余RCM,线性变标方程如下：221121(',)exp{[1](')}exp{[1]([(1)])}(,)(,)(,)scmmrefrefrrrsfjKjKRRDfVDfVcDfV将距离多普勒域的信号与线性变标方程相乘后得到：1002002(,)(',).(,)4(,)22{}()exp{}exp{[]}(,)(,)(,).exp{[1](')}(,)scrdrracmrrrefrrefmrrefSfSfSffRDfVRRAwWffjjKcDfVccDfVDfVjKDfV3、对信号1(,)Sf进行距离向傅里叶变换，变换到二维频域21002202(,)()()4(,)exp{}(,)exp{}(,)4exp{}(,)411exp{[]}RCMC(,)(,)(4exp{[1refrefrefrefrefrefracrrmrrrefrrmSffAwfwffRfDfVjcDfVjfKDfVRjfcDfVjRfcDfVDfVDfKjc方位调制变标后距离调制线性相位一致20,)][]}(,)(,)(,)refrefrefrrefrrrVRRDfVDfVDfV附加相位4、通过一个相位相乘同时完成：距离压缩、SRC、一致RCMC，补偿掉上式的指数项，得到多普勒频域的距离压缩后的信号：即23323(,)(,)(,)(,)exp{}41exp{[1]}RCMC(,)rmrefrDfVSffSffHSffjfKRfjcDfV距离调制一致得到如下信号表示：310020202(,)()()4(,)exp{}4exp{}(,)(,)4exp{[1][]}(,)(,)(,)refrefrefrefrefracrrrrefmrrrSffAwfwffRfDfVjcRjfcDfVDfVRKRjcDfVDfVDfV方位调制线性相位附加相位5、通过IFFT完成所有距离处理，再变换到距离多普勒域042002022(,)p()()(,)4(,)exp{}(,)4exp{[1][]}(,)(,)(,)refrefrefrefrefracrrrrefmrrrRSfAwffcDfVRfDfVjcDfVRKRjcDfVDfVDfV方位调制附加相位6、接下来进行方位向匹配滤波和相位校正：54320402(,)(,)44(,)exp[(,)]exp[(1)()]rmrefSfSfHRSfjDfVjKRRc7、方最后进行方位向IFFT，并进行聚焦图像输出：0642(,)p()()exp{(,)}(,)refrefraCrRSAPjcDfV