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SAR技术及相关算法研究综述
 
 
冯智鑫+彭业飞
摘要：首先简要介绍有关合成孔径技术等方面的知识，其次重点论述了距离[-]多普勒、线频调变标、频率变标和极坐标格式等SAR成像算法，并适当分析其优缺点；对SAR图像相干斑滤波的相关原理和算法进行了简要分析和归纳；最后给出了今后合成孔径雷达技术的发展方向，为合成孔径雷达技术的研究工作提供参考。
关键词：合成孔径；距离[-]多普勒；极坐标格式；相干斑滤波
：TN958 ：A ：1009-3044（2016）10-0242-02
雷达的发展可以说是无线电发展史上的一次革命。合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR） 是一种现代微波成像雷达，具有全天时、全天候、远距离、大范围、高分辨率和多参数探测的特点[1]。SAR融合了合成孔径技术、脉冲压缩技术和信号处理技术，以较小的孔径天线获得较高的分辨率，且工作不受大气传播和气候影响，穿透力强、识别能力强，成像清晰并且覆盖面积大，因此SAR无论在民用方面还是军用方面都得到了广泛应用，并成为雷达技术研究的重要方向[2]。本文主要概述SAR的主要原理，介绍当前较为常见的几种成像算法，并对SAR的发展趋势进行探讨。
1基本概念
SAR通常安装于星载或机载等移动平台，向地面固定目标发射电磁波[3]，通过接收反射波并进行数据处理和成像解算，从而得到有关目标的运动参数[4]。
根据雷达的分辨率公式：
[δ=ra] （1）
[a=kλ/D] （2）
其中，[δ]表示雷达的分辨率，a表示雷达观测的波束角，[λ]表示发射电磁波的波长，r表示雷达与目标间的距离，[D]表示雷达孔径，k为常数。SAR依托辐射单元发射和接收电磁波，这些辐射单元可以有多种排列方式，常见的有阵列式，又称阵列式合成孔径雷达。SAR的辐射单元在接收由目标反射回来的电磁波信号时，以阵列方式储存信号的幅度与相位信息。这种通过小孔径天线之间的排列组合，并以阵列方式对信号进行一系列运算，可以实现传统长天线的功能，因此，它又被命名为合成孔径。
SAR的基本工作过程是：雷达发射器向空间某一方向连续发射线性调频脉冲信号，雷达接收器则接收由目标反射回来的电磁波信号，雷达成像处理系统对回波数据进行分析处理，并在显示屏上模拟出所观测区域的目标分布图像[5]。
SAR距离向的成像直接利用所发射的线性调频信号经过处理就可以实现，但需要利用匹配滤波器对回波信号进行脉冲压缩，才能实现目标在距离向的成像。方位向的成像则是基于多普勒原理实现的
2 SAR成像算法
SAR成像算法是SAR系统中的一个非常重要的环节，它的实质就是对回波信号进行二维脉冲压缩[6]。SAR系统中的成像处理流程如图1所示。
在SAR接收器接收到的回波信号中，并没有代表目标的原始特征，由于雷达覆盖面的所有物体都会发射电磁波，而不同物体的距离徙动曲线会相互交叉，导致不同物体的回波信号相互叠加，这种现象在雷达学中被称为距离徙动现象。除此之外，在不同斜距上的目标其回波信号所体现的多普勒特性也不相同。因此，如何消除距离徙动现象给雷达观测带来的干扰，是研究雷达成像的难题。研究者也因此提出了较多的消除算法，但是这些算法在解决成像质量与成像效率问题上仍存在较大差异[7]。
[-]多普勒（RD）