基于DSP的高分辨SAR多普勒調(diào)頻率的估算

雷達(dá)可以全天候、全天時(shí)、遠(yuǎn)距離對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和定位，隨著合成孔徑雷達(dá)(SAR)技術(shù)的引入，可以通過SAR獲得觀測(cè)區(qū)域的高分辨圖像，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事領(lǐng)域中有著十分重要的應(yīng)用。為了獲得高分辨，發(fā)射大時(shí)寬的寬頻帶信號(hào)，如線性調(diào)頻信號(hào)等，可以在接收后進(jìn)行脈沖壓縮來實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際處理中，脈沖壓縮是通過快速傅里葉變換來實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于場(chǎng)景大、分辨率高的情況，尤其是在實(shí)時(shí)成像中實(shí)際運(yùn)算量也是十分的巨大。為此，采用由ADI公司的TS-201S高性能數(shù)字信號(hào)處理器搭建的平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)。文中分析了MD算法實(shí)際工程應(yīng)用，并完成了多普勒調(diào)頻率估計(jì)的快速估算。

1 基本原理
1．1 高分辨SAR成像計(jì)算流程
從圖1中可以看出在整個(gè)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)中，多普勒調(diào)頻率的準(zhǔn)確而快速的計(jì)算尤為重要。其中在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償中，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償參數(shù)是由多普勒調(diào)頻率推導(dǎo)出的。在方位脈沖壓縮中，在用CS算法完成距離向的距離走動(dòng)和距離彎曲矯正后，還需要對(duì)多普勒調(diào)頻率做再次的估計(jì)，以便于精確的完成方位脈沖壓縮，因此多普勒調(diào)頻率的計(jì)算精度和速度對(duì)成像有很大的影響。

1．2 MD估計(jì)算法
在實(shí)際應(yīng)用中，MD估計(jì)算法是主要的多普勒調(diào)頻率估計(jì)算法，由于二次相位是使圖像產(chǎn)生模糊的主要相位項(xiàng)，且MD估計(jì)算法能穩(wěn)健地估計(jì)二次相位。MD估計(jì)算法將全孔徑時(shí)間分成不交疊的兩個(gè)子孔徑，在利用二次相位在前后兩部分孔徑中有不同的函數(shù)表述式子。每個(gè)子孔徑可分解成常量、一次分量和二次分量，其中常量和二次分量相同，一次分量使兩個(gè)子孔徑像平移。MD估計(jì)算法就是通過估計(jì)兩個(gè)子孔徑之間的平移量，估計(jì)整個(gè)孔徑的二次項(xiàng)系數(shù)，得到多普勒調(diào)頻率的估計(jì)值。其具體流程，如圖2所示。