基于DSP的高分辨SAR多普勒調頻率的估算

雷達可以全天候、全天時、遠距離對目標進行檢測和定位，隨著合成孔徑雷達(SAR)技術的引入，可以通過SAR獲得觀測區域的高分辨圖像，在國民經濟和軍事領域中有著十分重要的應用。為了獲得高分辨，發射大時寬的寬頻帶信號，如線性調頻信號等，可以在接收后進行脈沖壓縮來實現。在實際處理中，脈沖壓縮是通過快速傅里葉變換來實現的，對于場景大、分辨率高的情況，尤其是在實時成像中實際運算量也是十分的巨大。為此，采用由ADI公司的TS-201S高性能數字信號處理器搭建的平臺來實現實時成像系統。文中分析了MD算法實際工程應用，并完成了多普勒調頻率估計的快速估算。

1 基本原理
1．1 高分辨SAR成像計算流程
從圖1中可以看出在整個實時成像系統中，多普勒調頻率的準確而快速的計算尤為重要。其中在運動補償中，運動補償參數是由多普勒調頻率推導出的。在方位脈沖壓縮中，在用CS算法完成距離向的距離走動和距離彎曲矯正后，還需要對多普勒調頻率做再次的估計，以便于精確的完成方位脈沖壓縮，因此多普勒調頻率的計算精度和速度對成像有很大的影響。

1．2 MD估計算法
在實際應用中，MD估計算法是主要的多普勒調頻率估計算法，由于二次相位是使圖像產生模糊的主要相位項，且MD估計算法能穩健地估計二次相位。MD估計算法將全孔徑時間分成不交疊的兩個子孔徑，在利用二次相位在前后兩部分孔徑中有不同的函數表述式子。每個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，一次分量使兩個子孔徑像平移。MD估計算法就是通過估計兩個子孔徑之間的平移量，估計整個孔徑的二次項系數，得到多普勒調頻率的估計值。其具體流程，如圖2所示。