自置科乎连展第１９卷第５期２００９年５月一种下视三维ＦＭＣＷＳＡＲ成像的新方法＊梁毅”井伟邢孟道保铮西安电于科技大学雷达信号处理重点实验室，西安７１００７１摘要研究了基于调频连续波（ＦＭＣＷ）的下视三维ＳＡＲ成像，提出了一种下视三维ＦＭＣＷＳＡＲ成像的新方法．首先根据等效相位中心原理，将双基工作模式等效为单基工作情况，之后对距离维、沿航向维和垂直航向维分别处理．对于距离维、沿航向维的处理采用频域校“正距离徙动的ＲＤ算法；对于垂直航向维的处理采用等价聚束式ＳＡＲ分析，并引入单点等”效斜视模型，通过公式推导与理论分析说明对同一距离单元的点，尽管等效斜视模型不同，但仍然能够进行统一处理．另外，也分析了调频连续波ＳＡＲ所特有的Ｄｏｐｐｌｅｒ频移项，以及其对目标聚焦的影响，并给出了相应的补偿方法．最后，仿真数据处理结果验证了分析的正确性和算法的有效性．关键词下视三维ＳＡＲ调频连续波聚束式ＳＡＲＤｏｐｐｌｅｒ频移合成孔径雷达（ＳＡＲ）作为一种重要的探测工具，具有全天时、全天候工作的特点，在军事和民事应用中发挥着重要的作用，普通的合成孑Ｌ径雷达一般工作在侧视模式，只能获取场景的二维（距离、沿航向）高分辨图像，实际上是三维场景在雷达视线方向的二维投影，“”而且由于其自身的工作特点，不可避免的存在遮挡现象，这样就有可能丢失重要目标的信息，例如由于城市建筑、高山峡谷的遮挡．现实中，各种各样的应用需求需要雷达具有正下视三维成像功能，例如城市规划、环境破坏的影响分析，以及特殊地形的勘探等¨］．因此，在正下视二维ＳＡＲ图像的基础上，增加场景的高度信息，得到三维ＳＡＲ图像更有实用价值．由于调频连续波雷达具有高可靠、高紧凑、低成本的特点，调频连续波技术与ＳＡＲ技术的结合必将受到越来越多的关注．同时基于调频连续波的ＳＡＲ更易于小型化实现，因此有必要研究采用调频连续波进行下视三维ＳＡＲ成像的方法．干涉合成孑Ｌ径雷达（ＩｎＳＡＲ）可以获取地面场景的高度信息，它主要依靠垂直航向分布的两根天线２００８－０８－２７收稿，２００８－１０－２４收修改稿＊国家自然科学基金资助项目（批准号：６０５０２０４４）＊＊Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉａｎｇｙｉ２２７＠１６３．ｃｏｍ分别成像，经过图像配准后求干涉相位，进而得到地面场景的高度信息，但是它只是得到某一个散射点的高程信息，没有形成高度维的分辨率，所以不是一种严格意义上的三维成像．文献［２，３］介绍了一种下视三维成像方法，系统采用单个或两个子阵发射，线性阵列接收的工作方式．对于距离维分辨采用脉冲压缩技术，沿航向分辨依靠合成孔径原理，垂直航向分辨则采用波束形成技术．然而由于波束形成处理是逐点计算的，而且需要波束形成处理后的二维Ｓｉｎｃ插值Ｌ３ｊ，运算量较大．本文提出一种下视三维ＦＭＣＷＳＡＲ成像的新方法，首先根据等效相位中心原理，将双基工作模式等效为单基工作情况，进而对于距离维、沿航向维处理采用频域校正距离徙动的ＲＤ算法，对于垂直航向维处理采用等价聚束式“”ＳＡＲ分析，并引入单点等效斜视模型，通过公式推导与理论分析说明对同一距离单元的点，尽管等效斜视模型不同，但仍然能够进行统一处理，相对于波束形成的处理方法来说，该方法可以避免插值操作，具有运算量小的特点，易于工程实现．另外，本文也分万方数据自．墅科乎遗展第１９卷第５期２００９年５月５７６析了调频连续波ＳＡＲ所特有的Ｄｏｐｐｌｅｒ频移项，以及其对目标聚焦的影响，并给出了相应的补偿方法．１下视三维ＦＭＣＷＳＡＲ成像几何模犁传统的合成孔径雷达工作在侧视模式，获取距离、沿航向的二维高分辨，之所以不能工作在下视模式，是由于对于飞行航线左右两侧的点，成像结果会发生模糊，而单天线无法解这种模糊，这就是普通合成孔径雷达不能工作在下视模式的根本原因所在．下视三维成像雷达采用垂直航线水平分布的一个线性阵列解这种模糊，可以实现对飞行航向左右两侧点的区分，其成像几何模型如图１所示，载机沿ｚ轴方向飞行，定义ｚ轴方向为沿航向，雷达电磁波照射方向为距离向，Ｙ轴方...