160423-SAR成像算法&Matlab代码实现.docx

合成孔径雷达
RD算法实现
Matlab实现代码
目录3距离多普勒算法1
3.1 算法实现流程1
3.2 算法步骤分析24 Matlab 实现4
4.1 仿真代码4
4.2 仿真结果83距离多普勒算法
3.1算法实现流程
距离FFT后随即进行距离向匹配滤波，利用距离IFFT完成距离压缩，通过方位FFT将数 据变换至距离多普勒域，多普勒中心频率估计以及很多后续操作都在该域完成。在距离多普勒 域进行随距离时间及方位频率变化的RCMC,使该域中同一距离上的一组目标轨迹相互重合。 RCMC将距离徙动曲线拉直到与方位频率轴平行的方向。通过每一距离门上的频域匹配滤波实 现方位压缩，最后通过方位IFFT将数据变换到时域，得到压缩后的复图像。如果需要，还可 以进行幅度检测及多视叠加。
3.2算法步骤分析匹配信号为
距离匹配函数回波数据方位匹配函数方位向FFT
方位向IFFTSAR图像
Range-Doppler 域 RCMC图3.1 RD算法流程图
H(fr) = rectfr
距离向压缩为回波距离向FFT后与匹配信号频谱相乘并IFFT,.卜，。=/西｛5（工4）出（力）｝
距离向FFT后的信号s-"4) = exp<-/
/FF7； Wr(/r)exp —j2兀力距离模型近似为
巾(力〃J = exp<-J
4"(4)
2
I/2，2
(3.(1)
(3.(2)

可得，距离向压缩后的信号为
卜exp{"K//}.p,T（）
\C ,
其中，方位向调频率：
2V 2
K =-
金
其中0 （「） = ""（叱（力）），对于矩形窗亿（7）为sine函数, 函数。
（3.6）
（3.7）
对于锐化窗化.«）为旁瓣较低sine

方位向FFT,
产工t―J二%
相位为
。（〃）=»K/ 相位导数为
* = Kt
1.ern
Sn
可得
工,“ = 1
因此，方位向FFT得到距离多普勒域信号为
S， \— T7T7T J C /十S 丁
(1〃)exp (~j271ft3 W”<3.8)
；-2兀3(3.9)
T =0(3.10)
"(3.11)
%gL—(qI C.
距离多普勒中的RCM,即距离包络中的距离徙动
y2 （『2、
R ,（f ）土/?。+^^二R
{j27m
需要校正的距离徙动量
△R«.）= 8$
利用fourier变换的性质：xQ + 小）—X（69）e”"。
得到对应的补偿相位为
3 = 2”坐J
cr 8 匕 2c
J 1 2 J 1 (J
百/ 2
%+—牛(3.13)
死2
(3.14)
-也'(3.15)
foK.
校正之后:

方位向匹配滤波器(3.16)
(3.17)

相乘后IFFT得到二维压缩后波形为

(3.18)

4 Matlab 实现仿真代码
% Author : SAR-ECCM% Project :线性调频信号的点目标成像
% LastTime : 2014-04clear all; close all; clc;
tic;%%参数设置
%光速
%载频
%波长
%天线实孔径
%波束宽度
c = 3.0e8;fc = 10e9;
lambda = c/fc;D= 1.0;
theta = lambda*D;theta_du = theta* 180/pi;
%%成像几何Yc = 10000.0; %干扰机距离平台最短斜距
DY = 600.0;% 距离向 yDX = 400.0;% 方位向 x
% 距离向(Range),r/t domain%LFM信号脉宽
%LFM信号带宽

%LFM信号脉宽
%LFM信号带宽
Tr = 30.0e-6;Br =150e6;
Kr = Br/Tr;Fr = 200.0e6;
Ts = 1 /Fr;dr = c/2/Fr;
ResR = c/2/Br;Ymin = Yc - DY/2;
Ymax = Yc + DY/2;Nr = fix((Tr+2*(Ymax-Ymin)/c)*Fr);
DR 二(Ymax - Ymin)/dr;tr = (2*Ymin/c-Ti72):Ts:(2*Ymax/c+Tr/2-Ts);
%调频斜率
%距离向采样率
%快时间采样间隔
%距离向采样间隔
%距离向分辨率
%距离向采样区域
%距离向采样时间向量
Lsmin = Ymin*theta; % 最短合成孔径Lsmax = Ymax*theta; % 最长合成孔径
Xmax = DX + Lsmax;
Va = 200;
PRi = 800.0e-6;
Na = fix(Xmax/Va/PRi);
u = (-Na/2:l:Na/2-l)*PRi;
xu = Va*u;
Na fft = 8192;
Fu = 1/PRi;
dy = Va*PRi;
Bd = 2*Va/D;
T = ones(Na,l)*tr;
U = u.'* ones。,Nr);
%% LFM回波产生
Ntar = 9;
Ptar =[
。，0,
%SAR平台速度
%脉冲重复周期
%方位向时间向量
%方位向采样率
%方位向采样间隔
%多普勒带宽
%扩充为矩阵
Lsc = Yc*theta; %场景中心处的合成孔径长度 % 方’位向(Azimuth,Cross-Range), x/u domain

50,0,
-50,0,10,100,1
50,100,1-50,100,1
0,-100,150,-100,1
-50,-100,1tic;
s_ut = zeros(Na,Nr);%目标距离向坐标 %目标方位向坐标 %目标RCS
%目标斜距

%目标距离向坐标 %目标方位向坐标 %目标RCS
%目标斜距
for i = l:l:Ntar
yn = Ptar(i,l)+Yc;
xn = Ptar(i,2);
sigma = Ptar(i,3)；
x = Va*U-xn;
R = sqrt(ynA2+x.A2);
Ls = R*theta;
DT = T-2*R/c;
phase = pi*Kr*DT.八2 - 4*pi*R/lambda;
Dslow = abs(x)<Ls/2;
s_ut = s_ut + sigma.*exp(li*phase).*(abs(DT)vTi72).*Dslow; end;SNR = 0; %dB
% s_ut = awgn(s_ut, SNR, 'measured');dispC回波产生耗时：f);toc;
clear x R DT phase Dslow;tic;
%距离向参考信号Nr fft = 8192;
f = -Fr/2:Fr/Nr_fft:Fr/2-Fr/Nr_fft; % f 域序列
%回波信号FFT与参考信号FFT的值相乘
% TFFT后得到距离压缩后的信号
t 二-Tr/2:Ts:Tr/2-Ts;
pO_t = exp(-li*pi*Kr*t.A2);pO_f=fft(pO_t,Nr_fft);
s_uf = fft(s_ut,Nr_fft,2);clear s_ut;
%%二维压缩src_uf = s_uf.*(ones(Na,l)*pO_f);
src_ut = ifft(src_uf,Nr_fft,2);
%距离向LFM参考信号%距离向LFM参考信号的FFT
%回波信号的距离向FFT

clear src_uf;%方位向FFT,得到距离多普勒域
src_fut = fft(src_ut,Na_fft, 1);%未校正的距离多普勒域Na_ref = fix(Lsc/PRi/Va);
u_ref = (-Na_ref/2:1 :Na_ref/2-l )*PRi;% Doppler调频斜率
%方位向匹配信号
%方位向匹配信号FFT

% Doppler调频斜率
%方位向匹配信号
%方位向匹配信号FFT
fdr = -2*Va 八 2/lambda/Yc;pO_u 二 exp(-li*pi*fdr*u_ref.八2);
pO_fu = fft(pO_u,Na_fft);clear src_ut pO_u;
%方位向压缩srcac_fut = src_fut. * (pO_fu.1 * ones( 1 ,Nr_fft));
srcac_ut = ifft(srcac_fut,Na_fft, 1);srcac_ut = srcac_ut((fix(Na_ref/2)+ l):(fix(Na_ref/2)+Na),l+fix(Tr*Fr):Nr);
clear pO_fu src_fut srcac_fut;dispC不做校正的情况：,);toc;
srcac_ut = abs(srcac_ut);srcac_ut = srcac_ut / max(max(srcac_ut));
srcac_ut = 20*log 10(srcac_ut);v r = Ymin-Yc:dr:Ymax-dr-Yc;
V X = XU； figure; contour(v_r, v_x, srcac_ut,[-20 0]); grid on;
4.2仿真结果⑻未校正距离多普勒域
⑻距离徙动校正后距离多普勒域(a)未校正距离多普勒域
(b)距离徙动校正后距离多普勒域AzimuthAzimuth
Azimuth(d)校正后:red(-3dB)/blue 卜 20dB)