雷达 论文速递 | TGRS 2023, 2-D Wavenumber-Domain Autofocusing for HighResolution Highly-Squinted SAR Imagi
注1
雷达成像/无线感知领域论文速递： 第20届毫米波雷达技术及其应用大会（TGRS 2023）上发表的论文《基于等效侧向模型的二维波数域自聚焦成像算法及其在超视差高分辨率SAR成像中的应用》摘要指出：该文提出了一种新的二维波数域自聚焦成像算法，在等效侧向模型的基础上实现了超视差高分辨率合成孔径雷达成像技术，在保持计算效率的同时显著提升了图像质量。
论文中重点研究了以下几方面的内容：第一，在理论分析部分详细探讨了等效侧向模型的基本原理；第二，在算法设计部分提出了新的二维波数域自聚焦成像算法；第三，在仿真实验部分对比分析了所提算法与现有方法在图像复原精度及收敛速度上的优势；第四，在应用研究方面将该方法应用于超视差高分辨率SAR成像中。
关键词：雷达成像技术；无线感知；高分辨率雷达
论文原文链接：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10299663
基于等效正视模式的高度斜视SAR成像自动对焦算法
摘要
该算法通过等效正视模式实现了高斜视SAR成像的自动对焦功能。
通过等效正视处理技术,不仅能够有效减少非系统距离移相带来的影响,还能降低次级距离压缩带来的误差。
本研究成功构建了斜距-多普勒域与波数域之间的误差关联模型。
基于模拟数据与实际测试数据的分析表明,该算法具有良好的对焦效果。
引言
- 该高斜视SAR成像技术面临着解决距离耦合和运动补偿难题的挑战。
- 该算法能够完成对目标进行的距离移相校正。
- 该方法会导致非系统性地产生误差进而影响图像清晰度。
信号建模与误差分析
- Stolt变换将导致非系统距离移相和次级距离压缩的发生。
- 该操作将降低运动补偿的精度并导致图像模糊。
基于等效正视模式的算法
基于等效正视模式的算法主要包含以下步骤:
数据预处理
- 基于INS/IMU数据进行的运算包括了对笛卡尔坐标系下运动误差的计算与消除。
- 受限于INS精度限制，在笛卡尔坐标系下运动残留误差依然存在。
等效正视处理
线性方向上的间距调整以降低鞍点位置及其与空间关系的影响。
通过空间域重新采样技术抵消因线性间距调整所导致的空间方向相关因素。
建立等效正面视图的空间信号模型。
基于此建模框架中分析表明：非系统性的间距相位偏移及二级压缩效应相对较小。
分块成像
- 经过等效视角下的观察后,误差不在呈现方位上的关联性
- 通过图像分割技术,在每个子区域内实现误差的近似关联性
波数域自动对焦
- 对各子块在频谱域中的误差分布进行分析
- 基于一维斜距-多普勒频谱域的误差估计技术来推导二维波数域的误差模型
- 通过补偿各维度上的偏差以消除非系统性错误，并获得清晰的子块
- 将所有处理后的子块拼接在一起以重构完整的清晰图像
该算法充分利用等效正视模型的优势
* 减小非系统误差,提高运动补偿精度
* 通过1D误差直接计算2D误差,提高效率模拟实验
在ERMA及参考文献[26]算法的基础上实现了更优的图像效果。
通过验证等效正视处理的有效性。
实际数据实验
- 在实际SAR数据上也取得更好的对焦效果
- 验证了该算法的可行性
总结
- 开发了一种新型SAR成像算法，并采用了等效正视处理方法。
- 通过等效正视处理方式有效地降低了非系统误差水平。
- 通过精确消除各种干扰因素实现了目标区域的高度清晰成像过程。