一种基于级数反演的机载圆迹环扫SAR成像算法

廖 轶 周 松 邢孟道 保 铮

(西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室 西安 710071)

1 引言

合成孔径雷达(SAR)由于其全天时、全天候成像的能力，近年来已经广泛地投入到军用和民用的实际运用中[1-3]。传统的SAR成像系统一般采用直线轨迹[4]，并出现了条带、聚束、扫描等各种模式。相比于经典的条带模式，聚束模式的观测区域较小，但是较长的观测时间使其拥有相比于条带更高的方位分辨率；扫描模式通过距离向上的扫描观测增加了测绘带宽度，但却因此牺牲了方位向的分辨率。近来曲线轨迹SAR系统越来越受到关注。20世纪90年代，文献[5]提出了圆迹合成孔径雷达(Circular SAR, CSAR)的概念，此后逐渐成为雷达成像领域的热点之一。但是通常意义下的CSAR都只是针对某一特定局部区域进行观测，这从某种意义上来看类似于曲线轨迹的聚束模式，并且由于其飞行轨迹的特殊性而获得较高的分辨率或3维高程信息[6-8]。

近年来一种新的广域观测圆迹环扫 SAR(Circular Scanning SAR, CSSAR)成像模式作为一个全新的研究热点逐渐受到了更多的关注[9]。在这种工作模式下，飞行平台在一个固定的高度处作圆轨迹巡航运动，天线方向固定朝背离圆心方向，因而形成了一个环形的成像区域，在某种意义上类似于圆迹正侧视条带模式，这种模式由于提高了其方位向上的扫描速度因而较之传统的直线条带模式拥有更大的成像区域，适合于进行快速的广域成像。

在SAR成像的处理过程中，回波信号2维频谱的有效获取对于设计快速频域算法是至关重要的，由于 CSSAR圆弧飞行轨迹的特殊性，在其目标的斜距方程中存在根号下三角函数的形式，如果直接使用 POSP(驻相点法)难以推导信号 2维频谱的精确解析表达式。……