宽带宽测绘带SAS非线性线频调变标算法

田振，唐劲松，钟何平，张森

(海军工程大学海军水声技术研究所，湖北武汉430033)

合成孔径声呐［1-2］(synthetic aperture sonar，SAS)是一种新型体制的水下成像声呐，因其同时具有较高的距离分辨力和方位分辨力，在军事、民用以及海洋研究领域得到了重要应用。由于高频声信号在水下衰减较快，为提高探测距离，不可避免地需要采用低频声信号。SAS的工作频率一般为几十至几百千赫兹，要实现距离向的高分辨成像则需要提高信号带宽［3-4］。由于SAS系统的带宽载频比不断降低，现有以窄带近似为基础的大多数成像算法不再适用［5］。另外，提高测绘带宽以提高测绘速率也是目前SAS成像算法亟需解决的问题之一。因此，设计实现能够满足宽带宽测绘带成像需求的SAS成像算法具有十分重要的意义。

线频调变标(chirp-scaling，CS)算法［6］不需要耗时的插值运算且具有相位保真度高的优点，一直被广泛应用于各种场景的 SAS/SAR成像［7-12］。为此，Nieves［13］和 Potsis［14］分析了 CS 算法应用于宽带 SAS成像的可行性。文献［15］认为可以通过适当改进非线性CS(nonlinear CS，NCS)算法实现超宽带SAR成像。文献［16］指出适用于大斜视SAR成像的NCS算法往往也适用于具有大带宽发射信号的SAS成像，并提出了一种适用于宽带SAS成像的改进NCS算法。由于该算法在推导由三次和四次相位滤波及NCS操作引入的相关变量时，没有考虑距离频率高阶项中等效调频斜率随时延差量的二阶变化特性，导致测绘带边缘模糊，降低了有效测绘带宽。

针对这个问题，本文在文献［16］中改进的NCS算法的基础上，继……