基于快速后向投影的超宽带冰雷达数据成像算法

稂时楠 许 奔② 崔祥斌

①(北京工业大学 北京 100124)

②(中国极地研究中心 上海 200136)

1 引言

南极冰盖是地球上最大的大陆冰盖，其质量平衡和稳定性对海平面上升有着重要的影响，因此需要大范围地获得冰盖的高分辨率信息[1–3]。超宽带(Ultra-WideBand, UWB)雷达拥有优良的穿透性能和距离向分辨率，在南极冰盖数据信息获取中得到了广泛的应用[4–7]。

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像技术多年来一直应用于冰雷达探测数据[8,9]，以提高信号增益和成像分辨率[10]，其主要分为两大类：基于快速傅里叶变换 (Fast Fourier Transform,FFT) 的算法和基于后向投影的算法[11]。最早实现的SAR方法是匹配滤波方法，即将参考点目标的回波响应与来自格陵兰冰盖的雷达数据进行相关处理[8,12]，该方法最近被应用于处理来自西南极的冰盖数据[13]。f-k徙动算法，这是基于反演雷达回波到其在冰中的目标源的算法，该方法也已应用于处理来自格陵兰和南极的数据[14,15]。最近，Lang等人[16]提出了一种方法，利用基于逆尺度傅里叶变换 (Inverse Scaled Fourier Transform, ISFT) 的改进距离徙动算法来抑制方位向杂波，利用曲波波束形成来抑制跨航迹向杂波。此外，Lang等人[17]开发了一种使用曲波的改进距离徙动算法，该算法比fk徙动算法更有效，可以在不降低方位向杂波抑制能力的情况下减少成像过程中的斑噪声。Lang等人[18]还提出了一种基于ISFT的改进平面子阵处理算法，成功实现了冰盖地形的实时成像，在不降低方位向分辨率的情况下，明显降低了冰雷达探测数据实时成像的计算负担。上述方法均在方位向频域内进行处理。……