一种稳健的雷达成像超分辨算法

第２２卷第５期２０００年９月

电子科学学刊

ＪｏＵＲＮＡＬｏＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ

Ｖｏｌ２２Ｎｏｊ

ＳｅＤｔ２０００一种稳健的雷达成像超分辨算法１

孙长印保铮

（西安电子科技大学雷达信号处理重点赛验室西安７１００７１）

摘要在机动目标的ＩＳＡＲ成像情形下，由于目标散射点回波信号的多普勒频率不再保持恒定，

此时若用常规的超分辨算法来提高横向距离分辨率，则由于模型误差将使得算法性能下降或失效。该

文采用卜述情形的多普勒频率的分段一阶近似模型，在此基础上，提出一种基于推广ＲＥＬＡｘ算法

的线性调频信号参量估计方法。文中同时给出了数值模拟结果．

关键词线性调频信号．超分辨，ＩＳＡＲ成像

中图号ＴＮ９５７７

１引言

合成孔径雷达（ｓＡＲ）成像，利用宽频带信号得到高的径向（纵向）分辨率，利用长时间的相干积累得到高的多普勒（横向）分辨率。如果目标场景小，距离远，照射的电波近似为平面波，且成像的观测期间散射点越分辨单元走动（ＭＴＲｃ）的现象不存在，则在成像处理时可用简单的距离一多普勒算法，即认为观测期间各距离单元里的散射点不发生变化，接收回波为各散射点子回波之和，而各子回波的多普勒频率与散射点相对于原点（转轴中心）的距离成正比，回波通过傅里叶变换得到的多普勒频谱即表示各散射点的横向分布，为了在同样分辨率条件下，减小成像所需的观测角，即利用更短的数据得到同样的多普勒（横向）分辨率，可采用超分辨算法。

逆合成孔径雷达（ＩｓＡＲ）成像的目标，如飞机等，其尺寸在几十米以下，在成像观测期间越距离分辨单元走动不发生的条件一般可以满足，但ＩｓＡＲ对象通常为非合作目标，当它作机动飞行时，目标相对于雷达视线的转动是非均匀的，而各散射点子回波的多普勒是时变的，也就是说，散射点越分辨距离单元走动不发生的条件只限于距离单元，而在多普勒维则存在着大的变化，且变化规律是难以预知的。因此ＩｓＡＲ对机动目标成像仍可分距离单元处理，只是各散射点子回波不再为多普勒频率为常数的复正弦波，须对各距离单元的回波数据作时频分析。

应当指出，在短至以秒计的成像观测时间里（机动飞行有更大的转动分量，所需观测时间较平稳飞行要短），对于飞机一类惰性较大的目标，时频变化不可能十分剧烈，在以秒计的时间里，其相位变化可用低次多项式表示。当对这样的时频曲线族作分段处理时，通常的ＦＦＴ｝Ｈ当于零阶近似，而把段内回波数据看成多个线性调频信号之和，则相当于一阶近似。可以想像，此时采用一阶近似比采用零阶近似要好的多，而且所取的段长越短，则近似程度越好。另外，要获得相同的分辨率，超分辨算法比常规算法所用数据要短，因此，选用超分辨算法是合适的。

但是，十分遗憾的是，目前现有的超分辨方法【１－４】仅适用于成像期间散射点的多普勒频率基本恒定的场合，而上述情形显然偏离这种模型，此时现有的超分辨方法性能下降，甚至失效。

本文采用上述情形的一阶近似信号模型，同时针对现有超分辨算法采用谐波信号模型的不足，提出一种具有自动补偿横向距离走动误差的超分辨算法。在算法巾，距离走动误

１９９８—１２一１７收到，１９９９—０７—２９定稿

国家自然科学基金重点资助项目（Ｎｏ６９８３１０４０）

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