基于分数阶Fourier变换的高性能SAR成像算法

发布时间：2021-09-15 20:42

　　传统距离多普勒算法（RD）较低精度的SAR成像质量越来越不能满足当前实际应用的需要。为解决传统距离多普勒算法成像性能低的问题,本文提出基于分数阶Fourier变换的高性能SAR成像算法（FrFT-RD）。本文详细推导SAR距离向信号运用分数阶Fourier变换时最佳阶数的计算表达式,同时给出方位向相应的计算式。理论分析表明距离（方位）向最佳阶数均取决于SAR成像参数并具有唯一性,无须迭代运算,可极大提高FrFT-RD算法的工程实用性。根据计算得到的距离向和方位向上最优阶数,在分数阶Fourier变换域完成FrFT-RD算法的构建。机载SAR模拟数据和星载SAR实测数据测试表明,FrFTRD算法在分辨率、峰值旁瓣比（PSLR）成像性能方面比传统RD算法均得到显著提高,其中距离向和方位向分辨率提高比值分别为45.92%和48.06%;距离向PSLR和ISLR降低幅度为1.45 dB和2.59 dB,而FrFT-RD算法在方位向PSLR和ISLR成像性能方面与传统RD算法相当。 

【文章来源】：地球信息科学学报. 2020,22(11)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

SAR成像空间几何关系

图2给出了本文所提出的高性能SAR成像算法（Fr FT-RD）构建流程，实际应用中Fr FT-RD算法可以根据该图得到快速执行。首先，利用已知的SAR成像参数，根据式（13）和式（15）计算出距离向和方位向上的最优阶数。其次，利用Fr FT对SAR原始回波距离向信号、距离压缩参考函数均作阶数为1-μopt的变换[28]，进而完成距离向脉冲压缩和距离徙动校正，然后对距离向信号作阶数为1的分数阶Fourier逆变换，完成距离向信号重构。对完成距离向信号处理的SAR回波方位向信号、方位压缩参考函数均作阶数为1-vopt的分数阶Fourier变换[29]，完成方位向脉冲压缩，最后对方位向信号作阶数为1的分数阶Fourier逆变换，完成方位向信号重构。实际运算处理过程中，可以利用FFT有效计算出距离上和方位上的Fr FT和IFr FT。因而从理论上来讲，2种算法（Fr FT-RD和RD）具有相同的计算量。然而，Fr FT-RD算法的实际成像运算速度比传统的RD算法稍慢一些。3 实验数据及实验结果

本文算法的高性能成像在图3和图4中也得到明显体现。通过图3所示的插值后点目标成像轮廓图，经本文算法成像的点目标主瓣能量高度聚焦性能更优，距离向旁瓣和方位向旁瓣能量明显减弱。图4所示的点目标成像剖面图表明，经本文算法成像的点目标其距离向和方位向波形主瓣宽度均明显变窄，旁瓣电平也相应降低，因而其成像的清晰度得到显著提高。图4 插值后点目标成像剖面

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3396776