SAR成像处理算法_CS算法_程序设计（Matlab）
目录
CSA成像处理软件设计与接口
机载正侧视SAR模型CSA1
程序接口
仿真数据1处理（一个点目标）
机载斜视SAR模型CSA2
程序接口
仿真数据1处理（一个点目标）
仿真数据2处理（一个点目标，斜视）
RadarSat-1数据（光盘）
针对正侧视SAR和大斜视SAR模型，设计基于CS算法的成像处理软件。本文给出了软件的接口与调用方式；使用仿真数据验证了软件的有效性；处理了RadarSat-1实际数据，但是处理效果不理想。如有读者有实际数据，欢迎共享，一起交流学习，公共进步。
仿真数据使用前面介绍的机载SAR回波仿真软件生产，详细使用说明见
机载正侧视模型条带SAR回波仿真算法与编程_爱学习的小伟的博客-CSDN博客机载正侧视模型条带SAR回波仿真算法与编程。在机载模型下，建立空间三维坐标系，并在此坐标下计算目标和雷达相位中心的位置，得到目标的距离历程；然后根据距离历程和雷达参数构造回波数据。目前本文介绍的软件只支持正侧视条带模式SAR的回波仿真，用于验证本专栏后续介绍的成像处理算法。后续将发布考虑多模式、多通道、大斜视、星载模型等的回波仿真软件
https://blog.csdn.net/smyounger/article/details/124547898
也可以直接通过下面的链接下载本文使用的点目标仿真数据：
AirborneSAREcho_STRIP_Point1x1_AzChan1_Na3488_Nr1444.dat-图像处理文档类资源-CSDN下载机载模型SAR点目标仿真数据更多下载资源、学习资料请访问CSDN下载频道.https://download.csdn.net/download/smyounger/85355290AirborneSAREcho_STRIP_Point1x1_AzChan1_Na5440_Nr2338.dat-图像处理文档类资源-CSDN下载斜视SAR点目标仿真回波更多下载资源、学习资料请访问CSDN下载频道.https://download.csdn.net/download/smyounger/85366121
测试指标时，使用SAR图像聚焦质量评价插件：SARImageFocuseQuality_v0.0，详细使用说明见
https://blog.csdn.net/smyounger/article/details/124622941https://blog.csdn.net/smyounger/article/details/124622941
CSA成像处理软件设计与接口
机载正侧视SAR模型CSA1
本方法对应的Matlab程序可以在下面的连接中下载
SARImageCSA1_release.zip-图像处理文档类资源-CSDN下载正侧视SAR模型的CS成像处理算法更多下载资源、学习资料请访问CSDN下载频道.https://download.csdn.net/download/smyounger/85366718
程序接口
CS成像处理算法-机载正侧视，分步进行调用方式：sig_image = SARImageCSA1(sig_echo, param, showimg_flag)输入参数：sig_echo：复回波数据param:成像处理参数param.sampleRate：采样率，单位Hzparam.Rnear：图像近距， 单位mparam.chirpRate：调频率，单位Hz/s，注意正负号param.prf：PRF，单位Hzparam.lambda：信号波长，单位mparam.Vst：平台速度，单位m/sparam.Fdc：多普勒中心，单位Hzshowimg_flag：是否显示每一步的处理结果，0-不显示，1-显示输出参数sig_image：复图像
仿真数据1处理（一个点目标）
测试数据：AirborneSAREcho_STRIP_Point1x1_AzChan1_Na3488_Nr1444.dat
重要参数
---------------仿真数据参数---------------
回波尺寸[Na x Nr]:3488 x 1444
雷达参数：信号波长：0.0500 m信号带宽：100.0000 MHz信号脉宽：10.0000 us信号调频率：10000000000000.0000 Hz/s信号采样率：133.0000 MHz脉冲重复频率：3500.0000 Hz采样时延：0.0002 us
天线参数：方位向孔径：6.0000 m距离向孔径：3.0000 m方位向通道数：1距离向通道数：1下视角：45.0000 deg斜视角：0.0000 deg
平台参数：飞行速度：7000.0000 m/s场景近距：499137.8149 m
测试主函数：SARImageCSA_SimuDataMain.m
%
clear all;
close all;%% 常数
Vc = 299792458; % 光速
ET = pi/180;%% 读取回波数据
echoDataPath = 'D:\EchoData\';
echoDataName = [echoDataPath 'AirborneSAREcho_STRIP_Point1x1_AzChan1_Na3488_Nr1444.dat'];
fprintf('回波数据路径:%s\n', echoDataName);
ReadSimulatedEchoData;%% 成像处理
param.sampleRate = sampleRate;
param.Rnear = Rnear;
param.chirpRate = chirpRate;
param.prf = prf;
param.lambda = lambda;
param.Vst = Vst;
param.Fdc = 2*Vst/lambda * sin(squintAngle);sig_image = SARImageCSA1(sig_echo, param, 1);%% 图像输出
figure, set(gcf, 'color', 'white');
imagesc(abs(sig_image))
colormap(gray);
xlabel('Range'); ylabel('Azimuth');%%
sliceSize = 32;
interpNum = 16;
pointSize = 512;
[Radiopara, Rgpara, Azpara] = ...SARImageFocusedQuality1(sig_image, prf, sampleRate, Vst, sliceSize, interpNum);
fprintf('\n\n切片峰值： %f； 能量： %f； 坐标：[%d, %d]\n', Radiopara.peakVal, ...Radiopara.pow, Radiopara.posa, Radiopara.posr);
fprintf('------- 距离向指标 -------\n');
fprintf('峰值： %8.2f ',Rgpara.max);
fprintf(' 分辨率： %4.3f', Rgpara.res);
fprintf(' 峰值旁瓣比：%5.3f', Rgpara.PSLR);
fprintf(' 积分旁瓣比：%5.3f\n', Rgpara.ISLR);
fprintf('------- 方位向指标 -------\n');
fprintf('峰值： %8.2f ',Azpara.max);
fprintf(' 分辨率： %4.3f', Azpara.res);
fprintf(' 峰值旁瓣比：%5.3f', Azpara.PSLR);
fprintf(' 积分旁瓣比：%5.3f\n', Azpara.ISLR);
fprintf('\n\n')
程序运行后，每一步结果如下所示：
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原始回波数据（实部） |
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方位向FFT |
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Chirp变标 |
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距离向FFT |
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距离向压缩 |
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距离向IFFT |
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方位向压缩 |
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方位向IFFT |
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图像指标 |
机载斜视SAR模型CSA2
本方法对应的Matlab程序可以在下面的连接中下载
SARImageCSA2_release.zip-图像处理文档类资源-CSDN下载针对SAR斜视模型的CS成像处理算法更多下载资源、学习资料请访问CSDN下载频道.https://download.csdn.net/download/smyounger/85366931
程序接口
CS成像处理算法-机载斜视，优化处理过程，提高处理效率调用方式：sig_image = SARImageCSA2(sig_echo, param, showimg_flag)输入参数：sig_echo：复回波数据param:成像处理参数param.sampleRate：采样率，单位Hzparam.Rnear：图像近距， 单位mparam.chirpRate：调频率，单位Hz/s，注意正负号param.prf：PRF，单位Hzparam.lambda：信号波长，单位mparam.Vst：平台速度，单位m/sparam.Fdc：多普勒中心，单位Hzparam.squintAngle:斜视角，单位rad,前斜视为正showimg_flag：是否显示每一步的处理结果，0-不显示，1-显示输出参数sig_image：复图像
仿真数据1处理（一个点目标）
测试数据：AirborneSAREcho_STRIP_Point1x1_AzChan1_Na3488_Nr1444.dat
重要参数：
---------------仿真数据参数---------------
回波尺寸[Na x Nr]:3488 x 1444
雷达参数：信号波长：0.0500 m信号带宽：100.0000 MHz信号脉宽：10.0000 us信号调频率：10000000000000.0000 Hz/s信号采样率：133.0000 MHz脉冲重复频率：3500.0000 Hz采样时延：0.0002 us
天线参数：方位向孔径：6.0000 m距离向孔径：3.0000 m方位向通道数：1距离向通道数：1下视角：45.0000 deg斜视角：0.0000 deg
平台参数：飞行速度：7000.0000 m/s场景近距：499137.8149 m
测试主函数：SARImageCSA_SimuDataMain.m
%
clear all;
close all;%% 常数
Vc = 299792458; % 光速
ET = pi/180;%% 读取回波数据
echoDataPath = 'D:\EchoData\';
echoDataName = [echoDataPath 'AirborneSAREcho_STRIP_Point1x1_AzChan1_Na3488_Nr1444.dat'];
fprintf('回波数据路径:%s\n', echoDataName);
ReadSimulatedEchoData;%% 成像处理
param.sampleRate = sampleRate;
param.Rnear = Rnear;
param.chirpRate = chirpRate;
param.prf = prf;
param.lambda = lambda;
param.Vst = Vst;
param.Fdc = 2*Vst/lambda * sin(squintAngle);
param.squintAngle = squintAngle;sig_image = SARImageCSA2(sig_echo, param,);%% 图像输出
figure, set(gcf, 'color', 'white');
imagesc(abs(sig_image))
colormap(gray);
xlabel('Range'); ylabel('Azimuth');%%
sliceSize = 32;
interpNum = 16;
pointSize = 512;
[Radiopara, Rgpara, Azpara] = ...SARImageFocusedQuality1(sig_image, prf, sampleRate, Vst, sliceSize, interpNum);
fprintf('\n\n切片峰值： %f； 能量： %f； 坐标：[%d, %d]\n', Radiopara.peakVal, ...Radiopara.pow, Radiopara.posa, Radiopara.posr);
fprintf('------- 距离向指标 -------\n');
fprintf('峰值： %8.2f ',Rgpara.max);
fprintf(' 分辨率： %4.3f', Rgpara.res);
fprintf(' 峰值旁瓣比：%5.3f', Rgpara.PSLR);
fprintf(' 积分旁瓣比：%5.3f\n', Rgpara.ISLR);
fprintf('------- 方位向指标 -------\n');
fprintf('峰值： %8.2f ',Azpara.max);
fprintf(' 分辨率： %4.3f', Azpara.res);
fprintf(' 峰值旁瓣比：%5.3f', Azpara.PSLR);
fprintf(' 积分旁瓣比：%5.3f\n', Azpara.ISLR);
fprintf('\n\n')
程序运行后，每一步结果如下所示：
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原始回波数据（实部） |
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变标因子相乘 |
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距离压缩 |
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方位压缩 |
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图像指标 |
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仿真数据2处理（一个点目标，斜视）
测试数据：AirborneSAREcho_STRIP_Point1x1_AzChan1_Na5440_Nr2338.dat
重要参数：
---------------仿真数据参数---------------
回波尺寸[Na x Nr]:5440 x 2338
雷达参数：信号波长：0.0500 m信号带宽：180.0000 MHz信号脉宽：10.0000 us信号调频率：18000000000000.0000 Hz/s信号采样率：150.0000 MHz脉冲重复频率：4500.0000 Hz
天线参数：方位向孔径：4.0000 m距离向孔径：3.0000 m方位向通道数：1距离向通道数：1下视角：30.0000 deg斜视角：5.0000 deg
平台参数：飞行速度：7000.0000 m/s场景近距：500222.9703 m
测试主函数：SARImageCSA_SimuDataMain.m
程序运行后，每一步结果如下所示：
|
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|
原始回波数据（实部） |
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变标因子相乘 |
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距离压缩 |
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方位压缩 |
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图像指标 |
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RadarSat-1数据（光盘）
《合成孔径雷达成像算法与实现》一书附带光盘提供了RadarSat-1的数据，这里使用本文设计的斜视CSA软件处理光盘数据。成像使用的参数如下所示。
% 雷达参数
C = 2.9979e8; % 光速
f0 = 5.3e9; % 中心频率
lambda = C/f0; % 波长
% 飞行平台
V = 7062; % 平台速度
% 距离向
Kr = -0.72135e12; % 调频率
Tr = 41.75e-6; % 脉冲持续时间
Fr = 32.317e6; % 距离向采样率
dtau = 1/Fr; % 距离向采样时间间隔
% 方位向
Ka = 1733; % 方位向调频率
Fa = 1256.98; % 方位向采样率
fc = -7050; % 多普勒中心频率
deta = 1/Fa; % 距离向采样时间间隔
% 其他参数
t0 = 6.5956e-3; % 获取数据时间
R0 = t0*C/2; % 最短斜距
读取其中一块回波数据后，绘制信号频谱，如下图所示。距离谱为什么这么离谱，难道信号频谱就是这样？
使用CSA2处理后，得到的单视幅度图像如下图所示，由于没有对回波的方位向和距离向不满足全分辨的像素进行裁剪，所以图像有明显的混叠。
上述数据处理的代码可通过本文提供的连接下载的连接获取。 相关数据，读者可购买正版光盘获取。
RadarSat_1DataPro_release.zip-图像处理文档类资源-CSDN下载CS成像处理算法，RadarSat-1数据处理程序，matlab更多下载资源、学习资料请访问CSDN下载频道.https://download.csdn.net/download/smyounger/85366604
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