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合成孔径雷达成像Matlab仿真研究

摘 要： 计算机仿真是现代雷达研究中的重要技术之一，针对合成孔径雷达(SAR)成像中影响仿真结果的因素，从分析SAR发射信号和回波信号模型出发，运用Matlab软件对SAR的发射波形以及点目标成像进行了仿真，直观地反应了距离多普勒成像算法原理。最终通过仿真分析，总结了SAR成像中影响仿真结果的5项因素，而这5项因素在运用Matlab仿真过程中对成像质量的优劣有着至关重要的影响。

关键词： 合成孔径雷达； Matlab仿真； 距离多普勒算法； Chirp

中图分类号： TN957?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X(2014)22?0017?03

Study on Matlab simulation of synthetic aperture radar imaging

SONG Xing?xiu， QU Yi， WANG Bing?he

(College of Information Engineering， Engineering University of Chinese Armed Police Force， Xi`an 710086， China)

Abstract： Computer simulation is one of the important technologies in the modern radar study. Aiming at the factor which affects simulation results in synthetic aperture radar (SAR) imaging， Matlab software is used to simulate SAR transmission waveform and point target imaging to realize the analysis of SAR transmitted signal and echo signal model. It reflected the principle of distance Doppler imaging algorithm intuitively. Based on the simulation analysis， the five factors that affect SAR imaging simulation results are summarized， which has a critical influence on imaging quality in the Matlab simulation process.

Keywords： synthetic aperture radar； Matlab simulation； range Doppler algorithm； Chirp

合成孔径雷达(SAR)是成像领域中的一项核心技术，随着计算机技术与信号处理技术的不断进步，合成孔径雷达仿真技术也得以发展，由于仿真结果与实际结果的逼近，使得仿真成为现代雷达设计和研究的基础之一。而在雷达仿真中，Matlab软件是其他软件所无法比拟的[1]。SAR是一种依靠雷达与目标间相对运动来成像的高分辨率成像雷达。它与其他成像相比具有全天时、全天候的优点，故在国民经济和国防建设中均具有广泛的应用。但由于其造价昂贵，对于SAR的研究阶段而言成本过高，因此，必须在设计和研究测试阶段，通过利用计算机仿真来分析与验证研究结果。本文从SAR成像的距离多普勒算法出发，运用Matlab软件对点目标进行成像，并最终分析了成像结果，总结出了SAR成像中影响仿真结果的主要因素。

1 SAR发射波形仿真

合成孔径雷达是地球遥感上的一个重要工具。传统的雷达系统中，图像分辨率依赖于地面上照明足迹的大小，但是，SAR技术可以全天时全天候实现高分辨率的成像。这是基于其一方面在距离上发射较大带宽的线性调频(LFM)信号，另一方面利用接收信号具有的多普勒频移获得方位向信息。

SAR发射线性调频(LFM)信号，线性调频信号又称Chirp信号，其通过线性相位调制来获得大时宽带宽积，这是研究得最早而又应用最广发的一种脉冲压缩信号。

LFM信号可表示为：

[si(t)=Arecttτcosωct+μt22] (1)

式中：

[recttτ=1， tτ≤120， tτ>12] (2)

线性调频信号的包络是宽度为[τ]的矩形脉冲，[μ]为调频率，其信号的瞬时载频是随时间线性变化的。瞬时角频率[ωi]为：

[ωi=d?dt=ωc+μt] (3)