FM-CW SAR距离徙动算法研究.docx

FM-CWSAR距离徙动算法研究
一、FM-CWSAR介绍
频率调制—连续波合成孔径雷达（FM-CWSAR）是实现高分辨率航空监测SAR图像的一种技术。与其他SAR系统相比，FM-CWSAR利用连续波（CW）探测信号实现较小的脉冲宽度和较长的信号积累时间，从而实现较高的距离和角度分辨率，同时具有较高的方位覆盖能力。此外，FM-CWSAR具有高稳定性、低复杂度和可控制的中心频率等优点，具有应用前景。
二、距离徙动影响分析
FM-CWSAR在空间监测应用中，由于目标遥远，因此目标会出现距离徙动现象，这种因素如果不能被准确考虑，则会导致成像效果的降低，甚至影响航空监测图像分析。
距离徙动（Dopplerwidening）现象是典型的扩展目标效应，它是由于光学系统对高速运动目标的采样时间与电子扫描信号引起的。在SAR成像中，假设成像所选取的区域较大，每个目标面片的位置同一个时间被多次扫描，而系统所采用的时序和扫描参数均有其特定的设计，在这样的情况下，光学系统对扫描的区域进行样本采集，并根据要求进行数据处理，从而形成最终的图像。常见的解决误差的方法包括数据预处理（如平移校正、覆盖面积释放失败等）和信号预处理（如相位解调和数据对准等）。
三、距离徙动算法
为解决距离徙动问题，需要进行距离徙动算法的研究。距离徙动算法有多种，如目标匹配、基于FFT的方法、基于核的方法、基于小波变换的方法等，这些方法各有优缺点。具体选择何种方法受到多方因素的影响，如应用领域、数据获取方式以及计算可行性等。
1.目标匹配法
目标匹配法是最早用于校正SAR图像距离徙动的方法之一，是根据航空监测SAR图像中的特征目标，进行比对和匹配，从而对距离徙动和相位偏移产生的误差进行校正。该方法需要进行算法训练，需要耗费一定时间，同时，仅适用于分辨率较低、重复区域较大的SAR图像。
2.基于FFT的方法
基于FFT的方法是一种常用的距离徙动校正方法，可以通过对SAR信号进行FFT处理，快速识别目标距离的变化，并进行校正，实现图像的高精度成像。该方法实现简单，对系统的运算速度及稳定性要求较低，相对于目标匹配法，该方法适用于更加复杂和高维度的数据。
3.基于核的方法
基于核的方法利用非线性算法对数据进行处理，常见的方法有支持向量机方法、核主成分分析方法等。该方法较适合分辨率较高、相位变化较小的SAR图像。
4.基于小波变换的方法
基于小波变换的方法是一种将时域上的距离变换为频域上的一种算法，该方法可以通过对SAR信号进行小波变换，识别距离变化，并进行校正。该方法较适合分辨率比较低、距离波动较大的SAR图像。
四、FM-CWSAR距离徙动算法的应用展望
以上介绍的几种距离徙动算法的选择与实际应用密切相关。目前的研究表明，基于FFT的距离徙动校正算法是最常用的方法之一，因为其具有计算速度快、适用范围广、效果稳定等优点，也是现今许多商业SAR系统中距离徙动校正的标准方法。
但对于一些复杂和高分辨率的应用场景，例如地震、城市更新、森林火灾等，需要高精度、实时处理大量SAR数据，此时基于核、小波变换的方法可能具有更大的应用前景。
综上所述，FM-CWSAR距离徙动算法已成为SAR成像技术中不可或缺的一个环节。在SAR技术的发展过程中，距离徙动校正一直是一个关注度非常高的研究方向，距离徙动算法的精度、实时性、适用环境等方面可以持续优化。