基于浮空器照射源的双基弧形阵列 SAR辅助降落模式成像算法

来源：信号处理杂志 2024年第3期北京时间：

作者：徐伟, 秦振楠, 黄平平, 谭维贤, 高志奇

摘要：较之传统的单基线性阵列SAR，以浮空器为照射源平台的双基弧形阵列合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种全新高效、高分辨率的雷达成像系统；该成像模式继承了弧形阵列天线和浮空器的优点，在直升机辅助降落、应急救灾等领域具有重要的应用前景。在该成像模式中，由于浮空器平台平向移动、直升机平台向下运动以及弧形阵列天线特殊的圆弧型构造的影响，目标的回波信号很难直接处理，给成像带来了困难。针对这些问题，根据浮空器照射源双基弧形阵列SAR模式的成像几何模型以及回波特征，本文提出了一种基于两步运动补偿和Keystone变换的方法。其中第一步利用Taylor级数展开对双平台复杂斜距方程进行近似处理，对该成像模式下的距离分辨率和方位分辨率进行了简单分析，第二步根据浮空器平向运动产生的斜距误差，构造相应的运动补偿因子对浮空器平移引起的距离徙动项进行相位补偿；第三步根据直升机平台向下运动产生的斜距误差，构造相应的补偿因子对直升机下降引起的距离徙动项进行补偿；之后为了校正距离向与方位向之间耦合，根据Keystone变换思想引入新的角度变量对方位角进行变换从而补偿掉距离频率及方位向角度的耦合，接着在方位频域内进行方位向脉冲压缩。最后通过对不同点阵目标成像补偿前后的仿真结果对比分析、点阵目标成像性能指标分析以及场景分布目标的模拟验证了成像结果的准确性以及成像方法的有效性。

关键词：‍‍浮空器, 弧形阵列, 辅助降落, 合成孔径雷达, Keystone变换