非均勻快速傅里葉變換及其在SAR成像中的應(yīng)用.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)（SAR）是一種高分辨率微波成像雷達(dá)，利用雷達(dá)平臺(tái)沿航向的運(yùn)動(dòng)形成合成孔徑對(duì)地面目標(biāo)成像。在成像過程中，雷達(dá)平臺(tái)自身運(yùn)動(dòng)和環(huán)境等因素影響一方面會(huì)導(dǎo)致回波數(shù)據(jù)中距離向和方位向的耦合，給后續(xù)信號(hào)處理增加難度；另一方面導(dǎo)致空間采樣在很多情況下不均勻，使用傳統(tǒng)的雷達(dá)成像方法處理會(huì)使成像結(jié)果存在很大誤差。非均勻快速傅里葉變換（NUFFT）算法主要針對(duì)非均勻數(shù)據(jù)進(jìn)行插值、過采樣FFT和加窗處理，得到均勻分布的結(jié)果，在SAR成像處理中有很

2、好的實(shí)用性。本文主要針對(duì)非均勻采樣SAR數(shù)據(jù)，采用NUFFT算法進(jìn)行處理，給出了NUFFT在非均勻采樣SAR處理中的公式，并將其應(yīng)用于非均勻采樣SAR數(shù)據(jù)的距離徙動(dòng)校正中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了方位向相位誤差校正，提高了圖像的成像質(zhì)量。通過理論推導(dǎo)和仿真數(shù)據(jù)處理證明了該方法的有效性和可行性。本文的主要工作如下：
　?。?）分析了SAR在距離向和方位向的成像原理，對(duì)RD、CS等經(jīng)典算法進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了點(diǎn)目標(biāo)仿真驗(yàn)證。從算法計(jì)算量和精度出發(fā)，

3、重點(diǎn)研究了去除距離徙動(dòng)對(duì)各種算法的影響，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，為NUFFT算法應(yīng)用其中提供理論基礎(chǔ)。
　　（2）通過對(duì)NDFT相關(guān)問題的研究了介紹了NUFFT算法的原理，并推導(dǎo)了基于高斯窗函數(shù)的NUFFT算法的公式，同標(biāo)準(zhǔn)FFT算法進(jìn)行了復(fù)雜度比較和誤差分析。在此基礎(chǔ)上使用NUFFT算法分別對(duì)單頻和多頻非均勻采樣信號(hào)進(jìn)行處理，給出了誤差分析，并同F(xiàn)FT算法直接處理結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了NUFFT算法實(shí)現(xiàn)方案的有效性。
　?。?）

4、介紹了SAR信號(hào)處理中回波數(shù)據(jù)二維可分離原理，驗(yàn)證了使用NUFFT算法對(duì)其進(jìn)行處理的合理性。推導(dǎo)了基于NUFFT的RD算法公式，并進(jìn)行點(diǎn)目標(biāo)的仿真，同時(shí)與經(jīng)典算法成像的結(jié)果、算法復(fù)雜度進(jìn)行了對(duì)比，論證了該算法的有效性。
　　（4）建立了方位向非均勻采樣的成像模型，分析了非均勻采樣數(shù)據(jù)對(duì)方位向聚焦造成的影響，并在誤差不同的情況下進(jìn)行了仿真。將方位向補(bǔ)償原理同NUFFT處理相結(jié)合，推導(dǎo)了適合NUFFT處理的算法實(shí)現(xiàn)公式。仿真表明，該方