李财品 何明一

1 引言

地球同步轨道合成孔径雷达（GEosynchronous Orbit SAR, GEO SAR）具有重访周期短，观测范围广，可实现对特定区域长时间驻留观测等优点，目前已经成为研究热点。地球同步轨道SAR具有区别于低轨SAR特性，相关文献对同步轨道SAR的成像机理[1,2]，成像算法[39]-，系统设计[10,11]等开展研究，尤其是成像算法，更是研究的热点。

与低轨合成孔径雷达（SAR）的成像算法相比较，GEO SAR成像处理更加复杂。主要表现为停-走-停回波假设不成立，非直线运动，大成像场景距离空变，长合成孔径时间内方位时变，地球自转影响大造成了距离与方位耦合严重等。文献[3]针对“停-走-停”回波假设不成立的问题，分析了“停-走-停”回波模式带来的误差并在成像算法中进行了补偿。文献[4-6]针对非直线运动弯曲轨迹成像的问题，使用高阶逼近建立了曲线轨迹模型下的斜距方程，并结合级数反演法，推导了回波信号2维频谱高阶近似表达式，然后在此基础上提出了改进频域成像算法。针对距离方位耦合严重，距离空变性、方位时变性强的问题，文献[5-9]分别提出了采用改进的CS算法，改进的NLCS算法，改进RD算法，子孔径处理方法，时域卷积算法等多种方法来解决。然而上述各种频域算法不同程度上存在距离向处理复杂或者对信号方位时变性重视不足的问题，而时域算法（如时域卷积算法等）存在计算效率低下，实际中较少使用。

本文提出了一种基于Chirp_z变换与方位变标新的GEO SAR成像算法，考虑了“停-走-停”回波假设带来的相位误差，利用高效的Chirp_z变换校正距离走动，简化距离向成像处理，利用改进的变标因子校正方位向信号一次，二次，三次展开项系数的线性时变性，并且补偿了变标操作引入的相位误差。……