调频连续波SAR成像距离多普勒算法研究(3)
的无人机SAR 将会在以信息化为主导的未来战争中受到更多的青睐。
1.2 FMCW SAR技术研究在国内外现状
1952 年，Shervin C W 第一次在国际上提出了采用相位校正的全聚焦阵列概
念。 1957年8月23日， 密歇尔大学与美国军方合作成功获得了第一幅全聚焦SAR
图像，也意着SAR 从理论开始走向实践[1]。
二十世纪八十年代，H.D.Griffiths 创造性的提出了将调频连续波技术和合成
孔径技术互相结合的概念，并在 1990年发表了“New ideas in FM radar”,奠定
了FMCW SAR 技术发展的理论基础[2]。
在这之后，多国对于 FMCW SAR 进行了更为广阔的拓展。1991年，日使用
FMCW SAR 对积雪掩埋物进行探测，该探测雷达发射功率 13dbmW，工作在 L
波段，在方位和距离两个方向都达到了 5.5cm的高分辨率。1997年，英国伦敦大
学在中等规模海洋波成像的实验中，使用 FMCW SAR 获得了海洋后向散射强度
的分布图。在试验中，雷达工作频率为 94GHz，分别在距离和方位两个方向获
得了分辨率为5cm 和 1cm 的图像[3-5]。
现代战争中，无人机的广泛使用推动了机载 FMCW SAR 的发展，令FMCW
SAR 极大地向小型化方向发展。荷兰、美国、德国等过也陆续开展了无人机机
载FMCW SAR 的研究工作，为 FMCW SAR 在实际中的应用奠定了夯实的基础。
2001 年到 2004 年, 荷兰 DELFT 科技大学开始了名为“SAR: a novel
application for FM- CW Radars”的研究计划,并开发出基于无人机机载平台的 Ka
波段 FMCW SAR，其分辨率为 0.3m，具有运动目标检测的功能。之后，美国
ImSAR 公司在2008 年成功研究制造了 NANO SAR 系统，工作频率为 X波段，
其图像在距离方位向分辨率为 1m*1m，探测距离大于 1km。 2006年，德国 EADS
公司成功研究制造了连续波调制的 MiSAR 系统，工作频率为 Ka 波段，可调的
0.5-2km 测绘带宽，作用距离 5km[6-9]
。 近年来，FMCW SAR 的发展迅速，在进行二文成像的同时，也渐渐开展了
对三文成像的研究。在 2004 年至 2008 年，德国 FGAN 研制的用于三文成像的
调频连续波SAR 样机 ARTINO工作在Ka波段，可获得 0.2m*0.2m*0.2m 的三文
高分辨率雷达图像。在未来，随着研究工作的广泛开展，FMCW SAR 的发展也会更加深入[10]。
在国内，我国对 SAR的研究起步较晚，1979 年得到了我国第一张合成孔径
雷达图像。然而，随着我国对 SAR 技术研究水平的不断提高，机载 SAR 的研制
已经逐渐投入到实践中来，近年来，我国多所研究机构陆续进行了大量机载 SAR
实验，并获得了大量实际测量的数据。2012 年，国内的中科院电子学研究所研
制出一款配有 IMU/GPS 的连续波调制的机载小型 SAR 系统 CARMSAR
（Compact and Reconfigurable Miniature SAR），该系统能够在保证高分辨率的同
时，在 1km 距离内有效的覆盖 1 公里的条带状地区，同时也能够牺牲一部分分
辨率，在 3km 距离内有效的覆盖 3 公里的条带状地区，此次实验标志着我国在
FMCW SAR 的研究上已经迈出非常重要的一步[11]。
1.3 论文研究的主要工作与结构安排
本文从 SAR 系统的工作原理出发，简单介绍了 SAR 系统的一些几何概念和
信号处理方法。并根据 FMCW SAR 信号的基本性质，本文对距离多普勒算法研
究展开的主要工作具体如下：
（1）详细介绍 FMCW SAR 技术的基本概念，并进行相应的 matlab程序仿真。
（2）针对 FMCW SAR信号的特殊性质，对FMCW SAR 的回波信号进行建模，
并对该模型进行matlab 仿真程序验证。
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