星載多發(fā)多收SAR多維編碼波形設(shè)計與分析

張 倩，李宏博，張 云，，任 航

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院，哈爾濱 150001； 2.對海監(jiān)測與信息處理工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(哈爾濱工業(yè)大學(xué))，哈爾濱 150001)

合成孔徑雷達(dá)(synthetic aperture radar, SAR)在很多領(lǐng)域都發(fā)揮了重要的作用，但是傳統(tǒng)單天線SAR成像在實(shí)現(xiàn)高分寬幅成像存在著不可調(diào)和的矛盾。高分寬幅SAR成為未來新體制雷達(dá)發(fā)展的方向，多發(fā)多收(multiple input multiple output, MIMO)SAR是其中一種[1]。MIMO SAR通過發(fā)射多個波形、同時接收多個回波，實(shí)現(xiàn)了自由度、等效相位中心的增加及多任務(wù)協(xié)同的目標(biāo)探測。

MIMO SAR的系統(tǒng)設(shè)計有兩個問題亟需解決：如何有效分離回波和發(fā)射波形的設(shè)計[2]。依據(jù)發(fā)射波形的特征，MIMO SAR可進(jìn)一步分為分時同頻、同時分頻和同時同頻三大類[3]。其中同時同頻應(yīng)用最廣，自由度最高，但也對波形設(shè)計提出了更高的要求，如何分離雷達(dá)回波、抑制干擾是提升系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。文獻(xiàn)[4]指出，將正負(fù)線調(diào)頻信號應(yīng)用在MIMO SAR中，失配的信號能量會散布在圖像中，導(dǎo)致圖像中噪聲干擾嚴(yán)重。文獻(xiàn)[5]提出多維波形編碼的概念，多相位中心個數(shù)和基線長度增加，結(jié)合二維陣列天線和俯仰向數(shù)字波束合成(digital beam forming, DBF)技術(shù)區(qū)分波形，提高了成像能力。文獻(xiàn)[6]提出短時移正交(short term shift orthogonal, STSO)波形，在MIMO SAR中具有良好的性能，改善聚焦性。

正交頻分復(fù)用(orthogonal frequency division modulation, OFDM)技術(shù)也可與空時編碼技術(shù)結(jié)合，對線調(diào)頻信號進(jìn)行調(diào)制。文獻(xiàn)[7]提出在MIMO SAR中應(yīng)用OFDM chirp信號，保證信號之間零互相關(guān)，模糊函數(shù)具有良好的特性，但存在對多普勒頻率敏感的問題。文獻(xiàn)[8]致力于解決因MIMO SAR發(fā)射信號非理想正交而成像模糊的問題，提出將OFDM與chirp結(jié)合的體制，但存在脈沖間頻移影響正交性的問題。基于與空時編碼結(jié)合的思路，文獻(xiàn)[9]提出一種具有多個正交發(fā)射波形的調(diào)頻連續(xù)波，信號之間具有較低的互相關(guān)性和較高的自相關(guān)。文獻(xiàn)[10]提出一種結(jié)合空時編碼的ODFM-LFM信號，分離效果良好。基于此思想，文獻(xiàn)[11]通過循環(huán)移位獲得多路短時正交信號，降低了信號間的串?dāng)_。實(shí)際應(yīng)用方面，文獻(xiàn)[12]進(jìn)行了機(jī)載同時同頻MIMO SAR試飛試驗(yàn)，效果良好。MIMO SAR的波形設(shè)計與系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)得到了快速發(fā)展，逐步向工程應(yīng)用發(fā)展。

MIMO SAR實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是使回波能夠得到良好分離的發(fā)射波形，而目前研究較多的碼分正交波形有良好的自相關(guān)和互相關(guān)性能，但不同天線的干擾能量被分散而不是消除。利用OFDM調(diào)制可以確保信號零互相關(guān)，但如何減輕多普勒偏移是一個難點(diǎn)。利用空時編碼可以有效分離回波，但是在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的通道響應(yīng)存在問題。在MIMO SAR中不同發(fā)射信號的回波在時域和頻域相互疊加，只有將這些回波進(jìn)行良好的分離，才能夠獲取獨(dú)立低耦合的信號通道，這對分離回波的方法提出更高的要求。本文提出的MIMO SAR體制對于較近的散射體回波利用信號性質(zhì)分離，對于較遠(yuǎn)的散射體回波利用DBF技術(shù)分離，后進(jìn)行成像拼接，從而減緩了俯仰維成像帶寬變小的缺陷，回波分離效果良好。

基于上述研究，本文開展基于多維波形編碼技術(shù)的STSO波形設(shè)計，并與正負(fù)線調(diào)頻信號、OFDM chirp信號進(jìn)行對比分析。進(jìn)一步給出了MIMO SAR信號處理流程，分析波形信號調(diào)制解調(diào)及處理過程，驗(yàn)證這3種信號在MIMO SAR系統(tǒng)中的性能，STSO點(diǎn)目標(biāo)的性能與傳統(tǒng)單通道SAR近似。首先，本文對3種信號數(shù)學(xué)模型模型及性能進(jìn)行分析，開展MIMO SAR體制下的成像仿真，并通過峰值旁瓣比、積分旁瓣比和分辨率進(jìn)行性能對比;其次，采用兩發(fā)多收的系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，基于多維波形編碼理論，在俯仰維采取DBF技術(shù)分離不同距離的回波，在方位維采取多通道重構(gòu)法將多個欠采樣的回波數(shù)據(jù)重構(gòu)，進(jìn)而采用Chirp Scaling成像算法(簡稱CS算法)進(jìn)行點(diǎn)目標(biāo)成像，驗(yàn)證了STSO信號在MIMO SAR體制下的有效性和可靠性。

1 MIMO SAR信號數(shù)學(xué)模型

1.1 正負(fù)線調(diào)頻信號模型及原理

線調(diào)頻信號是SAR系統(tǒng)最常用的波形，正負(fù)線調(diào)頻信號具有良好的正交性，是現(xiàn)有雷達(dá)較常用的信號。假設(shè)子孔徑1發(fā)射的信號為s1(t)，子孔徑2發(fā)射的信號為s2(t)，則發(fā)射信號為

s1(t)=rect(t/Tp)exp(jπKrt2)

(1)

s2(t)=rect(t/Tp)exp(-jπKrt2)

(2)

式中：Tp為脈沖寬度，Kr為調(diào)頻率。回波信號經(jīng)正線調(diào)頻信號匹配濾波器處理，結(jié)果見圖1。

圖1 線調(diào)頻信號匹配濾波結(jié)果Fig.1 Filtering results of linear frequency modulation signal matching

線調(diào)頻信號的自相關(guān)函數(shù)為

A(t)=Tprect(t/2Tp)sinc(KrTpt)

(3)

正負(fù)線調(diào)頻信號的互相關(guān)函數(shù)為

(4)

自相關(guān)計算與匹配濾波等價，見圖1。正負(fù)線調(diào)頻信號本質(zhì)問題為信號間不正交，兩者相關(guān)實(shí)質(zhì)是將互相關(guān)能量分散在成像區(qū)域中，降低成像質(zhì)量，從而影響真實(shí)目標(biāo)的判斷。

1.2 OFDM chirp信號模型及原理

多通道OFDM chirp波形利用了頻分復(fù)用技術(shù)，本節(jié)OFDM調(diào)制的方法使得各通道所占的頻帶重復(fù)，但是子載頻間不重疊，調(diào)制框圖見圖2。以兩路正交波形產(chǎn)生為例，每路有N個子載頻，由于接收信號是兩路信號的疊加，共有2N個子載頻，即需要使用2N點(diǎn)DFT進(jìn)行OFDM的解調(diào)。假設(shè)S[p]為輸入數(shù)據(jù)，由N個子載頻分量構(gòu)成，且相鄰頻率間隔為2Δf，Δf=1/NTs，Ts為采樣間隔。在輸入序列S[p]每個子載波之間插入一個零載波，得到S1[p]，進(jìn)行頻移Δf得到S2[p]。在圖2中，使用箭頭表示非零載波，使用實(shí)心圓點(diǎn)表示零載波。

圖2 兩路正交波形產(chǎn)生框架圖Fig.2 Frame diagram of two orthogonal waveforms

頻域chirp信號用于實(shí)現(xiàn)恒包絡(luò)，S[p]為輸入數(shù)據(jù)，是chirp信號N點(diǎn)FFT的結(jié)果。根據(jù)圖2，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為S[p]時，用2N點(diǎn)IFFT進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到發(fā)射信號的時域形式為：

s1(t)=rect(t/Tp)exp(jπKrt2)+
rect((t-Tp)/Tp)exp(jπKr(t-Tp)2)

(5)

s2(t)=s1(t)exp(j2πΔft)

(6)

由式(5)和式(6)可得波形1是由chirp信號與時移Tp后相加得到，波形2比波形1附加了線性相位。

由于OFDM調(diào)制的限制，解調(diào)與調(diào)制的長度需相等，即要求待解調(diào)信號的時延不能超過chirp信號的長度Tp，需要結(jié)合DBF技術(shù)將測繪帶劃分為多個子測繪帶，保證該區(qū)域回波時延小于Tp，減少干擾。由于接收到的回波有時延，并不與調(diào)制的信號等長，需進(jìn)行圓周循環(huán)移位[7]后才能進(jìn)行成像處理。

1.3 STSO信號模型及原理

MIMO SAR的波形設(shè)計需考慮相鄰的散射點(diǎn)回波互相關(guān)能量的影響。若不同發(fā)射通道的信號是時移正交的，則互相關(guān)能量可消除，由此提出短時移正交波形[6]，它要求不同發(fā)射通道的信號在成像區(qū)域?qū)?yīng)的時間延遲范圍內(nèi)是正交的，見下式：

(7)

式中:h(τ)是與成像區(qū)域相對應(yīng)的窗函數(shù)，選擇為h(τ)=rect(τ/T0)，T0為一個波束主瓣內(nèi)雷達(dá)回波時延的范圍。

STSO設(shè)計使互相關(guān)能量在小時間偏移量情況下消失。而對于大時間偏移量，回波通過窄接收波束后被分離。短時移正交波形是由經(jīng)過平移的線性調(diào)頻信號組成，波形信號模型表達(dá)式如下：

s1(t)=rect(t/Tp)exp(jπKrt2)

(8)

(9)

根據(jù)波形時頻關(guān)系可知，如圖3所示，兩個STSO波形的時域和頻域占的區(qū)域相同，有利于降低雷達(dá)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中的復(fù)雜程度。STSO信號具體發(fā)射過程見圖4。

圖3 STSO時頻關(guān)系Fig.3 Time-frequency diagram of STSO

圖4 STSO波形的發(fā)送與接收[6]Fig.4 Transmitting and receiving STSO waveform[6]

圖5是對STSO信號脈沖壓縮后的結(jié)果，由圖可知，兩波形的脈壓結(jié)果峰值相距Tp/2。即當(dāng)STSO信號應(yīng)用到MIMO SAR中時，對于場景中雙程回波時延差超過Tp/2的兩個目標(biāo)回波，匹配濾波的結(jié)果將互相影響，成像出現(xiàn)模糊。但若回波時延差小于此值，經(jīng)過匹配濾波后能量出現(xiàn)在不同區(qū)域。

圖5 STSO波形壓縮結(jié)果Fig.5 Compression results of STSO waveform

實(shí)際中，SAR的測繪帶場景遠(yuǎn)大于對應(yīng)的回波寬度，故處理時應(yīng)用俯仰向DBF技術(shù)同時產(chǎn)生多個窄波束，將回波在角度域分離成多個子測繪帶，使每個子測繪帶對應(yīng)的角度范圍在Tp/2內(nèi)[13]，這樣不會產(chǎn)生因回波之間的相互干擾而造成的模糊。

DBF加權(quán)可提取不同測繪帶的回波，匹配濾波將波形1和波形2分離，主要以時間窗的形式對波形能量提取。波形1匹配濾波公式為

(10)

波形2需要在波形1基礎(chǔ)上進(jìn)行平移，即乘以exp(-jπfTp)+exp(jπfTp)，將兩個波形的峰值對齊，如下式

(11)

式中：F-1{·}、F{·}分別為傅里葉逆變換和傅里葉變換，SMF(f)為波形1匹配濾波器的頻域形式，Tm為子測繪帶需要提取的回波時延間隔，即Tp/2，tm為子測繪帶中心的雙程時延。

2 MIMO SAR模型構(gòu)建與成像

2.1 MIMO SAR系統(tǒng)成像模型構(gòu)建

本文采取兩發(fā)多收的形式，為了增加等效相位中心，在方位維兩個通道發(fā)射信號3個通道接收，從而在不提高脈沖重復(fù)頻率(pulse repetition frequency,PRF)的情況下增加方位維采樣頻率，保證高分寬幅成像。

圖6為MIMO SAR兩個通道發(fā)射信號時的系統(tǒng)幾何模型。接收天線在距離維有Ne個子孔徑，在方位維有Na個子孔徑，發(fā)射天線為Tx1和Tx2，分別發(fā)射波形1和波形2，實(shí)際上為兩發(fā)Ne·Na收。兩個發(fā)射天線波束覆蓋區(qū)域與接收波束覆蓋區(qū)域相同，由于波形應(yīng)用條件的限制，應(yīng)用DBF技術(shù)劃分成多個子測繪帶進(jìn)行成像。

圖6 MIMO SAR幾何模型Fig.6 Geometric model of MIMO SAR

如圖6所示，接收天線在距離維有Ne個子孔徑，第n個子孔徑接收到的回波信號為

(12)

式中：A為距離維天線方向圖，θ(x)為下視角，θc為場景中心的下視角，σ為目標(biāo)的后向散射系數(shù)，x為目標(biāo)到雷達(dá)的距離，Tm(x)為目標(biāo)的雙程回波的延遲，hn=(n-(Ne+1)/2)hr表示距離向第n個子孔徑到中間子孔徑的距離[13]，hr為天線距離向子孔徑的寬度，fc為載頻。距離維所有孔徑的回波可寫成

R=[r1,r2,…,rNe]T

(13)

利用MIMO SAR發(fā)射信號進(jìn)行成像流程見圖7，具體步驟如下：

圖7 MIMO SAR成像仿真流程圖Fig.7 MIMO SAR imaging simulation process

步驟1：獲取MIMO SAR多孔徑回波，記作R=[r1,r2,…,rNe]T。

步驟2：將距離向回波進(jìn)行DBF處理。利用加權(quán)，得到單個子測繪帶回波，即X=WHS。

步驟3：對回波進(jìn)行分離處理。不同波形處理不同，對于LFM、STSO波形進(jìn)行匹配濾波并使用時間窗截取，對于OFDM chirp波形進(jìn)行解調(diào)。分別得到波形1和波形2的回波數(shù)據(jù)。

步驟4：產(chǎn)生重構(gòu)濾波器組。對方位維不同相位中心的信號進(jìn)行多通道重構(gòu)處理，得到重構(gòu)后的單波束信號。

步驟5：成像算法處理。使用CS算法對回波信號進(jìn)行成像。

步驟6：對下一個子測繪帶進(jìn)行處理。改變DBF加權(quán)系數(shù)，加權(quán)窄波束的角度發(fā)生變化，從而子測繪帶中心移動，回到步驟2，直至覆蓋整個成像場景。

2.2 成像流程分析

本文選取為非自適應(yīng)DBF加權(quán)，采用“寬發(fā)窄收”模式，圖8(a)為發(fā)射波束，發(fā)射區(qū)域大，圖8(b)為接收波束，掃描區(qū)域大，圖8(c)通過DBF加權(quán)等效形成多個窄波束進(jìn)行接收。

圖8 DBF等效過程Fig.8 Equivalent process of DBF

DBF加權(quán)產(chǎn)生的多個窄波束在地面上形成了多個子測繪帶，通過改變DBF系數(shù)來改變接收回波的主瓣寬度和角度，子測繪帶中心位置和寬度也相應(yīng)改變。該DBF處理過程是在接收回波后進(jìn)行處理，優(yōu)點(diǎn)在于可改變測繪帶中心的位置，減少成像區(qū)域盲區(qū)。

經(jīng)過DBF加權(quán)后，對回波進(jìn)行分離處理，利用匹配濾波和時間窗進(jìn)行能量提取，將波形恢復(fù)到時域，根據(jù)等效相位中心的不同將回波按照順序排列。此時，對于單個通道的信號，不滿足采樣定理，會出現(xiàn)方位模糊現(xiàn)象，故需要通過多通道重構(gòu)法將周期非均勻采樣信號恢復(fù)成均勻采樣的信號，見圖9。在時域回波的基礎(chǔ)上進(jìn)行N維升采樣，通過FFT到多普勒域，按照順序與重構(gòu)濾波器[14]相乘再相加，通過IFFT得到等效的單通道信號，進(jìn)行成像處理。

圖9 多通道重構(gòu)法仿真框圖Fig.9 Block diagram of multichannel reconstruction algorithm

3 仿真實(shí)驗(yàn)

根據(jù)多維波形編碼理論在MIMO SAR體制下對正負(fù)線調(diào)頻信號、OFDM chirp與STSO信號進(jìn)行仿真，在俯仰維利用DBF技術(shù)實(shí)現(xiàn)“寬發(fā)窄收”，實(shí)現(xiàn)俯仰維多個子測繪帶的劃分，在方位維利用多通道重構(gòu)算法將數(shù)據(jù)由周期性非均勻采樣恢復(fù)成均勻采樣，利用傳統(tǒng)成像算法進(jìn)行成像，最后將多個子測繪帶成像進(jìn)行拼接，并對不同的波形成像效果進(jìn)行對比。本實(shí)驗(yàn)采取星載MIMO SAR系統(tǒng)來驗(yàn)證波形有效性，仿真參數(shù)見表1[13]。

表1 仿真參數(shù)Tab.1 Simulation parameters

根據(jù)MIMO SAR幾何模型，在方位維有2個發(fā)射通道，3個接收通道，故沿航跡向有5個等效相位中心。仿真時脈沖重復(fù)頻率選取890 Hz，即方位維采樣頻率，而多普勒帶寬為3 806 Hz，經(jīng)過計算，該參數(shù)選取滿足采樣定理的要求。

3.1 單個點(diǎn)目標(biāo)仿真實(shí)驗(yàn)

在測繪帶中設(shè)置點(diǎn)目標(biāo)，圖10為點(diǎn)目標(biāo)分布示意，為了對比不同波形成像效果，在這里選取點(diǎn)目標(biāo)2的參數(shù)進(jìn)行對比。

圖10 點(diǎn)目標(biāo)分布Fig.10 Distribution of point targets

分別進(jìn)行MIMO SAR利用正負(fù)線調(diào)頻信號、OFDM chirp信號以及STSO信號的成像仿真，為了便于對比，獲取點(diǎn)目標(biāo)2的方位維剖面和升采樣。圖11為不同發(fā)射波形下的目標(biāo)2的仿真結(jié)果，包括方位維切面和升采樣后的結(jié)果，圖11(a)、(d)對應(yīng)正負(fù)線調(diào)頻信號的結(jié)果，圖11(b)、(e)對應(yīng)OFDM chirp信號的結(jié)果，圖11(c)、(f)對應(yīng)STSO信號的結(jié)果。

圖11 點(diǎn)目標(biāo)2仿真結(jié)果Fig.11 Simulation results of point target 2

對比不同發(fā)射波形下MIMO SAR的點(diǎn)目標(biāo)方位維切面結(jié)果，真實(shí)目標(biāo)的兩側(cè)會出現(xiàn)偽目標(biāo)，此峰值大小會對沿航跡向真實(shí)目標(biāo)的判斷產(chǎn)生影響。偽目標(biāo)的出現(xiàn)是因?yàn)槟：芰课幢煌耆m然多通道重構(gòu)法將回波恢復(fù)成均勻采樣，但是經(jīng)驗(yàn)證，此算法在非均勻性強(qiáng)的情況下，不能完全消除回波的模糊能量[15]。表2為不同波形下點(diǎn)目標(biāo)的成像指標(biāo)。

表2 點(diǎn)目標(biāo)成像指標(biāo)Tab.2 Imaging indexes of point target

在相同仿真環(huán)境中，不同發(fā)射波形成像時的偽目標(biāo)的幅度大小也是評判波形好壞的指標(biāo)。對比不同發(fā)射波形下點(diǎn)目標(biāo)的升采樣結(jié)果，可得STSO信號下點(diǎn)目標(biāo)的成像質(zhì)量最好。對比不同信號的主瓣寬度，OFDM chirp信號的主瓣較寬，與點(diǎn)目標(biāo)成像圖分析結(jié)論相同。主瓣展寬是由于信號周期性非均勻采樣引起的，正負(fù)線調(diào)頻信號和STSO信號對主瓣展寬都有一定的抑制，OFDM chirp信號在抑制主瓣展寬方面性能較差。

如表2，STSO與傳統(tǒng)單通道SAR在距離向和方位向的ISLR和PSLR性能接近，這對于MIMO SAR的波形設(shè)計結(jié)果優(yōu)異。SAR的測繪帶寬最大為c/2PRF，MIMO SAR降低PRF，使測繪帶寬擴(kuò)展為原來的5倍，同時單個點(diǎn)目標(biāo)性能優(yōu)越。

與單通道SAR對比，MIMO SAR實(shí)現(xiàn)了高分寬幅成像和等相位中心的大幅度提升，與之伴隨的是系統(tǒng)復(fù)雜度的提升和模糊能量對成像的影響。由圖7可得，OFDM chirp較之其他兩種信號需增加調(diào)制與解調(diào)模塊，一定程度增加系統(tǒng)復(fù)雜度。由于波形的性質(zhì)會使測繪帶寬降低，利用俯仰維的DBF技術(shù)可將不同子測繪帶進(jìn)行拼接，從而實(shí)現(xiàn)俯仰維大測繪帶寬成像。除此之外，由于MIMO SAR等效相位中心增加，由欠采樣信號恢復(fù)為均勻采樣的信號時抑制模糊能量不徹底，會有主瓣展寬的現(xiàn)象，進(jìn)而影響分辨率，需調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)滿足分辨要求。

就分辨率而言，3個發(fā)射波形在方位向和距離向均為1.6 m左右。綜合對比距離向和方位向的峰值旁瓣比(PSLR)、積分旁瓣比(ISLR)，可得STSO波形模糊能量抑制效果最好，聚焦效果良好。偽目標(biāo)幅度對航跡向真實(shí)目標(biāo)的辨別有一定的影響，在3種波形中，STSO作為發(fā)射信號時偽目標(biāo)幅度最低，目標(biāo)模糊能量被抑制得最徹底。

3.2 多點(diǎn)目標(biāo)仿真實(shí)驗(yàn)

本節(jié)在測繪帶2中設(shè)置9個點(diǎn)目標(biāo)，觀察在MIMO SAR體制下應(yīng)用不同波形時多點(diǎn)目標(biāo)的成像結(jié)果及邊緣點(diǎn)目標(biāo)的成像效果。圖12為不同發(fā)射波形下的多點(diǎn)目標(biāo)的仿真結(jié)果，包括方位維切面、方位維切面目標(biāo)的主瓣細(xì)節(jié)以及成像結(jié)果，圖12(a)、(d)、(g)對應(yīng)正負(fù)線調(diào)頻信號的結(jié)果，圖12(b)、(e)、(h)對應(yīng)OFDM chirp信號的結(jié)果，圖12(c)、(f)、(i)對應(yīng)STSO信號的結(jié)果。

圖12 多目標(biāo)仿真結(jié)果Fig.12 Simulation results of point targets

對比波形的方位維切面，3個目標(biāo)均清晰可見。STSO的偽目標(biāo)幅度明顯低于正負(fù)線調(diào)頻信號和OFDM chirp信號，且STSO信號的旁瓣能量較之前者更低，與單個點(diǎn)目標(biāo)實(shí)驗(yàn)結(jié)論相同。觀察多點(diǎn)目標(biāo)成像結(jié)果，可得chirp信號成像結(jié)果目標(biāo)點(diǎn)有虛影，而OFDM chirp與STSO的成像中此現(xiàn)象并不明顯，這是線調(diào)頻信號的能量分散導(dǎo)致。STSO成像結(jié)果分辨率高，聚焦效果好。

3.3 分布目標(biāo)仿真實(shí)驗(yàn)

在成像場景中設(shè)置3個字母“HIT”，分布在3個子測繪帶中，利用3個波形進(jìn)行成像仿真。圖13(a)是發(fā)射信號為正負(fù)線調(diào)頻信號時成像結(jié)果，圖13(b)是發(fā)射信號為OFDM chirp時成像結(jié)果，圖13(c)是發(fā)射信號為STSO信號時成像結(jié)果。線調(diào)頻信號成像場景中有模糊能量，影響分布目標(biāo)的成像質(zhì)量。OFDM chirp成像結(jié)果較STSO信號的結(jié)果聚焦效果略差，STSO信號的分辨率更好。

圖13 分布目標(biāo)成像結(jié)果Fig.13 Multi-target imaging results

4 結(jié) 論

針對多發(fā)多收SAR體制中多通道之間回波信號互相干擾等問題影響成像質(zhì)量，本文提出一種多維波形編碼設(shè)計，可以有效抑制通道間模糊。本文對比正負(fù)線調(diào)頻信號、OFDM chirp與STSO信號的性能，通過俯仰維的DBF加權(quán)劃分子測繪帶，多通道重構(gòu)技術(shù)恢復(fù)單通道回波，對點(diǎn)目標(biāo)成像質(zhì)量進(jìn)行對比，驗(yàn)證了STSO信號具有明顯的成像性能優(yōu)勢，進(jìn)一步提出使用最大偽目標(biāo)幅度的指標(biāo)對波形進(jìn)行評價，從PSLR、ISLR以及分辨率等方面對成像質(zhì)量進(jìn)行評價，STSO信號具有明顯的優(yōu)勢。