文献（电子所）

文献名[1]：詹学丽, et al., 一种用于合成孔径雷达的数字去斜方法. 雷达学报, 2015. 4(04): p. 474-480

文章摘要

该文提出了一种用于合成孔径雷达（SAR）的数字去斜方法，适用于发射信号脉冲宽度能够覆盖整个测绘条带的轻小型ＳＡＲ系统。利用该方法，可以首先采用低于雷达系统发射信号带宽的采样频率对回波信号进行数字采集，之后在数字域对距离向回波信号去斜，通过频率分析法完成距离向的压缩处理，无混叠地恢复出目标信息。该文给出了新方法的理论分析与数学推导，并给出采样率选取准则，通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。

常用的去斜技术

在SAR系统中，去斜的基本思想就是采用调频率与发射信号相反的线性调频信号作为参考信号，与回波数据进行差频处理，将回波信号与参考信号之间的时间差转成不同差频频率。

常用的去斜方式有两种：接收端去斜和数字去斜。

接收端去斜指在射频接收时，利用与发射信号符号相反的本阵信号，与SAR回波信号进行混频，在高频段完成去斜处理，原理如下图所示。接收端去斜要求模拟端微波器件具有较高的调频线性度和频率稳定度，对于宽带SAR系统来说，实现成本高且复杂。

为避免混叠，数字去斜一般在中频进行，利用高采样率AD采集设备在中频进行采样，然后在数字于于参考信号相乘，完成去斜处理。数字去斜可以角容易地产生宽带线性调频信号，也有利于对非理想信息进行误差补偿。但是数字去斜一般在中频进行，会增加AD采样设备、数据存储与处理设备的复杂度。

但是在数字去斜中，如果参考信号的持续时间比回波信号持续时间短，会造成信号能量损失，进而导致分辨率下降。这就要求信号持续时间T1大于目标信号持续时间T0，增加AD采样率。例如，发射一个持续时间为10us、带宽为600MHz的线性调频信号，当场景测绘带宽为1.5km，则对应回波长度至少为10us。为了把所有木百奥全分辨恢复出来，需要采用一个持续时间为20us、调频斜率为-60MHz/s、带宽为1.2GHz的线性调频信号作为去斜操作的参考信号。所以在常规的数字去斜系统中，一版在中频进行高速AD采样，这样增加了数据处理、存储的压力。

改进的数字去斜方法

本文提出了一种改进的数字去斜方式。该方法可以直接在视频以低于雷达系统发射信号带宽的采样率对回波信号进行AD采样，然后在数字域完成去斜处理，降低了对数据处理和存储的要求，提高了处理处理效率，适用于轻小型雷达系统。

文献（38所）

文献名[2]：高许岗 and 雍延梅, 无人机载微型SAR系统设计与实现. 雷达科学与技术, 2014. 12(01): p. 35-38

文章摘要

针对无人机微型化发展对合成孔径雷达（ＳＡＲ）系统的微型化需求，该雷达系统设计方案采用调频连续波体制、功能及系统一体化、射频直接调制及数字解调和芯片化设计等技术，降低了系统复杂度，减少了系统的体积、重量和功耗，实现了小体积、轻重量、低功耗的微型ＳＡＲ系统。分析了调频连续波体制ＳＡＲ的成像算法及其地面动目标显示（ＧＭＴＩ）处理技术。通过微型ＳＡＲ系统在小型无人机平台上的飞行试验，试验结果验证了系统的有效性和可行性。

实时成像处理

综合实时成像处理采用DSO与FPGA混合处理技术、改进RD算法、二维频域补偿多普勒频移项的方法和方位脉冲特征提取并进行补偿方式，提高了信号处理性能，解决调频连续波的包络距离徙动和收发天线易干扰的问题，实现适用于轻型无人机平台的调频连续波体制的实时运动补偿与成像

调频连续波的优势

连续波体制相比脉冲体制具有以下几个优点：

（１）发射峰值功率低、截获概率低，同时也降低了设备的复杂度；

（２）系统结构相对简单、成本低，减少了系统设备量；

（３）易于采用去调频处理，降低了采样率，利于实现大宽带信号；

但需要利用轻型微带双天线实现收发隔离，同时由于连续波体制，传统的SAR成像算法“停－走－停”近似处理方式不再适用，需要对已有成像算法和GMTI处理技术进行修正。

文献（华侨大学）

文献名：[3] 陈俊, FMCW SAR成像算法及实现. 2017, 华侨大学

重点讲述成像处理算法，公式推导时，可以参考这篇论文。

文献摘要

本论文首先研究了合成孔径原理，获知保证方位向高分辨率的方法，然后研究了去调频原理，通过去调频处理一方面降低系统对采样率的要求，另一方面，经过去调频处理后的信号不再是线性调频信号，而是频率为常数的信号，这将极大地简化距离向的压缩过程；在此基础上，结合FMCWSAR系统几何模型，推导出了FMCW SAR体制下的回波模型。

在原有的FMCW SAR距离多普勒（RD）成像算法基础上，加上对RVP项的处理，本论文提出了一种改进的正侧视模式下的RD算法，提高了成像分辨率；本论文还提出了一种适用于斜视模式下的FMCW SAR的距离多普勒算法；通过分析频率变标过程及其影响，对正侧视以及斜视模式下的频率变标（FS）算法分别提出了改进方法；最后本文还通过分析雷达载机偏离理想航迹所带来的影响，提出一种将运动补偿技术与成像算法相结合的算法来解决雷达非匀速直线运动下的高分辨成像问题。以上所提出的改进算法都通过实验仿真验证了其有效性。

FMCW SAR 与脉冲SAR

FMCW SAR的优势：

1）FMCW SAR 信号采用的是线性FMCW信号，发射信号的占空比为1，平均发射功率小，雷达发射机避免采用高压、高功率器件，可用固态器件实现，从而简化了雷达的系统设计，使得 FMCW SAR更容易实现小型化、集成化。并且由于该系统下的峰值发射功率比较小，雷达具很好的低截获率性能，使得该体制下的雷达能够很好的应用于情报侦察等领域。

2）脉冲 SAR 的天线是收发共用的，靠定时开关来进行切换，而 FMCW SAR采用的的是收发分置天线，在雷达不断发射信号的同时接收天线也在不断地接收信号，FMCW SAR 不存在脉冲 SAR体制下距离盲区的问题。

3）FMCW SAR 在进行成像处理前对信号进行了去调频处理，用一个参考距离的回波延迟信号与接收信号做差频处理，使得得到的信号不再是线性调频信号，而是一个频率为常数的信号。从而大大降低了需要处理的信号的带宽，使得雷达对信号的采样率的要求大幅度降低，对信号的处理量也会有很大程度的降低。

4）FMCW SAR 体制下的的信号回波，经过去调频处理后，回波信号变成一个频率为常量的信号，在距离向处理时只需要将信号经傅氏变换之后就能实现距离向压缩，使得距离向的处理变得更加简便。

FMCW SAR 的不足：

1）FMCW SAR 系统采用的是收发分置天线，两组天线同时工作，导致信号在发射和接收的过程当中很难做到互不干扰，由于收发隔离度的影响，使得该体制下的雷达发射功率不能太大，这就直接限制了 FMCW SAR 的作用距离。

2）FMCW SAR 的发射信号为线性调频信号，当信号的调频线性度不稳定，会直接导致信号频率的偏差，从而导致在成像的过程当中产生较大的相位偏差。

3）由于在去调频的处理过程中，会造成被利用的信号带宽减小，从而会影响距离向的分辨率。

文献（8院）

文献[4]：孔令振, et al., 一种Ka波段多通道FMCW SAR数字接收机设计与实现. 上海航天(中英文), 2022. 39(06): p. 118-124.

文献摘要

调频连续波体制合成孔径雷达（FMCW SAR）因其体积小、成本低、重量轻及分辨率高的优点越来越受到关注。随着软件无线电技术的迅速发展，数字信号处理机在 SAR 载荷系统中扮演越来越重要的角色。提出一种多通道 Ka 波段毫米波 SAR 数字接收机的设计与实现方法，详细分析了 FMCW SAR 去调频接收过程，研制出一种基于 FPGA 的多通道数字接收机平台。以三通道为例，采用多类滤波器级联技术，设计系统软硬件，最后通过系统测试及试验验证了方案的正确性与可行性

文献（空间中心）

文献名[5]：蔡永俊, 调频连续波合成孔径雷达成像研究与系统实现. 2016, 中国科学院国家空间科学中心.

文献摘要

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨雷达，在距离向它利用脉冲压缩技术得到高分辨率，在方位向利用孔径合成技术得到高分辨率，从而得到目标的高分辨率图像。和光学成像相比，SAR 能够全天时全天候地进行对地观测，不受黑夜、云雾等自然条件影响，而且在特定频率下能够穿透地表和植被获取地表下的信息，因而在地质探测、地形测绘等民用领域和目标识别、战场侦查等军事领域有着广泛的应用前景 SAR 技术与调频连续波（FMCW）技术相结合为发展体积小、成本低的高分辨率合成孔径雷达提供了条件。高度小型化的 FMCW SAR 非常适合有效载荷受严格限制的小型平台的需要，在军民许多领域有广泛的应用前景，因此受到各个国家越来越多的关注。但由于 FMCW SAR 连续发射调频信号，与脉冲 SAR相比，发射信号时长较长，较长的信号时长恶化了接收信号的畸变，雷达平台在信号发射期间的运动不能被忽略，而传统的成像方式是基于“停走停”模式的假设（不考虑信号发射期间平台与目标之间的运动导致的斜距变化）推导的，从而造成了两者在回波模型，成像处理等方面有所不同。因此，传统脉冲体制下的成像算法不能直接运用于 FMCW SAR 中，必须结合 FMCW SAR 回波信号的特点对其加以改进。基于 FMCW SAR 成像处理与系统实现，本论文主要完成以下工作。

一、分析了FMCW SAR 回波信号特点与 Dechirp 处理对回波信号的影响；详细分析了 FMCW SAR 与脉冲 SAR 回波信号模型的区别，分析了FMCW SAR回波的瞬时频谱，并对FMCW SAR 回波进行了建模；分析了脉内多普勒畸变对距离向信号的影响并分析其影响是否可被忽略并指出了“停走停”假设成立的条件；通过仿真 FMCW SAR 回波对分析进行了验证。

二、对传统脉冲 SAR 成像算法进行改进使其适用于 FMCW SAR。在脉冲SAR 成像算法中，距离多普勒（RD）算法与线性调频变标（CS）算法是最常用的两种算法，然而这两种算法都没有考虑在信号发射期间雷达的连续运动所引起的与目标间的瞬时斜距的变化，这种特征必然导致对接收信号的多普勒畸变，使得在距离向产生附加的偏移，如果不加以校正必然导致距离和方位展宽或偏移，不能很好保持系统分辨率，本文第三章对 RD 算法进行了改进。其次，CS 算法通过相位相乘将不同斜距处目标的距离徙动轨迹变的相同然后通过一致距离徙动校正解决了距离徙动随斜距而改变的问题，提高了成像精度的同时也提高了运算效率，但 CS 算法要求回波信号在距离向具有线性调频特征，所以也不适用于FMCW SAR，而频率变标（FS）算法原理与 CS 算法类似，通过相位相乘消除了距离徙动随斜距的变化，适用于以去调频方式接收的 FMCW SAR。但传统 FS算法忽略了脉内雷达的连续运动，从而影响了最终的成像质量，第四章对传统FS算法进行改进使其适用于FMCW SAR。

三、研究 FMCW SAR 全极化成像处理问题。极化测量是 SAR 系统发展的一个重要方向，对极化信息的获取、描述与处理的研究是 FMCW SAR 成像发展的重要方向。本文首先对极化信息处理的基础理论进行了阐述，重点针对极化分解理论进行了研究，描述了常用的相干分解与非相干分解方法，分析与比较了这些分解算法的特点。由于基于模型的分解与实际地物散射特征相对应，分解结果更直观易懂，所以成为国内外极化成像的重点研究方向之一。本文对于基于模型的分解算法进行了深入的研究，分析指出了现有基于模型的分解方法存在的不足，对此提出了自适应的基于模型的分解算法并采用优化措施使得分解更符合实际地物特征，并通过试验来验证分析的准确性。

四、完成了 FMCW SAR系统的设计与实现，并进行了校飞试验验证了系统的可行性。系统采用收发天线分置方式以提高收发隔离度，天线采用透镜喇叭方式以进一步降低系统重量以及减小天线尺寸，实际校飞结果验证了系统可行性。

论文最后对全文工作进行了总结与展望，总结了对于 FMCW SAR 成像与系统实现在论文中已经解决的问题，也指出了下一步仍然需要解决的问题。

发展趋势

1）微小型化：未来战场环境日趋复杂，传统机载雷达难以深入敌后开展侦察活动。因此，FMCW SAR 与搭载平台都会不断减小体积与重量，不断向微型化发展，从而降低其成本, 实现 SAR 在军事和民事方面的大范围应用。

2）多极化成像：多极化 SAR，尽管结构比单极化 SAR 复杂，但是优点非常突出，不同类型的物体对水平极化和垂直极化电磁波的影响不同，不同的极化对陆地、海洋、森林等不同反射特性的场景具有特定的成像效果，通过多极化成像能获取目标更全面的信息，从而提高目标识别与分类的能力。所以，多极化不但是传统脉冲 SAR 的发展趋势，也是 FMCWSAR 的发展趋势。

3）实时成像：机载 SAR 实时成像或无人机上 SAR 的数据传给地面控制站的近似实时成像，是 FMCW SAR 成像研究的重点。由于 SAR 的数据量非常大，需要存储容量大、处理速度快的数据处理系统。实时成像有利于 SAR 操作员实时掌握、调整成像区域, 对精确成像是非常必要的。

4）毫米波频段的应用：无人机可深入敌区，对感兴趣的地方进行近距离侦察，因此对 SAR 作用距离要求较近，毫米波在大气传播中的衰减就显得不特别重要，而毫米波 FMCW SAR 体积小、重量轻、战场适应性好、抗干扰能力强等优点非常突出，将成为未来的发展趋势。