【引言】
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种高分辨率成像雷达。在资源调查、海洋监视、灾害监测等遥感领域获得了广泛应用[1]。前视SAR成像雷达可以对平台前下方进行成像，在飞机辅助着陆、地面搜寻有着广泛应用，随着近年来自动驾驶的发展，前视成像雷达在汽车领域也有着广泛的应用场景和商业价值。
当雷达处于前视状态时，平台的运动与天线主波束指向基本一致，由平台运动产生的多普勒频率变化近乎消失，无法利用SAR成像方法进行成像[2]。德国宇航局（DLR）最先提出了视景增强区域成像雷达(Sector Imaging Radar for Enhanced Vision，SIREV)的前视SAR成像方法[3-4]，其工作原理是通过在平台飞行方向的垂直方向线性排列一组天线阵元，通过切换接收回波的天线阵元，等效为传统侧视SAR中“走停”模式。SIREV系统中有“收发同置”和“收发分置”两种工作模式[5]，“收发分置”工作模式的设计成本相对较低，随着多输入多输出（Multiple Input Multiple Output， MIMO）雷达的发展，尤其基于线性调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave ，FMCW）的MIMO雷达技术越来越成熟，可以利用MIMO雷达等效出线性分布的“收发同置”的天线阵列[6-7]。本文以FMCW的前视阵列雷达作为研究对象。
相较于传统的侧（斜）视SAR成像，前视SAR成像的合成孔径由延切航迹分布的实孔径天线阵张成，由于实孔径长度受限，因此其只能利用方位向部分孔径，这点和扫描SAR(ScanSAR)中的单一Bust成像类似，所以可以借鉴ScanSAR的相关算法[8]。由于方位天线为实天线，近些年来不少学者从阵列天线的角度，采用超分辨算法作为前视成像方案[9-11]，该类算法可以实现前视雷达方位向的超分辨，但该类算法通常需要多次迭代，运算量较大，不适用于实时成像。
在前视SAR成像过程中，由于其方位向调频率随距离空变，方位压缩后会造成图像的扇形畸变[12]。此外，随着天线波束角的增加，波束照射范围内的大部分目标无法被景中心穿过，采用对方位向补零的方式将天线孔径扩展到全孔径又会增加处理的数据量。
针对采用SAR成像算法方位压缩后图像扇形畸变的问题，提出了基于方位频域逆距离徙动校正（IRCMC）的前视成像方法。对距离压缩后的回波信号，通过傅里叶变换到距离多普勒域进行距离徙动校正，通过SPECAN的方法，将信号转换到时域进行去斜压缩后再变换到距离多普勒域，然后通过逆距离徙动校正，将目标校正回瞬时斜距的位置，最后通过坐标映射完成成像。
本文首先介绍了前视SAR的工作原理，给出了FMCW体制下的回波方程，分析了前视SAR的回波特性。给出该文提出的成像方法和算法流程图，最后通过仿真实验验证了方法的可行性。
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【作者信息】
刘金升1，2，张朝晖1，韩松1，2
（1.中国科学院空天信息创新研究院，北京 100190；2.中国科学院大学 电子电气与通信工程学院，北京 100049）
