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Theory and Application of Motion Compensation for LFM-CW SAR

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彩超

多普勒成像

多普勒成像

Small  low-cost  high-resolution  synthetic  apertureradar  (SAR)  systems  are  made  possible  by  using  a  linearfrequency-modulated  continuous-wave  (LFM-CW)  signal.  SARprocessing  assumes  that  the  sensor  is  moving  in  a  straight  line  at  aconstant  speed,  but  in  actuality,  an  unmanned  aerial  vehicle  (UAV)or  airplane  will  often  significantly  deviate  from  this  ideal.  Thisnonideal  motion  can  seriously  degrade  the  SAR  image  quality.  Ina  continuous-wave  system,  this  motion  happens  during  the  radarpulse,  which  means  that  existing  motion  compensation  techniquesthat  approximate  the  position  as  constant  over  a  pulse  are  limitedfor  LFM-CW  SAR.  Small  aircraft  and  UAVs  are  particularlysusceptible  to  atmospheric  turbulence,  making  the  need  for  motioncompensation  even  greater  for  SARs  operating  on  these  platforms.

In  this  paper,  the  LFM-CW  SAR  signal  model  is  presented,  andprocessing  algorithms  are  discussed.  The  effects  of  nonideal  motion  on  the  SAR  signal  are  derived,  and  new  methods  for  motioncorrection  are  developed,  which  correct  for  motion  during  thepulse.  These  new  motion  correction  algorithms  are  verified  withsimulated  data  and  with  actual  data  collected  using  the  BrighamYoung  University  μSAR  system.

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