MIMO雷達(dá)近場成像校準(zhǔn)與互耦合補(bǔ)償方法

余小龍，張 炎，陶小輝，姜力暉，彭國良，曹 銳

（1.中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽合肥 230088；2.孔徑陣列與空間探測安徽省實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥 230088）

0 引 言

采用SAR 技術(shù)，將收發(fā)天線沿著長線陣的軌跡等速移動(dòng)并輻射相參信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)等同于長線陣的方位向高分辨率［1］。線性合成孔徑陣列可以通過條帶模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集［2］，這種模式下隨著雷達(dá)中心頻率的增加至毫米級(jí)，SAR 系統(tǒng)獲得的方位向分辨率能力也隨之更高。近年來，基于CMOS 的調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)能夠?qū)⒛M單元與射頻單元集成到一個(gè)緊湊芯片中［3］，這使超寬帶毫米波雷達(dá)系統(tǒng)小型化并低成本化，被廣泛用于健康監(jiān)測、武器藏匿檢查、建筑結(jié)構(gòu)檢查等視覺失靈領(lǐng)域的高分辨率近場成像［4-9］。傳統(tǒng)的SAR成像系統(tǒng)采用由單個(gè)陣元構(gòu)成的密集陣列，而MIMO陣列則由多個(gè)陣元構(gòu)成的子陣進(jìn)行信號(hào)收發(fā)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集時(shí)間的減少。

對(duì)于單個(gè)陣元，現(xiàn)階段長期使用的SAR 全息成像方法是基于RMA 的波數(shù)域方法［10］，為了提高計(jì)算速度常常需要在時(shí)間-空間域、頻率-波數(shù)域通過Stolt 插值法得到均勻采樣的后向散射信號(hào)數(shù)據(jù)后進(jìn)行快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform,FFT）［11］，然而這種插值過程繁瑣，成像效率較低。本文討論了引入NUFFT 代替Stolt 插值的方法，極大提高了RMA 重建圖像速度［12-16］，這對(duì)于相比單個(gè)陣元復(fù)雜度更高的MIMO 的采用有著重要意義［17］。

在實(shí)際應(yīng)用中，MIMO 陣列不同陣元拾取的后向散射信號(hào)之間存在著相位或者距離不匹配［18］，同時(shí)多站雷達(dá)的收發(fā)天線之間存在耦合的情況［19］，未經(jīng)過校準(zhǔn)的SAR 成像存在嚴(yán)重的偽影。本文提出了通過對(duì)平行于平面MIMO-SAR 陣列的金屬平面板照射后拾取的散射信號(hào)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)192個(gè)虛擬子陣列陣元的同時(shí)校準(zhǔn)。

1 MIMO-SAR成像

1.1 虛擬陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

如圖1所示，將射頻板與數(shù)據(jù)采集板的級(jí)聯(lián)板安裝在由兩個(gè)絲桿步進(jìn)電機(jī)組成的平面掃描平臺(tái)上。通過絲桿步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)級(jí)聯(lián)板橫向掃描和斜向復(fù)位，實(shí)現(xiàn)了收發(fā)天線陣列在整個(gè)平面內(nèi)的位置移動(dòng)。

圖1 級(jí)聯(lián)板掃描機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)

虛擬陣元位置是由TX 天線和RX 天線在空間上位置卷積產(chǎn)生［20］。在近場條件下，若天線空間位置rT和rR詳細(xì)表示為(xt,yt,zt)和(xr,yr,zr)，目標(biāo)位置表示為(x′,y′,z′) ，收發(fā)天線空間位置中點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)距離為R，則我們可以將新的虛擬陣元與目標(biāo)之間的往返距離表示為［21］

如圖2所示，發(fā)射天線TX1和接收天線RX1可以構(gòu)成虛擬天線陣列的一個(gè)陣元CH1，其位置由TX1 和RX1 的空間位置卷積產(chǎn)生，所有的2 個(gè)TX天線和4個(gè)RX天線可以構(gòu)成8個(gè)虛擬陣元位置。

圖2 MIMO拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

如圖3所示，如果對(duì)天線陣列水平和豎直位移進(jìn)行合理的調(diào)整，則可以獲得一個(gè)更大的虛擬陣列。

圖3 子陣列構(gòu)成200 mm×200 mm掃描孔徑陣列

1.2 基于NUFFT改良的RMA

經(jīng)典的SAR 數(shù)據(jù)成像主要有基于時(shí)域的后向投影算法［22］（Back-Projection Algorithm, BPA）和基于波數(shù)域的RMA［23］，兩者在SAR 成像聚焦原理上具有一致性，但在成像過程中RMA 的速度要明顯快于BPA［24］，因此本文選擇以RMA為基礎(chǔ)，進(jìn)行圖像復(fù)現(xiàn)。

可以進(jìn)行如下總結(jié)：

基于NUFFT的波數(shù)域三維全息圖像重建算法：

1）對(duì)回波信號(hào)建立波數(shù)域上的模型s(u,v,k,h)；

2）對(duì)u和v在波數(shù)域上進(jìn)行3D-FFT，得到S(ku,kv,k,kz)；

4）在ky通過Stolt 插值使得后面的FFT 運(yùn)算得以實(shí)現(xiàn)/在方位向上使用NUFFT代替插值；

5）通過對(duì)(ku,kv)維上的降維積累，實(shí)現(xiàn)4D 數(shù)據(jù)降維為3D；

7）實(shí)現(xiàn)圖像重建。

2 基于反射面的MIMO陣列校準(zhǔn)

MIMO 陣列成像系統(tǒng)的實(shí)際使用中，各個(gè)通道之間存在時(shí)間延時(shí)、通道響應(yīng)、系統(tǒng)噪聲等導(dǎo)致的誤差。本文對(duì)各個(gè)誤差的產(chǎn)生原因不作更為細(xì)致的分析，對(duì)客觀存在的不同通道之間的系統(tǒng)誤差值進(jìn)行計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)MIMO陣列校準(zhǔn)［28-29］。

同時(shí)，對(duì)于多站雷達(dá)采集信號(hào)進(jìn)行range-FFT分析，結(jié)果如圖4所示?？梢愿逦乜吹匠嗽诶碚撐恢酶浇@得了一個(gè)幅值尖峰，在離天線較近位置處也有一個(gè)由收發(fā)天線耦合造成的幅值尖峰，本文在下述校準(zhǔn)過程中對(duì)互耦的影響也進(jìn)行了補(bǔ)償。

圖4 點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)的range-FFT結(jié)果

2.1 基于金屬反射面的MIMO陣列校準(zhǔn)方法

本文使用平面金屬反射面作為成像校準(zhǔn)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其特點(diǎn)在于當(dāng)虛擬陣列平面和收發(fā)天線陣列相平行且金屬平面足夠大時(shí)，虛擬陣元均落于金屬反射面投影內(nèi)，可以認(rèn)為每個(gè)陣元與目標(biāo)始終保持相等的距離。此時(shí)通道之間的差異全部來自于系統(tǒng)誤差。

如圖5所示，目標(biāo)物體平面金屬反射面平行虛擬陣列平面放置，距離為z0，則對(duì)于每一個(gè)虛擬陣元距離目標(biāo)的距離均為z0。本文假定虛擬陣列平面上有一組額外的收發(fā)天線對(duì)構(gòu)成的虛擬陣元，理想條件下，忽略信號(hào)振幅和殘余視頻相位項(xiàng)，采集到的后向散射信號(hào)為

圖5 利用平行金屬平面進(jìn)行采樣

式中，fb=Kτ為拍頻信號(hào)的頻率，?= 2πf0τ為拍頻信號(hào)的相位，可以看出均與信號(hào)往返時(shí)延τ有關(guān)，式中τ= 2z0/c。假設(shè)對(duì)拍頻信號(hào)在時(shí)域上均勻采樣，采樣周期為Ts，采樣頻率為N，則可以由s(t)連續(xù)信號(hào)得到離散信號(hào)s[n]=s(nTs)，式 中n=[0,1,2,…,N- 1]。通過對(duì)采樣拍頻信號(hào)進(jìn)行N點(diǎn)離散傅里葉變換（DTFT）得到

式中，ωb= 2πfb= 4πKz0/c為拍頻信號(hào)角頻率。由于拍頻信號(hào)是在時(shí)間上的均勻采樣，上式的采樣版本可以通過range-FFT獲得。

將上述生成的理想后向散射信號(hào)s(t)作為參考信號(hào)，將實(shí)際采集到的信號(hào)與其進(jìn)行對(duì)比，從而得到對(duì)應(yīng)通道的校準(zhǔn)參數(shù)。對(duì)于某個(gè)MIMO 虛擬陣元采集到的未校準(zhǔn)信號(hào)，存在收發(fā)增益al、系統(tǒng)時(shí)延（包括儀器帶來的系統(tǒng)延遲τi、收發(fā)天線耦合導(dǎo)致的時(shí)延τ）l，忽略熱噪聲和殘余視頻相位項(xiàng)，則未校準(zhǔn)信號(hào)可表示為

式中，s*(t)為s(t)的復(fù)共軛。從而將估算ηi與fi轉(zhuǎn)化為估算噪聲中的單頻

式中Wl(f)表示為

如果ωl(t)是在時(shí)域上的均勻采樣，則可以通過FFT 得到Wl(f)的離散型。最后對(duì)于復(fù)增益系數(shù)ηi可以通過對(duì)中插入估算得到的來計(jì)算。

2.2 192個(gè)虛擬通道的MIMO陣列校準(zhǔn)

在本文實(shí)驗(yàn)中，采用雷達(dá)天線的橫向掃描構(gòu)建虛擬陣列，對(duì)每個(gè)通道的后向散射信號(hào)而言，信號(hào)相位變化有

式中，k為波數(shù)，D為虛擬陣元與目標(biāo)的往返距離，Δd=D/2 為單程距離，λ為波長，f為頻率，c為光速，考慮到對(duì)于平行金屬反射面照射，在各個(gè)陣元位置上Δd值不變，因此信號(hào)相位應(yīng)該為常數(shù)φ=4πfΔd/c。對(duì)一次單行橫向掃描采樣結(jié)果進(jìn)行相位分析，選取其中1 個(gè)通道進(jìn)行相位展開，得到相位信息如圖6 所示，x軸為采樣幀序列，y軸為采集信號(hào)的相位值。可以清晰地看到，在整個(gè)掃描過程中，相位值相當(dāng)穩(wěn)定，整體在2 rad 以內(nèi)，這種情況下對(duì)于金屬平面的掃描結(jié)果可以等效于每一個(gè)通道始終對(duì)于距離不變的目標(biāo)進(jìn)行掃描。

圖6 單對(duì)天線在不同陣元采集信號(hào)相位角變化

經(jīng)過對(duì)本文裝置的分析，認(rèn)為圖像最左段與最右段出現(xiàn)的相位抖動(dòng)情況，來自于掃描天線在加速移動(dòng)中帶來的掃描架振動(dòng)；而在圖像中段出現(xiàn)絕對(duì)值小于1.5π 的相位變化，來自于實(shí)驗(yàn)金屬平面本身在加工中不夠光滑導(dǎo)致。這種誤差在對(duì)于使用點(diǎn)目標(biāo)頂點(diǎn)校準(zhǔn)時(shí)也同時(shí)產(chǎn)生影響。

同時(shí)，如果對(duì)于點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行照射，對(duì)于理想的信號(hào)相位角應(yīng)當(dāng)是一條拋物線，但是實(shí)際可以看到信號(hào)相位角變化過程中有明顯的振動(dòng)，如圖7所示，這正是掃描架機(jī)械振動(dòng)帶來的影響，因此對(duì)于這種情況需要進(jìn)行函數(shù)擬合使得曲線更為平滑。

圖7 機(jī)械振動(dòng)帶來的信號(hào)相位的微小變化

如圖8所示，本文對(duì)圖4中的實(shí)驗(yàn)抽取了20個(gè)通道的結(jié)果進(jìn)行了擬合，擬合結(jié)果和預(yù)想的平面結(jié)果基本吻合。

圖8 部分陣元散射信號(hào)相位采集

根據(jù)對(duì)金屬平面的掃描得到每個(gè)通道采集信號(hào)的距離和相位信息進(jìn)行分析，得到了192個(gè)通道不匹配的具體數(shù)值。這192 個(gè)通道中的144 個(gè)負(fù)責(zé)距離向成像，48 個(gè)通道負(fù)責(zé)方位向成像。根據(jù)2.1節(jié)對(duì)于不同通道之間偏差的計(jì)算可以得到如圖9 所示的距離偏差和相位偏差結(jié)果，通過乘以加權(quán)值矩陣補(bǔ)償偏差至同一基線，即實(shí)現(xiàn)了多通道相位信息校準(zhǔn)。

圖9 144通道在計(jì)算上的偏差

2.3 在金屬平面傾斜情況下的距離估算

在2.1 節(jié)中進(jìn)行多通道校準(zhǔn)時(shí)，需要金屬平面和虛擬陣元二維平面平行，而在實(shí)際操作放置實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)這一理想條件很難實(shí)現(xiàn)。本節(jié)就金屬平面傾斜放置的情況下，對(duì)多通道校準(zhǔn)系數(shù)產(chǎn)生的影響進(jìn)行討論。

如圖10 所示，在笛卡兒坐標(biāo)系中，平面MIMO陣列位于xOy面上，目標(biāo)平面相對(duì)MIMO 陣列傾斜放置。假設(shè)平面無限大，平面方程為aX+bY+cZ+d= 0；選取虛擬陣列上任一陣元，位置為(m,n,0)，則經(jīng)過該虛擬陣元且與目標(biāo)平面垂直的直線方程為；假設(shè)虛擬陣元在目標(biāo)平面上的投影為(m′,n′,l′)，則知(m′,n′,l′)滿足

圖10 利用傾斜金屬平面進(jìn)行采樣

求解得到

則此時(shí)陣元距離反射平面距離從2.1節(jié)的z0更新為

3 MIMO-SAR成像系統(tǒng)搭建

本文構(gòu)建了一套基于W 波段的毫米波調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)成像實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以驗(yàn)證本文所提成像算法的重構(gòu)效果與校準(zhǔn)算法的有效性。

3.1 系統(tǒng)硬件組成

本文采用基于平面陣列的SAR 成像，考慮到數(shù)據(jù)采樣后處理的簡便性，雷達(dá)平臺(tái)在橫縱方向的運(yùn)動(dòng)均采用逐行光柵掃描，即在橫向完成一行的掃描后移回初始位置，同時(shí)縱移一定距離，然后在新的縱向位置上完成橫向單行掃描。雷達(dá)運(yùn)動(dòng)掃描平臺(tái)的控制、射頻板雷達(dá)信號(hào)的發(fā)送、數(shù)據(jù)采集板的后向散射數(shù)據(jù)接收，均由上位機(jī)控制。設(shè)計(jì)成像平臺(tái)硬件架構(gòu)如圖11所示。

圖11 設(shè)計(jì)成像平臺(tái)硬件架構(gòu)

本文中上位機(jī)對(duì)射頻板和數(shù)據(jù)采集板級(jí)聯(lián)而成的信號(hào)收發(fā)模塊發(fā)出指令，采集到的雷達(dá)數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳輸回上位機(jī)以進(jìn)行后處理。采用兩根絲桿步進(jìn)電機(jī)垂直交叉構(gòu)成一個(gè)二維運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，并將水平軸步進(jìn)電機(jī)安裝在豎直軸電機(jī)上。安裝完成的成像平臺(tái)實(shí)物圖如圖12所示。

圖12 硬件平臺(tái)系統(tǒng)

3.2 系統(tǒng)軟件組成

考慮到雷達(dá)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和信號(hào)收發(fā)模塊在時(shí)間上的同步性，因此不能直接使用毫米波雷達(dá)成像的配套工具。毫米波MIMO-SAR 成像系統(tǒng)處理流程如圖13所示，包括雷達(dá)運(yùn)動(dòng)與數(shù)據(jù)采集模塊、校準(zhǔn)模塊和圖像重構(gòu)模塊。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)可視化用戶操作界面，如圖14所示，集合了雷達(dá)運(yùn)動(dòng)和數(shù)據(jù)采集、保存的功能，實(shí)現(xiàn)了輸入運(yùn)動(dòng)參數(shù)和信號(hào)參數(shù)后對(duì)整個(gè)成像平臺(tái)的快速工作配置，并解決了運(yùn)動(dòng)模塊和信號(hào)收發(fā)模塊的在時(shí)間同步性上的問題，完成了信號(hào)采集與數(shù)據(jù)保存的一鍵化實(shí)現(xiàn)。

圖13 MIMO SAR成像系統(tǒng)處理流程

圖14 軟件操作界面

在可視化用戶操作界面中，可以直接修改平臺(tái)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和信號(hào)參數(shù)，包括了雷達(dá)的水平和垂直初始位置、掃描模式選擇、橫向掃描距離、縱向移動(dòng)距離、幀周期、數(shù)據(jù)保存路徑等配置。

4 實(shí)驗(yàn)成像與分析

4.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)方位向理論分辨率與距離的關(guān)系以及Nyquist 采樣定律的要求，設(shè)置成像實(shí)驗(yàn)采用的雷達(dá)參數(shù)如表1 所示，合成孔徑參數(shù)配置如表2 所示。上位機(jī)發(fā)出指令對(duì)MIMO-SAR 成像平臺(tái)基本參數(shù)進(jìn)行配置，將雷達(dá)采集板中的原始中頻數(shù)據(jù)通過千兆網(wǎng)口傳輸回上位機(jī)存儲(chǔ)，再對(duì)實(shí)際采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理得到可直接用于后續(xù)算法處理的數(shù)據(jù)立方體。

表1 成像實(shí)驗(yàn)雷達(dá)參數(shù)

表2 合成孔徑參數(shù) mm

4.2 點(diǎn)目標(biāo)成像分析

對(duì)于已有成像系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中的成像分辨率測算，可以利用點(diǎn)目標(biāo)擴(kuò)展函數(shù)（Point Spread Function, PSF）對(duì)某一點(diǎn)目標(biāo)的解析能力進(jìn)行描述。通過對(duì)某一理想點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行成像，分析其PSF函數(shù)-3 dB 寬度，以此作為對(duì)成像分辨率的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

本文實(shí)驗(yàn)中，角反目標(biāo)與掃描平面距離為100 mm，掃描孔徑為200 mm×200 mm，橫向、縱向步進(jìn)掃描間隔設(shè)置均為1 mm，具體仿真參數(shù)采用4.1 節(jié)參數(shù)。利用采集到的信號(hào)對(duì)點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行圖像重建，得到如圖15 所示的成像結(jié)果，可以觀察到清晰明亮的單個(gè)點(diǎn)目標(biāo)，其平面坐標(biāo)位置與真實(shí)目標(biāo)位置相一致。以重建點(diǎn)目標(biāo)圖像為原點(diǎn)，沿水平方向和垂直方向分別有多個(gè)旁瓣，如圖16所示，對(duì)于能量較低的旁瓣，可以通過設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍將其濾除。理想點(diǎn)目標(biāo)成像結(jié)果的亮斑大小可定性說明成像系統(tǒng)的分辨率性能。對(duì)于理想點(diǎn)目標(biāo)，其空間體積可以忽略，根據(jù)調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)分辨率理論

圖15 點(diǎn)目標(biāo)成像結(jié)果圖

圖16 PSF的二維展示

得到計(jì)算理論分辨率為10 mm。而對(duì)于圖15 的成像結(jié)果，可以采用PSF對(duì)實(shí)際成像分辨率進(jìn)行大致估算，如圖16 所示。將成像結(jié)果分別沿著水平軸方向和豎直軸方向做切面，對(duì)所得結(jié)果的幅值量進(jìn)行歸一化處理并取dB 計(jì)算，如圖17 所示。觀察分析主瓣-3 dB 寬度范圍可知，本文雷達(dá)成像平臺(tái)的成像分辨率約為9.5 mm，這與前述所說的理論值基本符合。與理論計(jì)算值基本一致。

圖17 PSF切面展示

進(jìn)一步觀察，可以看到水平方向相比垂直方向整體上分辨率一致，但波形明顯更為光滑，分析原因?yàn)樗椒较蜻\(yùn)動(dòng)掃描間隔更小。

4.3 MIMO-SAR成像

4.3.1 金屬尺成像

選擇金屬直尺作為成像目標(biāo)。鋼制直尺長度為120 mm，寬度為25 mm，豎直平行立于距離雷達(dá)發(fā)射平面前，目標(biāo)直尺上方有一個(gè)直徑7 mm 的圓形孔洞，方便驗(yàn)證成像的準(zhǔn)確性。目標(biāo)中心位置與雷達(dá)掃描平面中心位置基本對(duì)齊，距離雷達(dá)掃描平面中心距離約100 mm，成像目標(biāo)在x軸方向的長度約為25 mm，y軸方向長度約為120 mm。設(shè)置水平和垂直兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)掃描孔徑范圍大小均為200 mm。x軸方向雷達(dá)運(yùn)動(dòng)步進(jìn)間隔為1 mm，y軸方向步進(jìn)間隔為1 mm，采樣步進(jìn)值滿足空間采樣定律理論值。掃描目標(biāo)如圖18所示。

圖18 鋼尺目標(biāo)實(shí)際圖像與尺寸

對(duì)于實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)分別直接利用1.2 節(jié)中改進(jìn)的RMA 進(jìn)行圖像重建和基于2.1 節(jié)進(jìn)行多通道校準(zhǔn)后再進(jìn)行圖像重建，兩次實(shí)驗(yàn)的成像結(jié)果如圖19所示。

圖19 未校準(zhǔn)圖像與校準(zhǔn)后圖像對(duì)比

可以看出，在校準(zhǔn)前，MIMO-SAR 成像帶有嚴(yán)重的偽影和虛焦的情況，經(jīng)過校準(zhǔn)，兩種情況都得到了改善，并且鋼尺上方的圓形空洞有較清晰的成像結(jié)果。

值得注意的是，實(shí)驗(yàn)如果采用0.9 mm 孔徑的單發(fā)單收毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)陣列孔徑為200 mm×200 mm SAR 成像，數(shù)據(jù)采集時(shí)間約為8 080 s；本文采用了MIMO-SAR，可以實(shí)現(xiàn)了86 個(gè)通道的同時(shí)掃描，則實(shí)現(xiàn)相同陣列孔徑SAR 成像理論機(jī)械掃描時(shí)間最低可降為原來的1/86，而對(duì)于200 mm×200 mm SAR 成像需要采集時(shí)間則為120 s，這顯著提高數(shù)據(jù)采集的速度。

4.3.2 鏤空鋁箔成像

將印有“CETC”和“KLAASA”鏤空字樣的鋁箔附著在泡沫板上，在距離射頻板約200 mm 進(jìn)行掃描采樣。采用獲得的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)，得到的成圖效果如圖20所示。

圖20 對(duì)小尺寸鏤空?qǐng)D像進(jìn)行成像處理

成像結(jié)果相對(duì)理想，可以根據(jù)成像目標(biāo)的尺寸可以看到在對(duì)于6 mm 的小尺寸目標(biāo)成像有良好的效果，這驗(yàn)證了在整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置不移動(dòng)的情況下，通過一次校準(zhǔn)數(shù)據(jù)獲得后，可以穩(wěn)定用于之后成像校準(zhǔn)計(jì)算中。

5 結(jié)束語

本文主要討論了在近場MIMO-SAR 成像中采用RMA 實(shí)現(xiàn)圖像重現(xiàn)并通過引入NUFFT 對(duì)其運(yùn)算速度進(jìn)行優(yōu)化；對(duì)于采用MIMO系統(tǒng)討論了利用照射金屬反射面實(shí)現(xiàn)多通道的快速校準(zhǔn)，有效減少了多基地雷達(dá)帶來的成像偽影。本文搭建了200 mm×200 mm 孔徑大小的SAR 平臺(tái)，通過校準(zhǔn)后的圖像良好地重現(xiàn)了原目標(biāo)尺寸，成像分辨率達(dá)到了2.5 mm。相較于原有的單通道SAR 成像，本文實(shí)現(xiàn)了86 個(gè)虛擬通道的SAR 成像，使得機(jī)械掃描時(shí)間理論最高可以縮短至原來的1/86，這對(duì)需要實(shí)現(xiàn)快速SAR成像的應(yīng)用場景有重要的意義。