復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船目標(biāo)SAR成像空/時(shí)變散焦特性研究

摘" 要：

合成孔徑雷達(dá)（sythetic aperture radar， SAR）能夠?qū)Ｉ吓灤繕?biāo)進(jìn)行全天時(shí)、全天候成像，但是運(yùn)動(dòng)艦船在高分辨率SAR圖像上的方位向散焦會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)對(duì)艦船目標(biāo)的識(shí)別。由于艦船運(yùn)動(dòng)的非合作性，目前對(duì)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船在SAR圖像中的散焦特性認(rèn)識(shí)不足。本文首先從SAR成像原理出發(fā)，理論推導(dǎo)得出艦船復(fù)雜運(yùn)動(dòng)引起的SAR回波信號(hào)相位誤差的空變性和時(shí)變性是導(dǎo)致其SAR圖像質(zhì)量下降的決定性因素。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個(gè)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船目標(biāo)SAR成像模擬器，通過(guò)對(duì)不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、不同合成孔徑時(shí)間艦船點(diǎn)、線、面目標(biāo)的SAR成像仿真，揭示了復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船目標(biāo)SAR成像空/時(shí)變散焦特性。其中，空變性會(huì)造成艦船在SAR圖像上非均勻散焦;時(shí)變性使得艦船在SAR圖像上變?yōu)橐粭l方位向能量帶。最后，結(jié)合空/時(shí)變散焦特性，探討了未來(lái)SAR運(yùn)動(dòng)艦船重聚焦技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：

合成孔徑雷達(dá); 艦船散焦; 空變相位誤差; 多普勒時(shí)變; 重聚焦

中圖分類號(hào)：

TN 957.52

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A""" DOI：10.12305/j.issn.1001-506X.2024.07.08

Study of space/time varying defocus characteristics of complex moving ship targets in SAR imaging

WANG Jin1， LENG Xiangguang1，*， SUN Zhongzhen1， MA Xiaojie1， YANG Yang2， JI Kefeng1

（1. State Key Laboratory of Complex Electromagnetic Environment Effects on Electronics and Information System，

College of Electronic Science and Technology， National University of Defense Technology， Changsha 410073， China;

2. Unit 93525 of the PLA， Lhasa 850000， China）

Abstract：

Synthetic aperture radar （SAR） can take images of ship targets at sea all-day and all-weather. However， the azimuth defocus of moving ships in high resolution SAR images has seriously affected the subsequent recognition for ship targets. Due to the non-cooperative nature of ship motion， the defocus characteristics of complex moving ship in SAR images have not been well understood. In this paper， based on the principle of SAR imaging， it has been theoretically deduced that the spatial-variability and time-variability of SAR echo signal phase errors caused by complex ship motion are the decisive factors that lead to the degradation of SAR image quality.

On this basis， a SAR imaging simulator for complex moving ship targets is constructed. By simulating SAR imaging of ship point， line， and surface targets at different motion states and synthetic aperture times， the spatial/temporal defocus characteristics of SAR imaging for complex moving ship targets are revealed. Among them， spatial variability can cause non-uniform defocus of ships in SAR images. Time variability causes the ship to transform into an azimuthal energy band in SAR images. Finally， based on the spatial/temporal defocus characteristics， the development direction of future SAR motion ship refocusing technology is discussed.

Keywords：

synthetic aperture radar （SAR）; defocus of ships; space-varying phase error; Doppler time varying;refocuse

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0" 引" 言

合成孔徑雷達(dá)（sythetic aperture radar， SAR）憑借全天時(shí)、全天候的成像能力成為監(jiān)視海洋的利器。艦船是人類開(kāi)展海洋活動(dòng)的重要載體，從 SAR圖像上檢測(cè)識(shí)別艦船具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和軍事價(jià)值［1］。對(duì)于SAR圖像艦船檢測(cè)，研究人員提出大量算法，取得了較好的效果［26］。然而，如果想進(jìn)一步識(shí)別艦船目標(biāo)所屬類型，則十分困難。由于SAR特殊的成像機(jī)理，海上運(yùn)動(dòng)艦船在SAR圖像上會(huì)模糊不清，出現(xiàn)散焦現(xiàn)象［78］。

“運(yùn)動(dòng)是成像依據(jù)，也是問(wèn)題根源”［9］。理論上SAR是通過(guò)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)來(lái)對(duì)靜止目標(biāo)成像。而目標(biāo)運(yùn)動(dòng)會(huì)給SAR回波帶來(lái)相位誤差，造成目標(biāo)在SAR圖像上方位向散焦［10］。艦船的運(yùn)動(dòng)不僅受到自身動(dòng)力的影響還與海洋環(huán)境密切相關(guān)［1114］，可看做一個(gè)六自由度模型。當(dāng)海面風(fēng)平浪靜時(shí)主要是做由自身動(dòng)力導(dǎo)致的二維平動(dòng)，即以固定的航向勻速直線運(yùn)動(dòng)或者勻加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)海洋環(huán)境惡劣時(shí)，艦船受海面風(fēng)浪影響會(huì)產(chǎn)生除質(zhì)心平動(dòng)以外的升沉運(yùn)動(dòng)和三維擺動(dòng)等微動(dòng)［15］。艦船的微動(dòng)幅度雖然很小，但是對(duì)SAR成像的影響不可忽視。SAR發(fā)展至今，SAR圖像分辨率不斷提高［16］。高分辨率SAR圖像包含了更多艦船散射點(diǎn)的信息。但當(dāng)艦船在復(fù)雜海況下三維擺動(dòng)時(shí)，其各散射點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度不同將導(dǎo)致艦船回波的相位誤差具有空變性。另一方面，高分辨率意味著合成孔徑時(shí)間的增加。長(zhǎng)合成孔徑時(shí)間下，艦船上每個(gè)散射點(diǎn)的微動(dòng)歷程更加復(fù)雜，其回波多普勒頻率具有明顯的時(shí)變性， 將顯著加大獲得聚焦良好、信噪比高的艦船圖像難度［17］。

由于艦船運(yùn)動(dòng)的非合作性，目前對(duì)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船在SAR圖像中的散焦特性認(rèn)識(shí)不足。對(duì)于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)SAR成像特性，鄒斌等人［18］分析了目標(biāo)勻速運(yùn)動(dòng)和加速運(yùn)動(dòng)對(duì)SAR成像的影響。Li等人［19］系統(tǒng)研究了目標(biāo)微動(dòng)對(duì)SAR和SAR/地面動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)（ground moving target indication， GMTI）的影響以及微動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、參數(shù)估計(jì)和成像問(wèn)題。Liu等人［20］研究了艦船直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)SAR圖像的影響。Zhou等人［21］在Li的基礎(chǔ)上研究了艦船目標(biāo)六自由度振蕩對(duì)SAR成像的影響。

但是上述這些研究有的重在分析點(diǎn)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的SAR成像特性，未考慮艦船面目標(biāo)，有的只研究了艦船的部分運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，都沒(méi)有很好揭示復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船在SAR圖像中的散焦特性。本文基于SAR成像原理全面分析了艦船不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)SAR成像造成的影響。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個(gè)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船目標(biāo)SAR成像模擬器，通過(guò)對(duì)不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、不同合成孔徑時(shí)間艦船點(diǎn)、線、面目標(biāo)的SAR成像仿真，揭露了復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船目標(biāo)SAR成像時(shí)許多新的散焦特性。由于艦船復(fù)雜運(yùn)動(dòng)引起的SAR回波信號(hào)相位誤差的空變性和時(shí)變性是導(dǎo)致其SAR圖像質(zhì)量下降的決定性因素，因此將這些新的散焦特性稱為空/時(shí)變散焦特性。在空/時(shí)變散焦特性的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步分析了現(xiàn)有SAR運(yùn)動(dòng)艦船重聚焦算法的不足，對(duì)未來(lái)SAR運(yùn)動(dòng)艦船重聚焦技術(shù)的發(fā)展做出了展望。

本文內(nèi)容將按照3節(jié)展開(kāi)：第1節(jié)分析艦船復(fù)雜運(yùn)動(dòng)引起的SAR成像空/時(shí)變相位誤差；第2節(jié)研究了復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船SAR成像仿真及其空/時(shí)變散焦特性；第3節(jié)對(duì)本文內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。

1" 艦船復(fù)雜運(yùn)動(dòng)引起的SAR成像空/時(shí)變相位誤差

本節(jié)首先對(duì)艦船的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解，然后構(gòu)建不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下艦船目標(biāo)與雷達(dá)平臺(tái)的距離模型，最后從SAR成像原理出發(fā)分析艦船不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)引起的空/時(shí)變相位誤差對(duì)SAR成像造成的影響

1.1 "艦船平動(dòng) SAR成像相位誤差及其影響

艦船的二維平動(dòng)如圖1所示，設(shè)雷達(dá)傳感器在η=0時(shí)刻的位置為（0，0，H），沿著Y軸以速度vSAR向前飛行，艦船上一散射點(diǎn)P的位置為（x0，0，0），設(shè)此時(shí)雷達(dá)傳感器航跡與P點(diǎn)的最短距離為R0=H2+x20，將P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度沿距離向和方位向分解，距離向的速度和加速度分別為vr和ar，方位向的速度和加速度分別為va和aa。在η時(shí)刻，P 點(diǎn)與雷達(dá)傳感器的距離方程為

R（η）2=H2+x0+vrη+12arη22+vSARη－vaη－12aaη22（1）

對(duì)距離R（η）在η=0處泰勒展開(kāi)，忽略高階項(xiàng)得

R（η）≈R0+x0vrR0η+［（vSAR－va）2+x0ar］η22R0（2）

雷達(dá)在沿垂直于飛行航跡的方向不斷地向地面發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)，脈沖信號(hào)與散射點(diǎn)作用后返回被雷達(dá)重新接收，經(jīng)過(guò)正交解調(diào)，雷達(dá)回波信號(hào)可表示為

s0（τ，η）=A0·rectτ－2R（η）cTrωa（η－ηa）·

expjπKrτ－2R（η）c2·

exp－j4πf0R（η）c（3）

式中：Kr表示線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻率;τ是距離向快時(shí)間;Tr是脈沖持續(xù)寬度;A0表示點(diǎn)目標(biāo)反射系數(shù)的復(fù)常量;ηa為波束中心偏離時(shí)間;ωa是方位向包絡(luò);f0為雷達(dá)中心頻率;c為光速。

式（3）中，第1個(gè)指數(shù)項(xiàng)為距離向信號(hào)，第2個(gè)指數(shù)項(xiàng)為雷達(dá)回波方位向信號(hào)。SAR成像算法就是針對(duì)這兩個(gè)線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行匹配濾波得到二維圖像。由于距離向是快時(shí)間，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)影響較小，重點(diǎn)分析雷達(dá)回波的方位向信號(hào)。方位向信號(hào)相位φ（η）表達(dá)式為

φ（η）=－4πf0R（η）c（4）

通過(guò)對(duì)方位向相位信號(hào)求導(dǎo)得到回波信號(hào)多普勒頻率fd（η）：

fd（η）=－2x0vrλR0+2［－arx0－（vSAR－va）2］λR0η（5）

其中，多普勒中心頻率為

fdc=－2x0vrλR0（6）

多普勒調(diào)頻率為

Ka=12π·φ2（η）2η

=2［－arx0－（vSAR－va）2］λR0（7）

由式（5）～式（7）可知，艦船平動(dòng)時(shí)其距離向速度會(huì)改變回波信號(hào)的多普勒中心頻率，帶來(lái)1次相位誤差;其方位向速度和距離向加速度會(huì)改變回波信號(hào)的多譜勒調(diào)頻率，帶來(lái)2次相位誤差。靜止點(diǎn)目標(biāo)的SAR回波信號(hào)經(jīng)過(guò)匹配濾波后為辛克函數(shù)。但目標(biāo)平動(dòng)帶來(lái)的相位誤差會(huì)使得匹配濾波后的結(jié)果不理想。圖2是對(duì)調(diào)頻率k0=0.8 GHz/s，脈沖持續(xù)時(shí)間T0=7.24 μs的線性調(diào)頻信號(hào)添加相位誤差系數(shù)為5×10－6 k0的1次相位誤差匹配濾波后的結(jié)果。圖3是對(duì)該信號(hào)添加相位誤差系數(shù)為1×10－12 k20的2次相位誤差匹配濾波后的結(jié)果。在對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)SAR成像處理時(shí)，如果仍以目標(biāo)靜止時(shí)的多普勒參數(shù)構(gòu)建匹配濾波器會(huì)導(dǎo)致失配?？梢钥闯觯?次相位誤差會(huì)造成峰值的偏移，2次相位誤差會(huì)造成脈壓波形主瓣變寬、峰值降低、旁瓣電平升高。因此，在最后的成像結(jié)果中，距離向速度會(huì)使得目標(biāo)沿方位向偏移，方位向速度或距離向加速度會(huì)使得目標(biāo)沿方位向能量擴(kuò)散，出現(xiàn)散焦現(xiàn)象。

1.2" 艦船升沉運(yùn)動(dòng)SAR成像相位誤差及影響

艦船作升沉運(yùn)動(dòng)時(shí)整體沿其垂直軸上下往復(fù)非勻速運(yùn)動(dòng)，如圖4所示。

圖5為艦船作升沉運(yùn)動(dòng)與SAR平臺(tái)幾何關(guān)系圖。艦船作升沉運(yùn)動(dòng)的幅度可等效為一系列正弦函數(shù)的疊加，設(shè)艦船質(zhì)心在初始時(shí)刻的坐標(biāo)點(diǎn)P0為（x0，y0，0），在η時(shí)刻坐標(biāo)點(diǎn)Pη為（xη，yη，z（η）），其中z（η）為

z（η）≈∑nk=1（pkcos（Ωkη）+qksin（Ωkη））（8）

式中：Ωk為海浪波與艦船作用后的頻率；pk和qk分別為海浪波與艦船作用后后幅度的正交分量。為了簡(jiǎn)化分析，假設(shè)艦船的升沉運(yùn)動(dòng)為單一頻率的正弦運(yùn)動(dòng)。

z（η）=Acos（w1η+φ0）（9）

則艦船升沉運(yùn)動(dòng)時(shí)質(zhì)心Pn與雷達(dá)的距離為

R（η）=x20+（vSARη－y0）2+（H－z（η））2≈

|P0Sη|－zηcos（∠PηP0Sη）≈

|P0Sη|－zηcos（∠PηP0S0）=

x20+（vSARη－y0）2+H2－

Asin β0cos（w1η+φ0）（10）

回波信號(hào)方位向相位為

φ（η）=－4πf0cx20+（vSARη－y0）2+H2+

4πf0cAsin β0cos（w1η+φ0）（11）

式（11）中，第1項(xiàng)為雷達(dá)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的相位，第2項(xiàng)是目標(biāo)升沉運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的附加相位φm－h(huán)eave。

φm－h(huán)eave=4πλAsin β0cos（w1η+φ0）（12）

附加相位φm－h(huán)eave導(dǎo)致回波信號(hào)被正弦調(diào)制，使得多普勒頻率非線性變化。回波信號(hào)的多普勒頻率fd（η）可看作由目標(biāo)靜止時(shí)引起的多普勒頻率fdref（η）和目標(biāo)升沉運(yùn)動(dòng)引起的附加多普勒頻率fdm（η）組成。

fd（η）=fdref（η）+fdm（η）

fdref（η）=－2λ·（vSARη－y0）vSAR（vSARη－y0）2+x20+H2

fdm（η）=－2λAw1sin β0 sin（w1η+φ0）（13）

目標(biāo)的升沉運(yùn)動(dòng)給SAR回波帶來(lái)了正弦相位誤差。在合成孔徑時(shí)間內(nèi)，如果升沉運(yùn)動(dòng)不到一個(gè)周期，則近似為在艦船垂直軸方向的非勻速平動(dòng)。此時(shí)，正弦相位誤差為低頻相位誤差，可通過(guò)泰勒展開(kāi)用低階多項(xiàng)式來(lái)擬合。升沉運(yùn)動(dòng)的周期越大，需要用來(lái)擬合的多項(xiàng)式階數(shù)越高。與平動(dòng)相比，升沉運(yùn)動(dòng)除了1、2次相位誤差還會(huì)帶來(lái)3次及以上的高次相位誤差。圖6和圖7是對(duì)上述線性調(diào)頻信號(hào)添加相位誤差系數(shù)為3×10－19 k30的3次相位誤差和相位誤差系數(shù)為1×10－24 k40的4次相位誤差脈沖壓縮后的結(jié)果。可以看到，三階相位誤差使得壓縮后的波形出現(xiàn)了不對(duì)稱旁瓣，產(chǎn)生了非對(duì)稱畸變。4次相位誤差造成的影響與2次相位誤差類似，引起主瓣展寬和旁瓣抬高。

當(dāng)合成孔徑時(shí)間內(nèi)包含多個(gè)升沉運(yùn)動(dòng)的周期時(shí)，此時(shí)正弦相位誤差為高頻相位誤差，不能通過(guò)泰勒展開(kāi)用低階多項(xiàng)式近似，需要用成對(duì)回波原理進(jìn)行分析。目標(biāo)升沉運(yùn)動(dòng)給SAR回波帶來(lái)的附加正弦信號(hào)其第一類貝塞爾函數(shù)如下所示：

exp（jφm－h(huán)eave）=J0（b）+

∑∞n=1Jn4πAsin β0exp（jnw1η+φ0+π2+

（－1）nexp－jnw1η+φ0+π2（14）

式中：Jn（·）為第一類貝塞爾函數(shù)。

對(duì)于式（14），由傅里葉變換理論可知，升沉運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的附加相位項(xiàng)將會(huì)產(chǎn)生多組對(duì)稱的多普勒頻移項(xiàng)，出現(xiàn)成對(duì)回波。圖8是對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)添加正弦相位誤差脈沖壓縮后的結(jié)果，此時(shí)正弦相位誤差的周期遠(yuǎn)小于脈沖持續(xù)時(shí)間?？梢钥吹脚c理想情況相比，正弦相位誤差使得壓縮后的波形出現(xiàn)了多組對(duì)稱的峰值，在SAR圖像上會(huì)表現(xiàn)為沿方位向的多個(gè)成對(duì)虛假目標(biāo)。在不同升沉運(yùn)動(dòng)幅度下，會(huì)出現(xiàn)灰度條帶、雜線、鬼影等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響SAR圖像質(zhì)量。

1.3" 艦船三維擺動(dòng)SAR成像相位誤差及其影響

艦船的三維擺動(dòng)是指艦船上一點(diǎn)繞艦船自身縱軸、橫軸和垂直軸的鐘擺運(yùn)動(dòng)［22］，分別稱為橫滾、俯仰和偏航，如圖9所示。

圖10是艦船做三維擺動(dòng)與SAR平臺(tái)的幾何關(guān)系圖。首先，建立空間固定坐標(biāo)o-xyz，用來(lái)描述艦船的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。設(shè)艦船質(zhì)心O點(diǎn)在空間固定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為（x0，y0，0）。以艦船質(zhì)心O為原點(diǎn)，船首方向?yàn)閄軸，與船首方向垂直且平行于船身平面方向?yàn)閅軸，與船身平面垂直的方向?yàn)閆軸建立艦船固定坐標(biāo)系O－XYZ，用來(lái)描述艦船上各散射點(diǎn)相對(duì)于艦船質(zhì)心點(diǎn)的位置。

設(shè)初始時(shí)刻艦船固定坐標(biāo)系與空間固定坐標(biāo)系平行。在η時(shí)刻，艦船固定坐標(biāo)系上某散射點(diǎn)P的坐標(biāo)為（Xp，Yp，Zp），其橫滾、俯仰、偏航角度分別為θx，θy，θz，可表示為

θx=Axsin（wxη+φx）

θy=Aysin（wyη+φy）

θz=Azsin（wzη+φz） （15）

式中：Ax，Ay，Az分別為橫滾、俯仰和偏航運(yùn)動(dòng)的最大擺幅;wx，wy，wz分別為艦船搖擺角頻率；φx，φy，φz分別為艦船初始相位。則P點(diǎn)在空間固定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)通過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣可以表示為

xp（η）

yp（η）

zp（η）

=Rot（θx，θy，θz）Xp

Yp

Zp

+x0

y0

z0

（16）

Rot（θx，θy，θz）=a11a12a13

a21a22a23

a31a32a33（17）

式中：a11=cos θycos θz;a12=－cos θysin θz;

a13=sin θy;a21=sin θxsin θycos θz+cos θxsin θz;

a22=－sin θxsin θysin θz+cos θxcos θz;

a23=－sin θxcos θy;

a31=－cos θxsin θycos θz+sin θxsin θz;

a32=cos θxsin θysin θz+sin θxcos θz;

a33=cos θx ·cos θy。

雷達(dá)平臺(tái)到P點(diǎn)的距離為

R（η）≈|OSη|-|OP|cos〈OSη，OP〉≈|OSη|-

|OP|cos〈OS0，OP〉=

x20+（vSARη-y0）2+H2-

（-sin a0cos β0，-cos a0cos β0，sin β0）·

Rot（θx，θy，θz）（Xp，Yp，Zp）T

（18）

從式（18）可知，與靜止點(diǎn)目標(biāo)相比，艦船三維擺動(dòng)時(shí)也產(chǎn)生了一個(gè)附加相位。為簡(jiǎn)化分析，當(dāng)艦船只做偏航運(yùn)動(dòng)時(shí)，即θx=θy=0，附加相位誤差為

φm－yaw=－4πλ（cos β0X2p+Y2p·

sin（θz+a0+arg（Xp+jYp））－

Zpsin β0）（19）

從式（19）可見(jiàn)，偏航運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的相位誤差也為正弦函數(shù)型。在合成孔徑時(shí)間較短時(shí)，對(duì)回波的影響與平動(dòng)類似。當(dāng)合成孔徑時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，可用廣義成對(duì)回波原理進(jìn)行分析，對(duì)回波的影響與升沉運(yùn)動(dòng)類似。但是，與艦船平動(dòng)和升沉運(yùn)動(dòng)相比，艦船在三維擺動(dòng)時(shí)并非均質(zhì)運(yùn)動(dòng)，由此造成的相位誤差具有空變性。在式（19）中，X2p+Y2p為散射點(diǎn)到搖擺軸Z軸的距離。這說(shuō)明艦船偏航運(yùn)動(dòng)時(shí)散射點(diǎn)的相位誤差與其到搖擺軸的距離成正比，因此艦船的三維擺動(dòng)使得各散射點(diǎn)的相位與其位置密切相關(guān)，由此產(chǎn)生的誤差具有空變性。艦船的這種非均質(zhì)運(yùn)動(dòng)成像結(jié)果更為復(fù)雜，這在后面的仿真實(shí)驗(yàn)中會(huì)有更直觀的體現(xiàn)。

2" 復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船SAR成像仿真及其空/時(shí)變散焦特性

2.1" 復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船目標(biāo)SAR成像模擬器

通過(guò)前面的分析可知，SAR成像時(shí)艦船目標(biāo)在不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、不同合成孔徑時(shí)間下會(huì)給SAR回波帶來(lái)不同的相位誤差，這使得復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船最終的成像結(jié)果有許多新的特性。為了探究這些特性，本文開(kāi)發(fā)了一個(gè)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船目標(biāo)SAR成像模擬器，用來(lái)仿真艦船目標(biāo)在不同合成孔徑時(shí)間、不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的SAR圖像。模擬器的雷達(dá)系統(tǒng)基本參數(shù)如表1所示，工作流程如圖11所示。該系統(tǒng)的艦船模型為各點(diǎn)散射系數(shù)均為1的理想面目標(biāo)。由于合成孔徑時(shí)間TSAR=β·R0/vSAR（β為雷達(dá)波束寬度），首先通過(guò)改變雷達(dá)平臺(tái)飛行速度設(shè)置合成孔徑時(shí)間長(zhǎng)短。然后，選擇艦船目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在該模擬器中共設(shè)置了平動(dòng)、升沉、偏航、俯仰、橫滾這5種運(yùn)動(dòng)方式。輸入相應(yīng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)參數(shù)得到運(yùn)動(dòng)艦船目標(biāo)的回波信號(hào)。最后，用經(jīng)典的距離多普勒算法（range-Doppler algorithm， RDA） 產(chǎn)生仿真圖像。軟件界面如圖12所示。

2.2" 平動(dòng)艦船SAR成像散焦特性

為了驗(yàn)證目標(biāo)平動(dòng)對(duì)SAR成像的影響，設(shè)置了6個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P1～P6，其運(yùn)動(dòng)參數(shù)如表2所示。圖13為這6個(gè)點(diǎn)目標(biāo)在不同運(yùn)動(dòng)參數(shù)下與雷達(dá)平臺(tái)的距離隨方位向時(shí)間變化的曲線。可以看出，目標(biāo)方位向勻速或距離向加速時(shí)，距離曲線斜率相比靜止目標(biāo)發(fā)生了改變，這會(huì)進(jìn)一步影響回波信號(hào)的多普勒調(diào)頻率。目標(biāo)距離向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，距離曲線的中心位置發(fā)生了改變，這將會(huì)改變回波信號(hào)的多普勒中心頻率，造成目標(biāo)沿方位向偏移。目標(biāo)方位向加速運(yùn)動(dòng)時(shí)距離曲線與目標(biāo)靜止時(shí)相比變化不大，說(shuō)明方位向的加速運(yùn)動(dòng)對(duì)成像影響較小。最后，當(dāng)目標(biāo)做綜合運(yùn)動(dòng)時(shí)，距離曲線的斜率和中心位置都發(fā)生了改變，會(huì)同時(shí)出現(xiàn)散焦和位置偏移。

圖14為這6個(gè)點(diǎn)的仿真結(jié)果?？梢钥吹?，方位向勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)P1和距離向勻加速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)P4，其能量沿著方位向擴(kuò)散出現(xiàn)了散焦現(xiàn)象。距離向勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)P2在方位向發(fā)生了位置偏移。沿方位向勻加速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)目標(biāo)P5成像結(jié)果與靜止點(diǎn)目標(biāo)P3相近。做綜合運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)目標(biāo)P6既發(fā)生了位置偏移又出現(xiàn)了散焦現(xiàn)象。上述結(jié)果驗(yàn)證了艦船平動(dòng)主要給回波帶來(lái)1次相位誤差和2次相位誤差。圖15是艦船面目標(biāo)距離向平動(dòng)的仿真圖像。由于艦船平動(dòng)是均質(zhì)運(yùn)動(dòng)，各散射點(diǎn)的相位誤差相同，所以距離向勻速運(yùn)動(dòng)會(huì)造成艦船目標(biāo)在方位向整體偏移，但不會(huì)引起艦船成像質(zhì)量的下降。圖16是當(dāng)雷達(dá)平臺(tái)速度為150 m/s時(shí)得到的不同方位向速度運(yùn)動(dòng)艦船仿真SAR圖像。由于2次相位誤差會(huì)使得艦船方位向散焦，可以看出，艦船方位向速度越大，散焦越嚴(yán)重。

對(duì)于艦船的平動(dòng)來(lái)說(shuō)，其散焦具有空不變性和時(shí)不變性?？詹蛔冃允侵钙絼?dòng)時(shí)艦船各散射點(diǎn)由于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同對(duì)SAR成像的影響一致。時(shí)不變性是指艦船平動(dòng)時(shí)主要給回波帶來(lái)1/2次相位誤差，其多普勒調(diào)頻率在合成孔徑時(shí)間內(nèi)為常數(shù)。根據(jù)這種特點(diǎn)，傳統(tǒng)的SAR自聚焦算法能夠很好地重聚焦平動(dòng)艦船散焦圖像。

若艦船目標(biāo)上各散射點(diǎn)具有不同的運(yùn)動(dòng)速度，此時(shí)SAR散焦現(xiàn)象具有空變性。圖17為一線目標(biāo)方位向非均質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的SAR成像結(jié)果。線目標(biāo)上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)如表3所示。當(dāng)目標(biāo)方位向非均質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于線目標(biāo)上各點(diǎn)的速度依次遞增，而方位向速度越大，散焦程度越深，所以整體呈現(xiàn)為“V”字形，如圖17（b）所示。圖17（c）是線目標(biāo)距離向非均質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的仿真圖。點(diǎn)目標(biāo)的方位向偏移量與距離向速度大小正相關(guān)，所以最左端點(diǎn)P1的位置偏移最小，最右端點(diǎn)P6的偏移量最大，最終的成像結(jié)果由靜止時(shí)的水平線段變?yōu)榱死L(zhǎng)的斜線段。艦船是由許多散射點(diǎn)組成的整體，平動(dòng)時(shí)艦船上各散射點(diǎn)速度相同做均質(zhì)運(yùn)動(dòng)。但是當(dāng)艦船受風(fēng)浪影響擺動(dòng)時(shí)，各個(gè)散射點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度不再統(tǒng)一，這將導(dǎo)致艦船上各部分的散焦和位置偏移不同。因此，艦船在復(fù)雜海況下的非均質(zhì)運(yùn)動(dòng)使得其與地面動(dòng)目標(biāo)相比成像結(jié)果將更加復(fù)雜，這在后面會(huì)有更詳細(xì)的闡述。

2.3" 升沉運(yùn)動(dòng)艦船SAR成像散焦特性

由前面的理論分析可知艦船的升沉運(yùn)動(dòng)給SAR回波帶來(lái)正弦相位誤差，其對(duì)成像造成的影響與合成孔徑時(shí)間密切相關(guān)。參照文獻(xiàn)［23］給出的五級(jí)海況下艦船升沉運(yùn)動(dòng)的參數(shù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，其最大振幅為1.52 m，運(yùn)動(dòng)周期T為10.47 s。圖18為一升沉運(yùn)動(dòng)點(diǎn)目標(biāo)在不同合成孔徑時(shí)間下與雷達(dá)的距離關(guān)系曲線。

圖19為相應(yīng)的多普勒頻率曲線。當(dāng)合成孔徑時(shí)間為T/8，T/4，T/2時(shí)，距離曲線與目標(biāo)平動(dòng)類似，都為二次型。當(dāng)合成孔徑時(shí)間接近運(yùn)動(dòng)周期時(shí)，距離曲線的形狀發(fā)生了扭曲，其對(duì)應(yīng)的多普勒頻率產(chǎn)生了非線性變化。當(dāng)合成孔徑時(shí)間進(jìn)一步增加到2T包含多個(gè)運(yùn)動(dòng)周期時(shí)，距離曲線變?yōu)橹芷谄鸱恼液瘮?shù)型，回波的的多普勒頻率也變?yōu)檎液瘮?shù)型。因此，在運(yùn)動(dòng)參數(shù)一定時(shí)，合成孔徑時(shí)間越長(zhǎng)升沉運(yùn)動(dòng)的周期性越顯著，會(huì)給SAR回波帶來(lái)高頻相位誤差。

艦船平動(dòng)使得回波多普勒頻率改變?cè)斐煞轿幌蛏⒔?，但此時(shí)多普勒頻率仍是線性變化的。而在長(zhǎng)合成孔徑時(shí)間下高頻相位誤差使得升沉運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波多普勒頻率具有時(shí)變性。即在合成孔徑時(shí)間內(nèi)，其多普勒調(diào)頻率不再為固定值而是隨時(shí)間改變。

圖20是點(diǎn)目標(biāo)在上述不同合成孔徑時(shí)間下的成像結(jié)果。合成孔徑時(shí)間較短時(shí)升沉運(yùn)動(dòng)對(duì)成像結(jié)果影響較小，隨著合成孔徑時(shí)間的增大散焦程度逐漸加深。當(dāng)合成孔徑時(shí)間接近或大于一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期時(shí)，點(diǎn)目標(biāo)變成直線條帶，已經(jīng)無(wú)法判斷是否為點(diǎn)目標(biāo)。圖21為艦船面目標(biāo)在不同合成孔徑時(shí)間下的成像結(jié)果。當(dāng)合成孔徑時(shí)間較小時(shí)，艦船的散焦與平動(dòng)時(shí)類似。隨著合成孔徑時(shí)間的增大，艦船的能量沿方位向不斷擴(kuò)散，當(dāng)合成孔徑時(shí)間接近或大于一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期時(shí)，艦船變?yōu)榱艘粭l方位向的能量帶，此時(shí)已經(jīng)完全看不清艦船形狀。從上述仿真結(jié)果可以看出，多普勒頻率的時(shí)變性會(huì)造成SAR成像質(zhì)量的嚴(yán)重退化。

2.4" 三維擺動(dòng)艦船SAR成像散焦特性

參照文獻(xiàn)［24］中驅(qū)逐艦三維擺動(dòng)參數(shù)，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更明顯，本文增大了偏航的擺動(dòng)幅度。本實(shí)驗(yàn)中點(diǎn)目標(biāo)

的三維擺動(dòng)參數(shù)如表4所示，初始相位都設(shè)為0。在其他雷達(dá)參數(shù)確定的情況下，通過(guò)改變雷達(dá)平臺(tái)的飛行速度來(lái)改變合成孔徑時(shí)間，如表5所示。

艦船的三維擺動(dòng)具有周期性，圖22是艦船固定坐標(biāo)系上一點(diǎn)目標(biāo)（5，0，0）做偏航運(yùn)動(dòng)時(shí)在XY平面內(nèi)的位置隨時(shí)間變化的軌跡圖。可以看出，在不同的雷達(dá)平臺(tái)速度下，點(diǎn)目標(biāo)呈現(xiàn)出不同的運(yùn)動(dòng)軌跡。合成孔徑時(shí)間越長(zhǎng)，周期性越顯著。當(dāng)雷達(dá)平臺(tái)速度為150 m/s時(shí)，合成孔徑時(shí)間為1.4 s遠(yuǎn)小于偏航運(yùn)動(dòng)的周期，此時(shí)點(diǎn)目標(biāo)的軌跡與目標(biāo)平動(dòng)類似。隨著合成孔徑時(shí)間的增加，點(diǎn)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的周期性逐漸顯現(xiàn)。當(dāng)雷達(dá)平臺(tái)速度為10 m/s時(shí)，合成孔徑時(shí)間為21.2 s，超過(guò)了偏航運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期，此時(shí)點(diǎn)目標(biāo)的軌跡表現(xiàn)出明顯的周期性。

圖23為不同合成孔徑時(shí)間下點(diǎn)目標(biāo)偏航運(yùn)動(dòng)時(shí)與雷達(dá)的距離曲線圖，圖24為其多普勒頻率變化圖。從圖中可以看出，點(diǎn)目標(biāo)偏航運(yùn)動(dòng)距離曲線和多普勒頻率變化與升沉運(yùn)動(dòng)類似。在長(zhǎng)合成孔徑時(shí)間下，偏航運(yùn)動(dòng)點(diǎn)目標(biāo)回波的多普勒頻率具有時(shí)變性，其成像結(jié)果如圖25所示。隨著合成孔徑時(shí)間的增加，SAR成像結(jié)果由點(diǎn)變成線段最后變?yōu)橹本€條帶，能量沿方位向不斷擴(kuò)散。

圖26～圖33為艦船橫滾和俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)點(diǎn)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡圖、與雷達(dá)的距離曲線圖、多普勒頻率圖和仿真成像結(jié)果。由于俯仰運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)幅度較小，其距離曲線的變化沒(méi)有那么劇烈，散焦程度相比于另兩種運(yùn)動(dòng)有所減弱?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)于點(diǎn)目標(biāo)的三維擺動(dòng)，其成像效果與升沉運(yùn)動(dòng)類似。當(dāng)合成孔徑時(shí)間小于擺動(dòng)周期時(shí)，可近似為平動(dòng)，散焦主要是受低階相位誤差的影響。當(dāng)合成孔徑時(shí)間越接近擺動(dòng)周期時(shí)，散焦現(xiàn)象越顯著。當(dāng)合成孔徑時(shí)間大于運(yùn)動(dòng)周期時(shí)，成像結(jié)果主要受到高頻相位誤差的影響，會(huì)出現(xiàn)直線條帶現(xiàn)象。

艦船三維擺動(dòng)時(shí)，雖然每個(gè)散射點(diǎn)的擺動(dòng)幅度和擺動(dòng)頻率是相同的，但由于搖擺運(yùn)動(dòng)的特殊性，散射點(diǎn)的速度還與其距擺動(dòng)軸的位置相關(guān)，此時(shí)艦船上各個(gè)散射點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度不再相同，由此造成的散焦現(xiàn)象與艦船平動(dòng)和升沉運(yùn)動(dòng)相比將具有空變性。如在雷達(dá)平臺(tái)速度為150 m/s時(shí)，合成孔徑時(shí)間較短，此時(shí)艦船的三維擺動(dòng)主要給SAR圖像帶來(lái)低階相位誤差。圖34是艦船縱軸上13個(gè)點(diǎn)做偏航、俯仰運(yùn)動(dòng)和艦船橫軸上5個(gè)點(diǎn)做偏航、橫滾運(yùn)動(dòng)時(shí)的仿真圖像。艦船縱軸做偏航、俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)中心點(diǎn)速度為零，越到兩端，擺動(dòng)半徑越大，速度越大，散焦也越嚴(yán)重，成像結(jié)果呈現(xiàn)出“X”形狀。艦船在沿距離向平動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)方位向偏移，但當(dāng)艦船三維擺動(dòng)時(shí)，每個(gè)散射點(diǎn)不同的速度會(huì)導(dǎo)致各點(diǎn)的位置偏移量不同，使得艦船最終的成像結(jié)果發(fā)生畸變。從圖34（e）和圖34（f）中可以看出，艦船橫軸偏航、俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)橫軸被明顯拉長(zhǎng)。這說(shuō)明艦船三維擺動(dòng)時(shí)一次相位誤差造成的影響同樣不可忽略。

圖35～圖40是艦船面目標(biāo)三維擺動(dòng)時(shí)的仿真結(jié)果，與艦船平動(dòng)相比出現(xiàn)了許多新的特性。在合成孔徑時(shí)間較短時(shí)，艦船三維擺動(dòng)的初始相位對(duì)最終的成像結(jié)果會(huì)造成很大影響。本次實(shí)驗(yàn)設(shè)置了φ0為0.5π和0π兩種情況。初始相位為0.5π時(shí)，艦船上各點(diǎn)速度主要在方位向上，這會(huì)帶來(lái)2次相位誤差，造成方位向散焦。但正如前面所分析的，艦船此時(shí)散焦現(xiàn)象具有空變性，距擺動(dòng)軸越遠(yuǎn)的點(diǎn)散焦越嚴(yán)重，成像結(jié)果沿距離向成“X”狀，如圖35～圖37所示。初始相位為0π時(shí)，艦船上各散射點(diǎn)主要為距離向速度，會(huì)造成1次相位誤差。圖38～圖40中艦船成像結(jié)果沿方位向被明顯拉伸。在圖38中，艦船偏航時(shí)各散射點(diǎn)一方面因?yàn)椴煌木嚯x向速度在方位向被拉伸，另一方面因?yàn)椴煌姆轿幌蛩俣?，在距離向呈“X”狀，其成像結(jié)果更加復(fù)雜。在合成孔徑時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，艦船的三維擺動(dòng)主要帶來(lái)高頻相位誤差，艦船上各散射點(diǎn)多普勒頻率具有時(shí)變性?？梢钥吹?，當(dāng)雷達(dá)平臺(tái)速度較小時(shí)，圖35～圖40中艦船能量完全擴(kuò)散，變?yōu)橐粭l沿方位向的能量帶。

2.5" 復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船SAR圖像重聚焦算法分析

通過(guò)前面的實(shí)驗(yàn)仿真可知，平動(dòng)艦船在SAR圖像上會(huì)出現(xiàn)方位向散焦和偏移現(xiàn)象。與艦船的平動(dòng)不同，在復(fù)雜海況下的運(yùn)動(dòng)艦船其SAR成像具有空變性和時(shí)變性的特點(diǎn)。艦船的三維擺動(dòng)會(huì)帶來(lái)空變相位誤差，使得艦船各部分非均勻散焦和偏移，導(dǎo)致艦船在SAR圖像上沿距離向呈“X”狀，沿方位向被拉伸。當(dāng)合成孔徑時(shí)間大于微動(dòng)周期時(shí)，艦船的三維擺動(dòng)和升沉運(yùn)動(dòng)會(huì)帶來(lái)高頻相位誤差，各散射點(diǎn)的多普勒頻率具有時(shí)變性使得艦船在SAR圖像上變?yōu)橐粭l方位向的能量帶。復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船在SAR成像時(shí)的空/時(shí)變性造成運(yùn)動(dòng)艦船SAR圖像質(zhì)量的嚴(yán)重退化。如何重聚焦具有空/時(shí)變散焦特點(diǎn)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船SAR圖像是一個(gè)非常有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。

傳統(tǒng)的SAR圖像自聚焦算法均假設(shè)各散射點(diǎn)具有相同的相位誤差，主要分為兩大類，一類是基于相位誤差函數(shù)的自聚焦方法如子孔徑相關(guān)法［25］和相位梯度自聚焦（phase gradient autofocus， PGA）算法［26］，另一類是基于SAR圖像質(zhì)量的方法，如最小熵算法［27］和最大對(duì)比度算法［28］等。其中，PGA算法利用了SAR圖像相位誤差的冗余性，通過(guò)估計(jì)相位梯度來(lái)校正相位誤差，具有較好的魯棒性，可以估計(jì)高階相位誤差。最小熵算法以圖像熵為代價(jià)函數(shù)，通過(guò)最小化圖像熵得到最優(yōu)相位估計(jì)，具有良好的聚焦效果。

圖41是對(duì)高分三號(hào)滑動(dòng)聚束模式下SAR散焦艦船利用PGA算法和最小熵算法得到的結(jié)果。在圖41（a）中，艦船的散焦程度沿距離向一致，可以判斷此時(shí)艦船在做平動(dòng)。在經(jīng)過(guò)PGA和最小熵算法處理后，艦船呈現(xiàn)出了清晰的幾何結(jié)構(gòu)，取得了良好的聚焦效果，這是因?yàn)榕灤絼?dòng)時(shí)每個(gè)散射點(diǎn)的相位誤差相同并滿足上述算法的假設(shè)條件。圖41（d）中的艦船為“X”狀，與前面討論的三維擺動(dòng)的艦船成像效果類似，此時(shí)散焦艦船的相位誤差具有空變性。從圖41（e）和圖41（f）可以看出，PGA 和最小熵算法對(duì)于三維擺動(dòng)的艦船效果很差，難以恢復(fù)出艦船真實(shí)的形狀。

當(dāng)前的星載SAR衛(wèi)星合成孔徑時(shí)間在幾秒內(nèi)，遠(yuǎn)小于艦船的微動(dòng)周期，艦船的微動(dòng)主要帶來(lái)低階相位誤差。但無(wú)人機(jī)載和未來(lái)的中高軌SAR合成孔徑時(shí)間遠(yuǎn)大于艦船的微動(dòng)周期，此時(shí)將給SAR圖像帶來(lái)高頻相位誤差。圖42是用PGA算法和最小熵算法對(duì)圖35（d）和圖21（e）聚焦的結(jié)果?？梢钥吹?，PGA算法和最小熵算法無(wú)法重聚焦長(zhǎng)合成孔徑時(shí)間下多普勒頻率時(shí)變的SAR艦船散焦圖像。

目前來(lái)說(shuō)，復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船SAR圖像散焦問(wèn)題還沒(méi)有被很好地解決。艦船的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)使得其相位誤差與散射點(diǎn)的位置密切相關(guān)。為了克服復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船成像時(shí)的空變性，需要構(gòu)建復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船SAR成像二維相位誤差模型［2933］，利用精確的二維相位誤差函數(shù)來(lái)重建清晰的SAR艦船圖像。對(duì)于長(zhǎng)合成孔徑時(shí)間下艦船微動(dòng)造成的多普勒頻率時(shí)變?？梢岳脮r(shí)頻分析尋找最佳成像時(shí)間來(lái)提高SAR艦船圖像質(zhì)量［3435］。運(yùn)動(dòng)艦船SAR圖像散焦的根本原因就在于匹配濾波技術(shù)的失效。匹配濾波技術(shù)不能消除目標(biāo)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)給SAR回波帶來(lái)的非線性相位誤差。近年來(lái)，深度學(xué)習(xí)技術(shù)得到了快速發(fā)展，能夠很好地解決非線性問(wèn)題。未來(lái)需要利用深度學(xué)習(xí)強(qiáng)大的表征能力解決散焦圖像到聚焦圖像之間的復(fù)雜映射關(guān)系［3638］，得到復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船目標(biāo)清晰的SAR圖像。

3" 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船在SAR圖像中散焦問(wèn)題，從SAR成像原理出發(fā)，理論推導(dǎo)得出了艦船不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)SAR成像造成的影響。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一個(gè)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船目標(biāo)SAR成像模擬器，實(shí)現(xiàn)了不同合成孔徑時(shí)間、不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)SAR艦船圖像的高效仿真，揭示了艦船微動(dòng)帶來(lái)的空變相位誤差及其在長(zhǎng)合成孔徑時(shí)間下高頻相位誤差給SAR成像造成的空/時(shí)散焦特性。復(fù)雜運(yùn)動(dòng)艦船目標(biāo)SAR成像空/時(shí)變散焦特性使得經(jīng)典的SAR聚焦算法失效，未來(lái)需要重點(diǎn)克服其空/時(shí)變性來(lái)獲得聚焦的SAR艦船圖像。

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作者簡(jiǎn)介

王" 進(jìn)（1999—），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橹悄茈娮訉?duì)抗與評(píng)估、SAR圖像目標(biāo)智能解譯。

冷祥光（1991—），男，副教授，博士，主要研究方向?yàn)檫b感信息處理、SAR圖像智能解譯、機(jī)器學(xué)習(xí)。

孫忠鎮(zhèn)（1996—），男，博士研究生，主要研究方向?yàn)橹悄茈娮訉?duì)抗與評(píng)估、SAR圖像目標(biāo)識(shí)別。

馬曉杰（1993—），男，博士研究生，主要研究方向?yàn)橹悄茈娮訉?duì)抗與評(píng)估、SAR圖像與目標(biāo)識(shí)別。

楊" 陽(yáng)（1982—），男，工程師，主要研究方向?yàn)橹悄茈娮訉?duì)抗與評(píng)估、SAR圖像與目標(biāo)識(shí)別。

計(jì)科峰（1974—），男，教授，博士，主要研究方向?yàn)镾AR圖像解譯、目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別、特征提取、SAR與AIS匹配。