sar_cs12.m

合成孔径雷达SAR成像仿真Matlab程序,对初始学者有一定的作用

%%产生Stripmap SAR的回波
clear all
clc
thetaT=0;%T平台波束斜视角
thetaT=thetaT*pi/180;%rad
thetaR=0;%R平台波束斜视角
thetaR=thetaR*pi/180;
c=3e8;%光速
fc=1.5e9;%载频
lambda=c/fc;%波长

%%测绘带区域
X0=200;%方位向[-X0,X0]
Rtc=3000; 
Rrc=3000;
Rc=(Rtc+Rrc)/2;
R0=150;%距离向[Rc-R0,Rc+R0]

%%距离向(Range),r/t domain
Tr=1.33e-6;%LFM信号脉宽1.33us (200m)
Br=150e6; %LFM信号带宽 150MHz
Kr=Br/Tr; %调频斜率
Nr=1024;
r=Rc+linspace(-R0,R0,Nr);
t=2*r/c;%t域序列
dt=R0*4/c/Nr;%采样周期
f=linspace(-1/2/dt,1/2/dt,Nr);%f域序列

%%方位向(Azimuth,Cross-Range),x/u domain
v=100;%SAR 平台速度
Lsar=300;%合成孔径长度
Na=512;
x=linspace(-X0,X0,Na);%u域序列
u=x/v;
du=2*X0/v/Na;
fu=linspace(-1/2/du,1/2/du,Na);%fu域序列
ftdc=v*sin(thetaT);
ftdr=-(v*cos(thetaT))^2/lambda/Rtc;
frdc=v*sin(thetaR);
frdr=-(v*cos(thetaR))^2/lambda/Rrc;
fdc=ftdc+frdc;%Doppler调频中心频率
fdr=ftdr+frdr;%Doppler调频斜率
%％目标位置
Ntar=3;%目标个数
Ptar=[Rrc,0,1   %距离向坐标,方位向坐标,sigma             
     Rrc+50,-50,1
         Rrc+50,50,1];

%%产生回波
s_ut=zeros(Nr,Na);
U=ones(Nr,1)*u;%扩充为矩阵
T=t'*ones(1,Na);
for i=1:1:Ntar
    rn=Ptar(i,1);xn=Ptar(i,2);sigma=Ptar(i,3);
    rtn=rn+Rtc-Rrc;
    RT=sqrt(rtn^2+(rtn*tan(thetaT)+xn-v*U).^2);
    RR=sqrt(rn^2+(rn*tan(thetaT)+xn-v*U).^2);
    R=RT+RR;
    DT=T-R/c;
    phase=-pi*Kr*DT.^2-2*pi/lambda*R;
    s_ut=s_ut+sigma*exp(j*phase).*(abs(DT)<Tr/2).*(abs(v*U-xn)<Lsar/2);
end;

%方位向fft
s_kt=fftshift(fft(fftshift(s_ut).')).';

%CS变换
kc=4*pi/lambda;
kc=kc*ones(1,Na);
kx=fu/v;
p_kx0=-sqrt(kc.^2-kx.^2);%相位项泰勒展开的系数函数
p_kx1=2*kc/c/p_kx0;
p_kx2=-2.*kx.^2/c^2./p_kx0.^3;
C_kx=-(c*p_kx1/2+1);
Ks_r=1-2*Kr*Rc.*p_kx2;
Ks_kx_r=Kr/pi./Ks_r;
r0=Rc;
s2_ut=exp(j*pi*C_kx.*ones(Nr,1)*Ks_kx_r.*(t'*ones(1,Na)-2*r0*(1+C_kx)/c).^2);%设计的线性调频信号

S_cs=s_kt.*s2_ut;

%距离向fft
S_kw=fftshift(fft(fftshift(S_cs)));

%距离向匹配滤波
w=2*pi*f;
rmc_r=exp(j.*w*2*C_kx*r0/c).*exp(j.*w.^2/4/pi/Kr/(1+C_kx));
rmc_r=rmc_r'*ones(1,Na);
S_rmc=S_kw.*rmc_r;

%距离向ifft
S_kt=fftshift(ifft(fftshift(S_rmc)));
d_kxr=4*pi/c^2*Kr*C_kx*(1+C_kx).*(Rc-r0).^2;%CS变换带来的相位误差

S_kt=S_kt.*exp(-j*d_kxr);%消除相位误差

%方位向匹配滤波
FU=ones(Nr,1)*fu;
H_kx=exp(j*pi/fdr*(FU-fdc).^2);%方位向压缩因子
I_ut=S_kt.*H_kx;
I_ut=fftshift(ifft(fftshift(I_ut.'))).';

subplot(221)
G=20*log10(abs(s_ut)+1e-6);
gm=max(max(G));
gn=gm-40;%显示动态范围40dB
G=255/(gm-gn)*(G-gn).*(G>gn);
imagesc(x,r-Rc,-G),colormap(gray)
grid on,axis tight,
xlabel('Azimuth')
ylabel('Range')
title('(a)原始信号')

subplot(222)
G=20*log10(abs(S_rmc)+1e-6);
gm=max(max(G));
gn=gm-40;%显示动态范围40dB
G=255/(gm-gn)*(G-gn).*(G>gn);
imagesc(x,r-Rc,-G),colormap(gray)
grid on,axis tight,
xlabel('Azimuth')
ylabel('Range')
title('(b)距离向匹配滤波后频谱')

subplot(223)
G=20*log10(abs(S_kt)+1e-6);
gm=max(max(G));
gn=gm-40;%显示动态范围40dB
G=255/(gm-gn)*(G-gn).*(G>gn);
imagesc(x,r-Rc,G),colormap(gray)
grid on,axis tight,
xlabel('Azimuth')
ylabel('Range')
title('(c)消除相位误差后频谱')

subplot(224)
G=20*log10(abs(I_ut)+1e-6);
gm=max(max(G));
gn=gm-60;%显示动态范围40dB
G=255/(gm-gn)*(G-gn).*(G>gn);
imagesc(x,r-Rc,G),colormap(gray)
grid on,axis tight,
xlabel('Azimuth')
ylabel('Range')
title('(d)目标图象')