1 引言
合成孔徑雷達SAR(Synthetic Aperture Radar)成像技術在軍事和國民經濟中發揮著重要作用。SAR成像軟件平臺在國外已逐漸成熟，而國內至今還沒有良好的SAR成像軟件平臺。SAR具有探測范圍廣、提供信息快，并可獲得地面靜止及運動目標的高分辨成像，以及全天候、全天時、目標識別能力強等優點。尤其受到主要軍事國家的重視。收發分置合成孔徑雷達(Bistatic／Muhistatic Synthetic Aperture Radar)，又稱雙基SAR。它的接收機和發射機分別安裝在不同運動平臺上，是SAR的一種新的工作方式。收發分置SAR在保持SAR的高分辨特性的同時，又有很多突出優點，如：獲取目標信息豐富。作用距離遠，安全性、抗干擾性、抗截獲性能好。
但是由于SAR的工作方式眾多，且成像算法各異，使得在SAR的科研中編寫出的程序利用率不高，且調試過程煩瑣，結果不直觀，科研效率低。
如果能開發出一種軟件，將幾種常用的成像算法按照基本步驟模塊化，在以后的實測數據成像或理論仿真時可直接調用將大大提高工作效率。并且在調試程序過程中能直接顯示每一步的成像結果。并能對其進行相應數據分析，將大大提高程序調試進度。
以IDL語言為基礎，設計并開發出一套雙基SAR成像軟件系統，除能夠實現所提到的基本功能外，還具備一定的圖像處理和數據采集分析功能。
2 SAR成像軟件設計
SAR成像軟件主要用于實現雙基SAR非移變模式情況下的成像。非移變模式是指雷達的發射機和接收機以相同速度矢量運動，此飛行模式也是雙基SAR成像中的典型模式。該軟件是一款SAR處理工具軟件，其軟件界面友好，SAR處理步驟和功能相對齊全。
2．1 軟件開發語言的選擇
SAR成像數據量巨大，且經常使用矩陣和數組運算，這就要求編程語言支持大規模的矩陣和數組運算。而軟件本身要實現各種成像算法的分步處理，加強人機交互功能，這就要求編程語言有面向對象的編程方式。交互式數據語言。IDL(Interactive Data Language)是面向矩陣的第四代語言，它完全支持對數組的直接數學操作，并提供大量的數組運算工具，具有高級圖像處理能力、交互式二維和三維圖形技術、面向對象的編程方式、集成數學分析與統計軟件包、完善的信號處理與圖像處理功能、靈活的數據輸入輸出方式，使其非常適合用于編寫SAR多功能成像軟件平臺。
2．2 SAR成像軟件總體設計思路
(1)成像算法步驟子模塊化雙基SAR幾種常用成像算法按各自步驟分塊，再將每種算法的每一步分別用IDL語言高效實現，最終再將這些子程序塊組成一個完整的算法程序。
(2)界面設計及模塊集成根據設計要求，利用IDL語言的基于過程的圖形用戶界面GUI(Graphical User Interface)程序設計方法構造軟件平臺的主界面和各子界面，將各種常用成像算法的主要參數提取，設計控制流程，使各個界面調用相對的程序模塊，按照使用者的要求載入數據，輸入參數。并按照預定的命令分步運行，實現人機交互功能。
(3)成像結果輸出及圖像處理使軟件具備一定的數據分析和圖像處理功能，及數據采集和分析功能。圖1為SAR成像軟件設計流程。
3 SAR成像軟件功能介紹
以雙基SAR距離一多普勒算法(RD算法)仿真為例，介紹SAR成像軟件的具體功能。
3．1 軟件成像功能
在選擇好雙基SAR成像算法及成像類型后(這里選用RD算法的系統仿真成像)，軟件進入相應的控制主界面(圖2a)，界面左部按照RD算法的步驟分為基本參數設定、仿真回波模型生成等部分。
除基本參數設定外，每部分均有‘點擊成像’按鈕，分步驟成像，成像結果顯示于界面右部的成像顯示區域。界面上部有一排功能按鈕，左邊3個按鈕分別為：‘界面清零’、‘返回上層’、‘退出界面’，其中：‘界面清零’按鈕將算法界面初始化；‘返回上層’按鈕可使界面返回到算法選擇的層；右邊6個按鈕實現圖像處理和數據采集等功能。
點擊基本參數設定中的‘查看或修改參數’按鈕，則彈出圖2b所示的參數修改界面，詳細列出RD算法的常用參數名稱、數值和單位。其中數值是由使用者輸入，單位可由下拉菜單選擇。由于參數多，若其中部分參數不變，可將輸入的參數數值和單位通過參數修改界面左上部的‘保存參數’按鈕保存到使用者指定的*．dat文件中，在下次使用時可通過載人參數按鈕找到保存參數的文件，直接將參數數值和單位載入界面。
參數設定完畢，在仿真回波模型生成部分繼續設定仿真類型。點擊點目標仿真按鈕進入點目標參數設置界面，此界面與參數修改界面類似，用以設定仿真點數及每點的位置參數和后向反射系數；點擊面目標仿真按鈕可選擇要仿真的面目標圖像。設定好參數和仿真類型后，點擊每一步的點擊成像按鈕就可在圖像顯示區域顯示相應圖像。
按照表1中的主要參數做3個點目標的RD算法成像仿真，其軟件成像結果如圖3所示，其中圖3a為軟件生成點目標仿真回波模型的圖像，圖3b為軟件在執行完距離壓縮后的回波圖像，圖3c為軟件在執行完方位壓縮后最終3個點目標的仿真圖像。
仍以表l中所列主要參數做面目標的RD算法成像仿真，則軟件成像結果如圖4所示，圖4a為要仿真的面目標圖像，圖4b為軟件最終仿真結果顯示。
3．2 軟件圖像處理功能
該軟件在完成SAR成像基本功能之外。還具備一定的圖像處理功能。軟件顯示所成圖像后，用戶可通過圖2所示主界面上方的‘網像處理’按鈕打開一個下拉菜單，選擇基本的圖像濾波甬數，如中值濾波、拉普拉斯濾波等；還可選擇圖像的直方圖均衡以增強圖像的對比度。圖4c為對面目標仿真結果進行標準直方圖均衡后所生成的新圖像。與圖4b中的圖像相比?？煽闯鲂碌膱D像對比度明顯增強。
3．3 軟件數據采集和分析功能
該軟件可對生成的圖像進行一定的數據采集和分析。用戶先點擊圖2所示主界面上方的‘數據采集’按鈕，再單擊所顯示的圖像任一點，軟件將彈出一個子界面，詳細標明所單擊點所在行、列以及灰度信息，如圖5a所示。用戶還可通過點擊該子界面上的相應按鈕繪制該點所在行或列的剖面圖，如圖5b所示。
4 結束語
介紹一種基于IDL語言的雙基SAR成像軟件的設計和開發。這款軟件可完成在非移變模式體制下的雙基地SAR實測數據成像及仿真成像，具備一定的數據分析和圖像處理功能。它作為一款工具性軟件大大提高雙基SAR成像處理的效率，有助于雙基SAR的研究。