合成孔径雷达12.3
天基合成孔径激光雷达成像参数分析
第50卷第2期Vol.50No.22021年2月Feb.2021红外与激光工程Infrared and Laser Engineering天基合成孔径激光雷达成像参数分析尹红飞叫郭亮2,荆丹3,邢孟道役曾晓东2,胡以华I(1.国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽合肥230037；2.西安电子科技大学物理与光电工程学院，陕西西安710071；3.西安电子科技大学通信工程学院，陕西西安710071;4.西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室，陕西西安710071)摘要：由于空间中没有大气，不存在大气湍流和大气衰减等问题，因此，相对于地基和机载合成孔径激光雷达(SAL),天基SAL有更好的应用前景。
为验证中高低轨卫星间SAL成像的可行性，本文中建立了天基SAL成像模型，推导了星对星成像的相干积累时间和脉冲重复频率等参数。
利用二体运动轨道外推法，建立了卫星轨道模型。
并根据雷达天线波束宽度的限制，计算了激光雷达的收发天线方向图，提出利用目标增益曲线的3dB波束宽度，获得最大合成孔径时间的方法。
最后，通过仿真建立了六种天基SAL应用方式，并分析了不同应用方式下的成像参数，验证了天基SAL成像的可行性。
本文的研究为天基SAL成像算法的研究奠定了基础。
关键词：天基SAL；成像模型；相干积累时间；目标增益曲线；最大合成孔径时间中图分类号：TN958.98文献标志码：A DOI：10.3788/IRLA20200144Parameters analysis of spaceborne synthetic aperture lidar imaging Yin Hongfei1,2,Guo Liang2,Jing Dan3,Xing Mengdao4,Zeng Xiaodong2,Hu Yihua1(1.State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology,National University of Defense Technology,Hefei230037,China;2.School of Physics and Optoelectronic Engineering,Xidian University,Xi'an710071,China;3.School of Telecommunications Engineering,Xidian University,Xi'an710071,China;4.The National Key Laboratory of Radar Signal Processing,Xidian University,Xi'an710071,China)Abstract:Since there is no atmosphere in space,problems such as atmospheric turbulence and atmospheric attenuation do not exist.Therefore,spaceborne Synthetic Aperture Lidar(SAL)has a better application prospect than ground-based and airborne SAL.In order to verify the feasibility of airborne SAL imaging,a spaceborne SAL imaging model was established,and the coherent accumulation time and PRF were derived.Then,a satellite orbit model was established by using the extrapolation method of the two-body motion.Next,according to the limitation of the radar antenna beam width,the antenna pattern of the lidar was calculated,and a method to obtain the maximum synthetic aperture time was proposed by using the target gain curve's3dB beam width.Finally,six kinds of spaceborne SAL imaging modes were established through simulation,and the imaging parameters under different modes were analyzed,which verified the feasibility of spaceborne SAL imaging.The research of this paper lays a foundation for the research of spaceborne SAL imaging algorithm.Key words:spaceborne SAL;imaging model;coherent accumulation time;target gain curve;maximum synthetic aperture time收稿日期:2020-10-04；修订日期:2020-11-25基金项目:脉冲功率激光技术国家重点实验室开放研究基金(SKL2018KF06)；国防科技大学科研计划项目(ZK18-01-02)；高分专项(GFZX0403260313.11-H37B02-9001-19/22)；国家重点研发计划(2018YFA0701903)0引言合成孔径激光雷达(SAL)是激光技术与合成孔径技术的结合，相比于微波雷达(SAR)具有更高的分辨率。
舰载无人机合成孔径雷达
舰载无人机合成孔径雷达孙寒冰,曲长文(海军航空工程学院电子信息工程系,山东烟台264001)摘 要:舰载无人机可逼近作战前沿或深入敌方进行纵深侦察而成为实现无伤亡侦察的有效平台;合成孔径雷达具有全天候、全天时、远距离、高分辨力性能,并且还有多频段、多极化、多视向和多俯角等优点,特别适用于大面积成像。
合成孔径雷达用于舰载无人机的观点结合了两者的优点,不仅在很大程度上提高了侦察范围,而且可提供目标的精确图像,为实施打击提供依据。
本文论述了机载合成孔径雷达的简要工作原理、性能优势、发展历程和趋势,给出了几种典型无人机载合成孔径雷达产品的实例,指出了无人机载合成孔径雷达的发展趋势。
关键词:合成孔径雷达;舰载无人机;发展趋势;无伤亡1 引 言21世纪高科技条件下的局部战争的基本特征是信息化,强调和依赖信息能力,未来军事力量的较量集中在获取制信息权上。
海军舰艇作战的困难在于舰艇本身获取战场情报的手段及作用距离有限,难以获得较完整的战场信息,舰载导弹难以发挥其最大性能;而依靠卫星或舰载机提供目标信息,存在着不能随机指定目标区域、不能实时接收、不能获得连续而系统的情报、目标信息精度不够以及需要考虑机载人员安全等问题[1]。
合成孔径雷达[2](SAR,Synt hetic Apert ure Radar)具有全天候、全天时、远距离、高分辨力性能,并且还有多频段、多极化、多视向和多俯角等优点,特别适用于大面积成像[3],应用在舰载无人机上不仅在很大程度上提高了侦察范围,而且可提供目标的精确图像,为指挥员实施打击提供依据,因而必将成为未来战争中实现“无伤亡”侦察的重要手段。
2 合成孔径雷达的性能优势SAR在飞行过程中发射和接收宽频带信号对固定的地面场景作观测,将接收存储的信号作合成阵列处理,便得到径向距离分辨率和横向距离分辨率均很高的地面场景图像,合成孔径雷达正是由此得名的[3]。
合成孔径雷达通过匹配滤波技术得到距离向高分辨率,通过移动真实的天线并聚积一系列沿航迹的回波来对长达数公里的孔径进行合成[4]得到方位向高分辨率,相对于传统雷达和光学成像设备具有以下优势:(1)全天候,穿透性SAR成像不受云雾、阴雨等恶劣气候条件的限制,具有全天候成像的特点。
合成孔径雷达
合成孔径雷达（SAR）合成孔径雷达产生的过程为了形成一幅真实的图像增加两个关键参数：分辨率、识别能力。
合成孔径打开了无限分辨能力的道路相干成像特性：以幅度和相位的形式收集信号的能力相干成像的特性可以用来进行孔径合成民用卫星接收系统SEASA T、SIR-A、SIR-B美国军用卫星(LACROSSE)欧洲民用卫星（ERS系列）合成孔径雷达(SAR)是利用雷达与目标的相对运动将较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一个较大孔径的等效天线孔径的雷达。
特点：全天候、全天时、远距离、和高分辨率成像并且可以在不同频段不同极化下得到目标的高分辨率图像SAR高分辨率成像的距离高分辨率和方位高分辨率距离分辨率取决于信号带宽方位高分辨率取决于载机与固定目标相对运动时产生的具有线性调频性质的多普勒信号带宽相干斑噪声机载合成孔径雷达是合成孔径雷达的一种极化：当一个平面将空间划分为各向同性和半无限的两个均匀介质，我们就可以定义一个电磁波的入射平面，用波矢量K来表征：该平面包含矢量K以及划分这两种介质的平面法线垂直极化（V）：无线电波的振动方向是垂直方向与水平极化（H）：无线电波的振动方向是水平方向TE波：电场E与入射面垂直TH波：电场E属于入射平面合成孔径雷达的应用军事上、地质和矿物资源勘探、地形测绘和制图学、海洋应用、水资源、农业和林业合成孔径雷达在军事领域的应用：战略应用、战术应用、特种应用。
SAR系统的几个发展趋势：多波段、多极化、多视角、多模式、多平台、高分辨率成像、实时成像。
SAR图像相干斑抑制的研究现状分类：成像时进行多视处理、成像后进行滤波多视处理就是对同一目标生成多幅独立的像，然后进行平均。
这是最早提出的相干斑噪声去除的方法，这种技术以牺牲空间分辨率为代价来获取对斑点的抑制成像后的滤波技术成为SAR图像相干噪声抑制技术发展的主流均值滤波、中值滤波、维纳滤波用来滤去相干斑噪声，这种滤波方法能够在一定程度上减小相干斑噪声的方差合成孔径雷达理论概述合成孔径雷达是一种高分辨率成像雷达，高分辨率包含两个方面的含义：方位向的高分辨率和距离向高分辨率。
高分三号卫星C波段合成孔径雷达卫星简介
北京揽宇方圆信息技术有限公司高分三号卫星——世界主流C波段合成孔径雷达卫星简介高分三号卫星于1月23日正式投入使用，其性能与世界主流C波段SAR卫星相比如据新华社新闻，国防科工局于1月23日宣布，我国首颗1米分辨率合成孔径雷达（SAR）卫星高分三号23日正式投入使用。
该卫星将满足我国对高空间分辨SAR遥感数据的需求，主要应用于海洋监测、减灾救灾、气象和水利等领域。
合成孔径雷达技术是重要的对地遥感技术手段，合成孔径雷达卫星是装雷达为主要载荷的卫星，其通过自身发射电磁波并接收地物反射的回波，并进行复杂的信形成视觉效果类似黑白光学图片的合成孔径雷达图像。
由于其使用其自己发射的电磁波进电磁波对云、雨和雾霾等大气天气现象具有较强的穿透能力，使得合成孔径雷达卫星可以夜，以及被观测区域上方覆盖各种天气现象时，在特定时间对指定区域进行观测。
高分三号合成孔径雷达卫星并不是世界上第一颗C波段合成孔径雷达卫加拿大于2007年12月发射的RADARSAT-2卫星、欧空局分别于2014年4月和2016年4 Sentinel-1A和Sentinel-1B三颗卫星均工作在C波段。
本文就以这四颗卫星为例，对其分析。
首先我们用一个表格对这四颗卫星的总体参数进行大概梳理。
从表中可以看出，高分三号在最高分辨率和最大成像幅宽两个参数上，C波段SAR卫星，并且在设计寿命上面具有一定优势。
值得注意的是，高分三号和Senti 均选择了具有高极化隔离度的波导缝隙相控阵天线，使得其在多极化性能方面优于RADAR值得注意的是，这四颗C波段SAR卫星均选择了轨道高度为700-800km 道，与德国X波段TerraSAR-X卫星的509km轨道相差较大，这其中既有波段带来的影响需求带来的取舍（重访）。
如果用一张图同时表示这四颗卫星的轨道，那么从图中可以看出四颗卫星的星下点轨迹有差别但不是很大，Sentinel-大致分布于同一圆周的直径两边，可以将重访时间降低为单星运行的一半，高分三号和R 相对位置也如Sentinel-1系列相似，相比这是设计时任务规划的结果。
干涉合成孔径雷达工作原理
干涉合成孔径雷达工作原理干涉合成孔径雷达 (InSAR) 是一种利用雷达技术进行地表观测的方法，它可以提供高分辨率和高精度的地表形变监测数据。
干涉合成孔径雷达是通过组合多幅雷达成像数据来实现对地表物体的三维形变监测的一种技术方法。
本文将从干涉合成孔径雷达的基本工作原理、数据处理途径和应用领域等方面进行详细阐述。
一、干涉合成孔径雷达的基本原理1. 雷达成像原理雷达成像是通过雷达系统向地面发射微波信号，然后接收并记录被地表和地下物体反射回来的电磁波信号，利用这些信号来获取地表的形貌、结构和运动等信息。
雷达成像的分辨率取决于发射的微波波长和天线的尺寸，而干涉合成孔径雷达利用了多个雷达成像数据进行合成，从而能够实现更高分辨率的地表监测。
2. 干涉合成孔径雷达原理干涉合成孔径雷达是通过将两次雷达成像的相位信息进行比较，从而获得地表的形变信息。
当两次成像的微波信号经过地面某一点时，如果该点发生了形变，其返回的信号相位也会发生变化。
通过对这种相位变化进行分析，可以获得地表的形变信息。
这里是关于相位信息的描述。
二、干涉合成孔径雷达数据处理方法1. 干涉图生成需要获取两幅雷达成像数据，并进行预处理，包括辐射校正、大气校正等。
然后，将这两幅成像数据进行配准，形成一幅干涉图。
干涉图中的每个像素点都对应着地表上某一点的相位信息，通过分析这些相位信息可以得到地表的形变信息。
2. 形变监测在获得干涉图之后，可以通过不同的方法来提取地表的形变信息。
一种常用的方法是通过相位解缠，将干涉图中的相位信息转换成地表高程信息，从而实现地表形变的监测。
通过这种方法，可以实现对地表形变的高精度监测。
三、干涉合成孔径雷达的应用领域1. 地质灾害监测利用干涉合成孔径雷达技术可以实现对地表形变的实时监测，对地质灾害如山体滑坡、地裂缝等进行监测和预警，为减灾和救灾工作提供重要参考。
2. 地壳形变研究干涉合成孔径雷达可以用来监测地壳形变，包括地震引起的地表形变、地壳运动等，为地震研究、地震危险性评估提供重要数据支持。
“哨兵”卫星家族概览
“哨兵”卫星家族概览龚燃【期刊名称】《国际太空》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】6页(P23-28)【作者】龚燃【作者单位】【正文语种】中文据欧洲航天局（ESA）网站2014年5月28日的报道，欧洲哨兵－1A（Sentinel －1A）卫星尽管还没有正式工作，但已为波黑境内的洪水灾情绘图提供雷达数据，从而为救灾提供了支援。
“哨兵”系列卫星是欧洲“哥白尼”（Copernicus）计划[之前称为“全球环境与安全监测”（GMES）计划]空间部分（GSC）的专用卫星系列，由欧洲委员会（EC）投资，欧洲航天局研制。
“哨兵”系列卫星主要包括2颗哨兵－1卫星、2颗哨兵－2卫星、2颗哨兵－3卫星、2个哨兵－4载荷、2个哨兵－5载荷、1颗哨兵－5的先导星—哨兵－5P，以及1颗哨兵－6卫星。
哨兵－1卫星是全天时、全天候雷达成像任务，用于陆地和海洋观测，首颗哨兵－1A卫星已于2014年4月3日发射。
哨兵－2卫星是多光谱高分辨率成像任务，用于陆地监测，可提供植被、土壤和水覆盖、内陆水路及海岸区域等图像，还可用于紧急救援服务。
哨兵－3卫星携带多种有效载荷，用于高精度测量海面地形、海面和地表温度、海洋水色和土壤特性，还将支持海洋预报系统及环境与气候监测。
哨兵－4载荷专用于大气化学成分监测，将搭载在欧洲第三代气象卫星－S（MTG －S）上。
哨兵－5载荷用于监测大气环境，将搭载在欧洲第二代“气象业务”（MetOp）卫星上。
哨兵－5P卫星用于减小欧洲“环境卫星”（Envisat）和哨兵－5载荷之间的数据缺口。
哨兵－6卫星是贾森－3（Jason－3）海洋卫星的后续任务，将携带雷达高度计，用于测量全球海面高度，主要用于海洋科学和气候研究。
哨兵－1卫星是高分辨率合成孔径雷达卫星，采用“意大利多用途可重构卫星平台”（PRIMA），尺寸3900mm×2600mm×2500mm，发射质量约2300kg（包括130kg燃料），设计寿命7.25年，燃料可维持寿命12年。
美国开发出微型合成孔径雷达
1 美国开发出微型合成孔径雷达(miniSAR) 2004年03月15日 08:50 电子工业科技信息中心[本刊2004年2月29日报道]美国家核安全管理局下属的圣地亚国家实验室最新设计出微型合成孔径雷达(miniSAR)，并计划在年内进行飞行试验。
这款雷达将用于与模型飞机大小相当的无人机，以后还将用于精确制导武器和空间应用。
微型合成孔径雷达的重量不足13.6千克，重量是"捕食者"无人机现使用的SAR 的四分之一，而体积仅是后者的十分之一。
该雷达具有与大型SAR 许多相同的功能，可以在各种天 气下，在夜间以及沙尘暴中提供高分辨率的(0.1米)图像，唯一不同之处在于大型SAR 由于其天线长、发射机功率高，探测距离可以达到35千米，而与之相比较，微型合成孔径雷达却只有15千米的探测距离，但这一指标已完全满足小型无人机的需求了。
这项新技术中涉及到机械设计、数字小型化、RF 小型化以及导航等关键技术。
微型合成孔径雷达主要由两个子系统组成：天线万向节组件(AGA)，为指向系统，包括天线、万向节和发射机，AGA 负责发送和接收电波；雷达电子组件(REA)包括信号产生器、接收机和处理器，REA 是一个电子包，负责生成雷达信号、控制系统、处理数据并将其转换成图像。
研制小组在开发成功超轻的天线，并实现万向节最小化后，AGA 的重量由原27千克降到8.2千克，通过使用最新的数字和射频技术，REA 的重量由原来的27千克降到3.6千克。
未来，在微系统等技术的推动下，微型合成孔径雷达系统重量将降至4.5千克左右。
微型合成孔径雷达主要有两个应用。
第一个应用是作为无人机(如"影子"无人机)的侦察系统。
这种小型无人机可以携带22.7千克的有效载荷，现有的雷达是无法使用的。
因此，目前的小型无人机只能携带视频和红外照相机。
未来，小型无人机在安装了13.7千克的微型合成孔径雷达外，还可安装其他传感器，共同提供一个详细的侦察图像。
合成孔径雷达概述(SAR)
合成孔径雷达概述1合成孔径雷达简介 (2)1.1 合成孔径雷达的概念 (2)1.2 合成孔径雷达的分类 (3)1.3 合成孔径雷达(SAR)的特点 (4)2合成孔径雷达的发展历史 (5)2.1 国外合成孔径雷达的发展历程及现状 (5)2.1.1 合成孔径雷达发展历程表 (6)2.1.2 世界各国的SAR系统 (9)2.2 我国的发展概况 (11)2.2.1 我国SAR研究历程表 (11)2.2.2 国内各单位的研究现状 (12)2.2.2.1 电子科技大学 (12)2.2.2.2 中科院电子所 (12)2.2.2.3 国防科技大学 (13)2.2.2.4 西安电子科技大学 (13)3 合成孔径雷达的应用 (13)4 合成孔径雷达的发展趋势 (14)4.1 多参数SAR系统 (15)4.2 聚束SAR (15)4.3极化干涉SAR（POLINSAR） (16)4.4合成孔径激光雷达（Synthetic Aperture Ladar） (16)4.5 小型化成为星载合成孔径雷达发展的主要趋势 (17)4.6 性能技术指标不断提高 (17)4.7 多功能、多模式是未来星载SAR的主要特征 (18)4.8 雷达与可见光卫星的多星组网是主要的使用模式 (18)4.9 分布SAR成为一种很有发展潜力的星载合成孔径雷达 (18)4.10 星载合成孔径雷达的干扰与反干扰成为电子战的重要内容 (19)4.11 军用和民用卫星的界线越来越不明显 (19)5 与SAR相关技术的研究动态 (20)5.1 国内外SAR图像相干斑抑制的研究现状 (20)5.2 合成孔径雷达干扰技术的现状和发展 (20)5.3 SAR图像目标检测与识别 (22)5.4 恒虚警技术的研究现状与发展动向 (25)5.5 SAR图像变化检测方法 (27)5.6 干涉合成孔径雷达 (31)5.7 机载合成孔径雷达技术发展动态 (33)5.8 SAR图像地理编码技术的发展状况 (35)5.9 星载SAR天线方向图在轨测试的发展状况 (37)5.10 逆合成孔径雷达的发展动态 (38)5.11 干涉合成孔径雷达的发展简史与应用 (38)合成孔径雷达概述1合成孔径雷达简介合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)是一种全天候、全天时的现代高分辨率微波成像雷达。
我国迎来合成孔径雷达卫星时代
我国迎来合成孔径雷达卫星时代随着高分三号卫星的放射胜利，“高辨别率对地观测系统重大专项”建设迈出了坚实一步。
记者从航天科技集团公司五院了解到，该卫星的胜利放射和应用，标志着我国低轨道合成孔径雷达卫星研制技术实现了重大突破，雷达成像卫星全面服务国民经济建设时代来临。
与光学遥感卫星利用可见光探测成像不同，合成孔径雷达卫星不受光照、云层、天气等条件的约束与影响，可以全天候、全天时工作，且具有对地下物体的穿透力量，从而能弥补光学遥感观测的不足。
由于独特的应用优势，雷达成像卫星一问世就备受追捧。
继美国之后，前苏联和很多欧洲国家竞相开展了合成孔径雷达卫星的研制。
进入21世纪，为适应海洋开发利用、减灾救灾和环境爱护的需要，我国开头了合成孔径雷达卫星的研制。
2023年8月，海洋二号雷达成像卫星放射胜利。
该卫星是我国首颗猎取海洋动力环境信息的雷达成像卫星，也是世界上第一颗集散射计、辐射计、高度计等微波观测载荷于一体，可同时测量海面高度、海温、风速、波高的卫星。
2023年11月，我国胜利放射环境一号C合成孔径雷达卫星，与2023年9月升空的环境一号AB星组成星座，用于对环境的监测。
这些放射胜利的合成孔径雷达卫星，均取得了良好的应用效益。
随着资源调查、减灾救灾、环境爱护等领域的需求激增，研制性能更先进、用途更广泛的合成孔径雷达卫星，成为加快我国信息化建设的当务之急。
在高辨别率对地观测系统重大专项规划过程中，航天科技科研人员通过对21种典型遥感应用观测目标雷达适应工作频率进行统计，认为C频段对18种遥感应用观测目标具有很好的适应性，可以满意海洋、减灾、水利、气象和其他用户的广泛需求，因而选择研制高辨别率、多模式、多极化、C频段的合成孔径雷达卫星高分三号。
该卫星研制过程中，五院科技人员在系统设计上开展了大量创新优化工作，先后攻克了低轨道卫星长寿命高牢靠设计、分析及验证技术，大挠性高精度高稳定卫星掌握技术等为代表的50多项关键技术，多项技术添补了国内和国际空白。
第12章课件 第十二章 合成孔径雷达 (Synthetic-Aperture Radar) 卫星海洋学 PPT
我们假设某一声源发出的声波频率为f，波长为λ，它们与声波传播速度v
的关系为
f v
（12-3）
图12-5给出了阐述多普勒效应的示意图。第一种情况是观察者静止.
'S 'B S B S' S vv svv s （12-5） ff f
因此，在B点接收到的波动频率f′是
f' v v f ' vvs （12-6）
由于f ′ >f，故在B点接收到的波动频率比波源发出的频率要高。当波源以速
度vS由S点背向B做匀速直线运动时，用同样的方法可以导出
" v vs
f
f" v f v vs
（12-7）ຫໍສະໝຸດ 这时在B点接收的波动波长λ〞变长，对应频率f〞有所降低。
第二种运动是波源不动，而位于B点的接收装置以速度vS向着波源做匀速直 线运动。这相当于波动的传播速度增加，变为v+vS。这样，虽然波源发出的 频率保持不变，但是接收装置接收到的波动频率变为
f'vvs vvs f
五种工作模式：1）成像模式,可以提供七种不同入射角的图 像 2）交互极化模式,提供同一地区的两种不同极化方式的图 像，用户可根据需要从以下三种极化方式组合中选择：VV 和HH，HH和HV，VV和VH。3）宽刈幅模式4）全球探测 模式5）波浪模式
在上述五种工作模式中，高数据率的成像模式、交互极化模 式和宽刈幅模式可提供其它国家的各地面站接收，低数据率 的全球探测模式和波浪模式仅供欧空局的地面站接收。表 12-1显示了欧洲环境卫星ENVISAT-1携带的高级合成孔径雷 达ASAR五种模式的工作特性。12-2显示了成像模式提供的 七种不同图像的幅宽/卫星与星下点距离和入射角等信息。
合成孔径雷达基本原理-参考
h x , r h x ( x ) hr ( r )
1 ˆ x, r ( x, r ) hx ( r ) hr ( r ) hx ( x ) hr1 ( r )
当点目标响应信号在距离向和方位向不可分时，则可 以先进行一定的转换，使之在距离向和方位向可分， 然后通过两个一维反卷积运算来完成成像处理运算。
方位向分辨率优于距离向分辨率
玛尼
目标
如何使发射脉冲持续足够长的时间以维持信号的功率水 平，同时还能不降低距离分辨率呢？现代雷达和通讯系 统（包括SAR系统）普遍采用脉冲压缩技术解决这一问题： 发射脉冲不是简单脉冲，而是幅度或相位按波形调制， 而是幅度或相位按波形调制，在接收端经过压缩处理使 得接收脉冲仿佛是由短脉冲发生的。这样在时间上即使 是重叠的脉冲也能经压缩处理而区分开。
ˆ x, r s( x, r ) h 1 ( x, r ) ( x, r ) h( x, r ) h 1 ( x, r )
方位向
x r L xR / RD; xu R / 2; xs R / 2Ls;
普通常规 非聚焦模式 聚焦模式
合成孔径雷达简介
合成孔径雷达是通过对回波信号的处理来获得图 像的高分辨率的。从信号处理的角度出发，合成孔径 雷达对目标的观测过程等效为一个二维卷积过程：
s( x, r ) x, r h( x, r )
雷达回波信号
目标的散 射系数
点目标的响应信号
从另一个角度思考，合成孔径雷达的成像处理过程可以 等效为一个重建地面目标散射系数的二维反卷积过程
n' N , , N
合成 2Nd=X
合成孔径雷达成像处理过程
合成孔径雷达
合成孔径雷达（SAR）合成孔径雷达（SAR）数据拥有独特的技术魅力和优势，渐成为国际上的讨论热点之一，其应用领域越来越广泛。
SAR数据可以全天候对讨论区域进行量测、分析以及猎取目标信息。
高级雷达图像处理工具SARscape,能让您轻松将原始SAR数据进行处理和分析，输出SAR图像产品、数字高程模型（DEM）和地表形变图等信息，应用永久散射体PS、短基线处理SBAS 等方法快速精确地猎取大范围形变信息，并可以将提取的信息与光学遥感数据、地理信息集成在一起，全面提升SAR数据应用价值。
基本概念合成孔径雷达就是采用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达，也称综合孔径雷达。
合成孔径雷达的特点是辨别率高，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物。
所得到的高方位辨别力相当于一个大孔径天线所能供应的方位辨别力。
分类合成孔径雷达可分为聚焦型和非聚焦型两类。
用在飞机上或空间飞行器上可有几种不同的工作模式,最常见的是正侧视模式,称为合成孔径侧视雷达；此外还有斜视模式、多普勒波束锐化模式和定点照耀模式等。
假如雷达保持相对静止，使目标运动成像,则成为逆合成孔径雷达，也称距离-多普勒成像系统。
合成孔径雷达在军事侦察、测绘、火控、制导，以及环境遥感和资源勘探等方面有广泛用途。
进展概况合成孔径的概念始于50年月初期。
当时，美国有些科学家想突破经典辨别力的限制，提出了一些新的设想：采用目标与雷达的相对运动所产生的多普勒频移现象来提高辨别力；用线阵天线概念证明运动着的小天线可获得高辨别力。
50年月末，美国研制成第一批可供军事侦察用的机载高辨别力合成孔径雷达。
60年月中期，随着遥感技术的进展，军用合成孔径雷达技术推广到民用方面，成为环境遥感的有力工具。
70年月后期，卫星载合成孔径雷达和数字成像技术取得进展。
美国于1978年放射的〃海洋卫星〃A号和80年月初放射的航天飞机都试验了合成孔径雷达的效果，证明白雷达图像的优越性。
合成孔径雷达课件
实际应用中的挑战与解决方案
总结词
环境适应性，实时性，低成本
详细描述
在实际应用中，合成孔径雷达面临着许多挑战，包括环 境适应性、实时性和低成本等。为了解决这些问题，研 究人员正在寻求新的技术和方法。例如，通过采用先进 的信号处理技术和算法，可以提高合成孔径雷达的环境 适应性，使其能够在不同的环境和条件下保持稳定的性 能。此外，通过优化设计和采用新型材料，可以降低合 成孔径雷达的成本，使其更具实际应用价值。
重要。
脉冲重复频率
总结词
脉冲重复频率是合成孔径雷达的一项重要技术参数， 它直接影响到雷达的信号处理能力和目标识别能力。
详细描述
脉冲重复频率越高，雷达的信号处理能力越强，目标 识别能力越强。然而，受到硬件限制和信号传播条件 的制约，选择合适的脉冲重复频率非常重要。
天线尺寸
要点一
总结词
天线尺寸是合成孔径雷达的一项重要技术参数，它直接影 响到雷达的探测性能和目标识别能力。
采用高效的信号处理算法和硬件加速技 术，提高雷达数据处理速度。
VS
详细描述
雷达系统需要实时处理大量的数据，包括 目标回波信号、干扰信号等。通过采用高 效的信号处理算法和硬件加速技术，可以 提高雷达数据处理速度，减少数据传输和 处理延迟，从而提高整个雷达系统的响应 速度和实时性能。
数据可视化优化
总结词
SAR系统的应用范围还在不断扩大，未来还可能应用于自动驾驶、智慧城市等领域，为人们的生活和工作带来更多的便利和 安全保障。
05
合成孔径雷达的性能 优化
发射功率优化
总结词
在保证雷达系统性能的前提下，降低发射功率，以减少 系统功耗和散热需求。
详细描述
根据雷达系统的任务需求，合理选择发射功率的大小。 一般来说，发射功率越高，雷达的作用距离越远，但同 时也会增加系统功耗和散热需求。因此，需要在保证雷 达探测性能的同时，选择合适的发射功率，以实现系统 的节能和稳定运行。
合成孔径雷达
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SAR - 应用
合成孔径雷达主要用于航 空测量、航空遥感、卫星 海洋观测、航天侦察、图 像匹配制导等。
Pa有关军 事部队集结的信息。
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金星表面图像，由麦哲伦号合成孔径雷达拍摄
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(NASA)'s AirSAR合成孔径雷达装载于一架DC-8飞机的侧面
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中国逆合成孔径雷达对国际空间站的震撼成像图
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一架具有合成孔径模式的战斗机
视频将展示了一架F16E/F在将原来的机械扫描雷达替换 为AN/APG-80有源相控阵雷达后获得的巨大进步。不仅 给与F16E/F获得了直接的电子战能力，而且还获得了多 目标捕获能力、对地合成孔径模式可实时获得地面高分 辨率图像，并且有移动目标指示功能。
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SAR-工作原理
按一定的重复频率发、收脉冲，真实天线依次占一虚构线阵天线单元 位置。把这些单元天线接收信号的振幅与相对发射信号的相位叠加起 来，便合成一个等效合成孔径天线的接收信号。
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SAR的几个主要参数
多普勒效应（Doppler Effect） 方位分辨率（Azimuth Resolution） 距离分辨率（Range Resolution）
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中国航天科工集团公司二院23所研制第一部机载C波 段合成孔径雷达(简称CSAR)
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中航工业雷电院展出SAR/GMTI机载雷达
Falcon100型SAR/GMTI机载雷达 高性能合成孔径雷达，可装备有人机或无人机，用于全天候/全天 时条件下的空-地情报侦察监视、环境监测、灾害评估等。
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AN_APG80主动电扫雷达功能展示
kompsat5参数
kompsat5参数
Kompsat-5是韩国的一颗地球观测卫星，由韩国宇宙航空研究院（KARI）研发和运营。
它于2013年8月22日发射升空，是韩国第二
颗拥有SAR（合成孔径雷达）技术的地球观测卫星。
Kompsat-5的参数包括以下几个方面：
1. 合成孔径雷达（SAR）：Kompsat-5配备了一台高性能合成孔径雷达。
SAR技术利用雷达信号来获取地表的图像信息，不受云层和天气的影响，能够提供高分辨率和全天候的观测能力。
2. 分辨率：Kompsat-5的雷达具有高分辨率能力，能够提供米级到数
十米级的图像分辨率，可以捕捉到地球表面的细节。
3. 观测模式：Kompsat-5的雷达具有多种观测模式，包括斜视、扫描
和高分辨率成像模式。
这些模式可以适应不同领域的需求，如环境监测、农业、城市规划等。
4. 数据传输：Kompsat-5通过X波段将获取的图像数据传输回地面站点。
这些数据可以提供给用户进行分析和应用，并支持韩国及国际合
作伙伴的地球观测项目。
5. 应用领域：Kompsat-5的主要应用领域包括土地利用、城市规划、
环境监测、农业和灾害管理等。
通过对地表的长期监测和观测，Kompsat-5可以帮助科学家们更好地了解地球的变化和环境状况。
总的来说，Kompsat-5是一颗具备高分辨率合成孔径雷达技术的地球观
测卫星。
它的参数和功能使其在土地利用、环境保护以及其他领域的研究和应用中发挥了重要作用。
合成孔径雷达介绍
合成孔径雷达介绍
合成孔径雷达是一种在雷达信号处理中采用计算机技术进行信
号合成的雷达。
其基本原理是通过对多个雷达回波信号进行处理，从而合成一个具有更高分辨率的雷达图像。
合成孔径雷达具有以下优点：可以提高雷达的分辨率，实现更高精度的目标探测和跟踪；可以在不增加雷达发射功率的情况下，提高雷达的探测距离和探测角度；可以对多个雷达回波信号进行处理，提高雷达的抗干扰能力。
合成孔径雷达的应用领域非常广泛，包括军事领域、气象预报、海洋探测、地质勘探、环境监测等。
随着计算机技术和雷达技术的发展，合成孔径雷达将会在更多领域得到广泛应用。
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干涉合成孔径雷达工作原理
干涉合成孔径雷达工作原理
干涉合成孔径雷达（InSAR）是一种空间对地观测技术，结合了传统的SAR 遥感技术与射电天文干涉技术。
其工作原理如下：
1. 雷达向目标区域发射微波。
2. 接收目标反射的回波，得到同一目标区域的两幅具有相干性的单视复数图像。
3. 若这两幅图像之间存在相干条件，将它们共轭相乘，可以得到干涉图。
4. 根据干涉图的相位值，可以计算出两次成像中微波的路程差，从而得出目标地区的地形、地貌以及表面的微小变化。
此外，根据安装在平台上天线数目的多少和数据获取方式的不同，InSAR系统可分为双（多）天线系统和单天线系统。
其中，双（多）天线系统是在SAR平台上安置两（多）部天线，同时接收地面的后向散射回波，从而得到相应地区的两（多）幅SLC图像。
而单天线系统则是在SAR平台上安置一部天线，通过对同一地区的重复飞行进行观测，得到测区两幅具有相干性的SLC图像。
以上内容仅供参考，建议查阅专业雷达书籍或请教专业人士获取更准确的信息。
基于极化方向角的地形坡度的估计
基于极化方向角的地形坡度的估计袁万里;张梦杰【摘要】SAR数据处理中,地形坡度信息是重要的地形参数.利用SAR影像提取地形坡度的主要方法分为雷达干涉测量(In-SAR)和雷达极化(PolSAR)测量,其中雷达极化测量包含正交双轨道全极化SAR测量和单轨道全极化SAR测量.文章结合极化方向角及Lambertian后向散射模型得到的距离向坡度与方位向坡度之间的关系,从而反演方位向与距离向坡度.实验选取了覆盖青海省治多县的两景全极化ALOS-PALSAR数据进行实验.结果表明:反演得到的地形坡度与利用InSAR技术得到的地形坡度能较好地吻合.【期刊名称】《地矿测绘》【年(卷),期】2017(033)002【总页数】4页(P13-16)【关键词】极化方向角;Lambertian后向散射模型;距离向坡度;方位向坡度【作者】袁万里;张梦杰【作者单位】中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】P236;TN957.5220世纪50年代就出现的合成孔径雷达(SAR)是一种主动式的微波传感器，即传感器本身向地面发射能量波束并接收其散射回波信号进行探测[1]。
它不依赖于光照条件，具有全天时、全天候的对地观测能力，同时它分辨率较高，已经成为当前遥感研究的一个重要领域。
地形坡度信息在生产科研中有很广泛的应用。
向茂生等[2]发现干涉相位中残余点分布受地形坡度影响较大，经过理论分析与模拟实验，得出地形变化越大，残余点分布越密集的结论。
Schuler等[3]发现地形坡度和散射回波极化方向角存在几何关系，提出了求解极化方向角的相应算法，并对德国Villingen Schwenningen地区进行了成像实验。
王敏等[4]根据已有的DEM数据仿真了正交双航过全极化SAR图像，验证了正交双航过全极化SAR测量坡度的可行性。
Jin等[5] 利用倾斜地表水平方位排列产生的图像纹理进行形态学细化算法来确定方位向坡度角，这样只需要单次飞行的SAR图像数据，并利用中国广东省惠州地区的SIR-C数据进行了实例验证。
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同是P- 波段,HH 极化二向性散射较VV 极化强, 这是因为,VV 极化信号在通过树干层时减弱较强, 这样, P- 波段HH 极化具有相对于枝散射较强的树干散射, 这可以解释为什么HH 较VV 对森林生物量敏感, 也说明了在高生物量时R°hh大于R°VV 的原因。
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森林生物量后向散射模型研究表明, P- 波段HV 极化信号主要来自冠层较大和较低的主树枝的树枝散射[15, 16 ]。由于树枝散射主要由树枝的大小、几何形状和介电特性决定, HV 极化回波和树枝的生物量和森林类型相关。对于HH 极化, 在高生物量林分, 极化回波以树干—地面反射为主。树干—地反射主要和林木的高、胸径、水分含量和林地土壤表层湿度、坡度、坡向有关。因此, HH 极化信号与干鲜生物量和林地表层湿度及地形有关。VV 和HV 极化一样, 树枝散射远远超过了树干—地面反射, 回波和树枝的鲜生物量和森林类型相关, 对林地表层状况反应不敏感。
树干本身是总生物量的主要组成部分, 而冠层生物量仅占很小一部分, 所以HH 极化回波较HV 和VV 极化为大; 当林分林龄较小, 生物量较低, 冠层生物量相对较大时, 交叉极化HV 回波就可以表现出对生物较强的敏感性。通常情况下, HH 极化较HV 极化更大程度上反应了森林生物量信息, 应作为进行森林生物量估测和制图的首选极化方式, 特别是在森林生物量水平较高时[8 ]; HV 极化也可用于生物量的提取, 但用于森林类型识别应该更为有效。
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利用SAR 数据估测森林生物量的基础是: 随着雷达波长的增加, 冠层雷达波的后向散射减弱。而树干大的枝和土壤表面对所有的波段都是强的反射体[2 ]。因此, 高频率(C- 和X- 波段) 的后向散射主要由冠层中树枝和树叶的反射过程决定。对于低频率(P- 和L - 波段) , 后向散射主要是由木质生物量的主体(树干和大枝) 完成的, 由冠层引起的后向散射较弱。通常, 林分生物量主要是由树干和大树枝决定,而冠层树叶生物量占不到林木总生物量的10%。由此不难理解, 在P- 、L - 和C- 波段中, P- 波段森林生物量的敏感性最强, 表现在: 具有最强的信号穿透树冠的能力较弱, 后向散射主要是由树冠上层的叶、树枝和嫩枝决定的。同时,C- 波段信号对冠层结构(叶、树枝和嫩枝的大小、方向、密度等) 敏感, 对不同树种的区分较好, 特别是其HV 极化, 这和以上结论是一致的。