合成孔径雷达(SAR)
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。
合成孔径雷达
欧空局(ESA)
欧空局分别于1991年7月和1995年4月,发射了欧洲遥感卫星(European Remote Sensing Satellite, ERS) 系列民用雷达成像卫星:ERS-1和ERS-2,主要用于对陆地、海洋、冰川、海岸线等成像。卫星采用法国Spot-I和 Spot-Ⅱ卫星使用的MK-1平台,装载了C波段SAR,天线波束指向固定,并采用VV极化方式,可以获得30 m空间分辨率 和100 km观测带宽的高质量图像。Envisat是ERS计划的后续,由欧空局于2002年3月送入太空的又一颗先进的近 极地太阳同步轨道雷达成像卫星。Envisat上所搭载的ASAR是基于ERS-1/2主动微波仪(AMI)建造的,继承了ERS-1 /2 AMI中的成像模式和波束模式,增强了在工作模式上的功能,具有多种极化、可变入射角、大幅宽等新的特性, 它将继续开展对地观测和地球(ESA)
意大利 德国
俄罗斯 加拿大航天局(CAS)
日本 以色列
美国宇航局(NASA)
在Seasat-A取得巨大成功的基础上,利用航天飞机分别于1981年11月、1984年10月和1994年4月将Sir-A、 Sir-B和Sir-C/X-SAR3部成像雷达送入太空。Sir-A是一部HH极化L波段SAR,天线波束指向固定,以光学记录方式 成像,对1000 ×104 km2的地球表面进行了测绘,获得了大量信息,其中最著名的是发现了撒哈拉沙漠中的地下古 河道,显示了SAR具有穿透地表的能力,引起了国际学术界的巨大震动。产生这种现象的原因,一方面取决于被观测 地表的物质常数(导电率和介电常数)和表面粗糙度,另一方面,波长越长其穿透能力越强。Sir-B是Sir-A的改进型, 仍采用HH极化L波段的工作方式,但其天线波束指向可以机械改变,提高了对重点地区的观测实效性。Sir-C/X-SAR 是在Sir-A, Sir-B基础上发展起来的,并引入很多新技术,是当时最先进的航天雷达系统:具有L、C和X3个波段, 采用4种极化(HH, HV, VH和VV),其下视角和测绘带都可在大范围内改变。
合成孔径雷达(SAR)去噪
进行滤波，
cJ , n
gn
h n
再把获得的数据序列中奇数下表的数据全部拿掉。把正交投影
分解为
和
P ；f ( x)
P f
Q f
J 1
最终得到各个
示。
空间
Wj
V1
V0
W0
J 2
J 2
( j J , J 1, J 内的小波系数
2, )
V1
W1
V2
W2
。这个过程如图所
1.2.2 进行小波分解
细节小， 图像中的像素的退化相互独立时，斑点噪声可以被建模成乘性噪
声，即SAR图像的图像强度可描述为地面物体实际的后向散射信号和与之
不相关的噪声的乘积。SAR 图像强度可表示为如下乘性模型：
I ( x, y) R( x, y) u( x, y)
(1)
其中 ( x, 是分辨单元的图像空间坐标，表示一个分辨单元；
这样一幅图像在一次小波分解后将
分解为一个低频子图像LL1 和垂直、水
平、对角线3个方向的高频子图像LH1、
HL1、HH1, L 表示低通滤波, H 表示高
通滤波。
1.2.2 进行小波分解
小波去噪
由于边缘和噪声属于图像的高频信息, 而信号基本上属于低频信息,
故其LH 1、HL1、HH1 图像中包含了图像在垂直、水平、对角线方向上的边
缘和噪声,而LL1 图像是原图的低频近似。
图像的多尺度分解(即对图像的多分辨率分析)就是对在上一阶得到的
低频近似图像LLJ- 1进行迭代分解。
让图像的大部分能量投影到下一级分辨率的近似图像中去，所以，需
要为待处理图像选择最佳小波母函数。
如何实现对信号
合成孔径雷达sar孔径合成原理
合成孔径雷达sar孔径合成原理合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）是一种利用雷达原理进行成像的技术。
它通过利用雷达的回波信号进行数据处理，实现高分辨率、大覆盖面积的地面成像。
而SAR的核心技术之一就是孔径合成原理。
孔径合成原理是利用雷达的运动产生的多个回波信号进行合成，从而得到高分辨率的成像。
与传统雷达不同，SAR的发射器和接收器不是静止不动的，而是在飞机、卫星等平台上运动。
正是因为这种运动，SAR能够利用多个回波信号进行合成，达到提高分辨率的效果。
SAR的孔径合成原理可以通过以下几个步骤来解释：1. 发射信号：SAR首先向地面发射一束射频信号。
这个信号在空中传播并与地面物体相互作用后，会产生回波信号。
2. 接收信号：接下来，SAR接收器会接收到地面反射回来的回波信号。
这些信号包含了地面物体的散射特性，可以提供有关地面物体的信息。
3. 信号处理：接收到回波信号后，SAR会对这些信号进行处理。
首先，对回波信号进行时域压缩处理，以减小信号的时延。
然后，对压缩后的信号进行频域处理，通过傅里叶变换等算法，将信号转换为频域数据。
4. 孔径合成：在信号处理的过程中，SAR会利用雷达平台的运动信息，将多个回波信号进行合成。
SAR的雷达平台在运动过程中，相当于一个虚拟的大孔径天线，可以接收到多个不同位置的回波信号。
通过对这些信号进行合成处理，可以得到高分辨率的成像结果。
5. 成像显示：最后，SAR将合成后的信号进行成像显示。
利用合成的回波信号，SAR可以得到高分辨率、清晰度高的地面图像。
这些图像可以用于地质勘探、军事目标识别、环境监测等领域。
需要注意的是，SAR的孔径合成原理要求雷达平台在运动过程中保持稳定，并且要有较高的精度。
这样才能保证合成后的图像质量。
此外，SAR的孔径合成原理也要求对回波信号进行准确的处理和合成算法。
只有在合适的处理和算法下，才能获得理想的成像结果。
第6章 合成孔径雷达(SAR)
第6章合成孔径雷达SAR
简介
• 简介（续）
– 相参积累无需多个阵元同时发射和接收
– 合成孔径天线：运动小天线多脉冲相参积累， 能获得沿运动轨迹的等效长线阵的方位（切向） 分辨力。采用该技术的机载（空载）雷达称为 合成孔径雷达（SAR） – 微波成像雷达 SAR：雷达移动，被测目标固定 ISAR：雷达固定，被测目标运动
x(t)
(a)
(b)
y
3 dB
r ,3 dB
Rl 0.44 L
y瑞利 r ,瑞利
1l R 2L
– 合成孔径长度 L = vpT
– 孔径边缘双程相位差
L R ( R DR) 2 2
2
2
L 1 DR 2 2R
1 l 1 R Rl 2 Lmax 2
第6章合成孔径雷达SAR
SAR工作原理
• SAR工作原理
– SAR工作方式：正侧视、斜侧视、多普勒波束 锐化、聚束定点照射等
– 正侧视SAR 天线波束指向垂直于平台运动方向 – 角度分辨力：
• 定义1：天线方向图的半功率（3dB）宽度
• 定义2：天线方向图的 2/p 强度处（4dB）宽 度，也称瑞利分辨力
2
– 允许的双程相位差为p /2 => DR l/8
Lmax Rl r ,瑞利
第6章合成孔径雷达SAR
非聚焦处理
R＋
0
l/8
Le
R0
T
第6章合成孔径雷达SAR
聚焦处理
• 聚焦处理：球面波相参积累
– 阵列边缘产生的平方项可在信号处理中补偿， 合成孔径长度 波束宽度覆盖的长度
– 瑞利切向分辨力（切向覆盖宽度）
合成孔径雷达原理
合成孔径雷达原理
合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）是一种利用计算机合成宽波束照片质量的雷达。
合成孔径雷达工作原理是通过天线阵列或天线上的高速振动装置连续发射短脉冲，然后接收被地面或目标反射回来的雷达信号。
接收的信号会通过相位稳定的混频器进行频率转换后，经过有限带宽宽余滤波器滤波。
滤波后的信号通过采样器进行模数转换，并送往数字信号处理单元。
接收到的一系列回波信号通过复杂的信号处理算法进行时频分析，并利用相位、幅度和频率信息进行高精度的距离测量和目标成像处理。
由于合成孔径雷达所接收到的信号来自不同的角度和瞬时位置，经过处理后就能够形成一个综合的、高分辨率的二维或三维雷达图像。
合成孔径雷达工作的基本原理是以一个相对较小的发射天线，通过采集和处理多个脉冲零散的数据，综合形成一个较长的虚拟天线，从而获得较高的方位分辨率。
这种虚拟天线的长度等于所有采集的零散数据的长度之和。
合成孔径雷达在成像质量方面优于传统雷达，主要因为它能够获得较高的方位分辨率。
通过相位偏移校正技术，合成孔径雷达能够消除多普勒频移引起的模糊和模糊，从而获得高质量的雷达图像。
此外，合成孔径雷达还具有对目标进行全天候、全地形、长距离的监测能力。
综上所述，合成孔径雷达通过计算机处理和合成多个零散数据，形成一个虚拟天线，从而获得高分辨率和高质量的雷达图像。
这使得合成孔径雷达在航空、航天、地质勘探等领域具有重要应用价值。
合成孔径雷达介绍
合成孔径雷达介绍
合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar，SAR）是一种以微波回波形成高分辨率图像的雷达系统。
与传统雷达不同的是，SAR具有较高的分辨率和较强的穿透力，并且可以在夜晚、阴雨天等恶劣环境中工作。
SAR系统通过存储多个雷达回波信号，并在计算机中对信号进行处理和合成，从而形成高分辨率的图像。
它的分辨率与天线的孔径大小有关，因此采用“合成孔径”的技术，在雷达系统运动中不断积累雷达回波数据，并将其合成为一个大的孔径，从而获得更高的分辨率。
SAR系统广泛应用于地球观测、军事侦察、海洋监测、气象预报、资源调查等领域。
它可以探测地表的形态、植被覆盖、水文地质情况、海洋波浪、船只活动等信息。
同时，SAR系统还可以探测地球表面的微小变化，如地震、火山喷发等自然灾害的迹象。
总之，合成孔径雷达是一种高分辨率、高穿透力的雷达系统，具有广泛的应用前景。
随着技术的不断进步和应用领域的扩大，它的应用价值和意义将越来越受到重视。
- 1 -。
合成孔径雷达SAR课件
利用SAR系统的高分辨率特性 ，对敌方活动进行侦查，提供
详细情报。
目标识别与跟踪
通过SAR图像的纹理、形状等特征 提取，实现对敌方目标的识别与方导弹发射的早 期预警，引导己方导弹进行拦截。
SAR在环境监测领域的应用
大气环境监测
通过对SAR图像的分析，监测大 气污染源、污染物扩散等情况。
合成孔径雷达sar课件
目录
• SAR系统概述 • SAR成像算法 • SAR图像处理 • SAR系统性能评估 • SAR系统应用与发展趋势
01
SAR系统概述
SAR定义及特点
定义
SAR，全称合成孔径雷达，是一种雷达成像技术，利用飞行 器平台携带的雷达在空间中扫描，通过合成孔径技术对地面 目标进行成像。
反射信号
地面目标反射信号回到雷 达接收机。
数据处理
雷达接收机将反射信号进 行处理，生成图像。
02
SAR成像算法
距离-多普勒算法
线性调频（Linear Frequency Modulation，LFM）信号：用于产生具有大带宽的 信号，通过改变频率增量来实现目标距离和速度的测量。
成像处理步骤：收发雷达信号、信号接收、信号处理、图像生成等。
分辨率和速度分辨率
算法对目标和速度具有较高的分辨率和速度分辨率。
成像处理中的其他关键技术
成像处理中的数字波束形成（DBF）技术
通过对多个接收天线接收到的信号进行加权和相位调整，实现波束指向控制和目标信号增强。
成像处理中的动目标检测与跟踪技术
通过对回波信号进行频谱分析和目标跟踪，实现动目标的检测和跟踪。
成像处理中的杂波抑制技术
通过采用滤波器、空域滤波等技术，抑制杂波干扰，提高图像质量。
合成孔径雷达成像技术研究
合成孔径雷达成像技术研究合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）是一种利用雷达回波信号进行图像合成成像的技术。
SAR技术具有高分辨率、天气不受影响、全天候观测等优势，在军事、民用等领域都有广泛的应用。
本文将就合成孔径雷达成像技术进行探讨。
一、SAR成像原理SAR利用雷达波束在空中制造一条虚拟的天线，利用航空器飞行时的运动来合成长达几十公里的天线，从而得到高分辨率的雷达图像。
SAR成像主要分为以下几个步骤：1. 采集雷达数据：雷达波束向地面发射信号，当信号遇到物体时会被反射回来，而反射回来的信号中包含了物体的反射特性信息。
雷达接收到这些信号后会将它们记录下来。
2. 数据预处理：由于遥感数据与地面的距离非常远，因此在采集到的数据中可能会包含许多噪声和杂波。
因此，需要对采集到的数据进行预处理，去除噪声和杂波。
3. 信号成像：信号成像是SAR技术的核心环节。
在这个步骤中，SAR利用长达数公里的航向移动，在飞机飞行方向上合成一个极长的虚拟天线，然后将记录下来的雷达数据根据相位信息进行归位处理，最终得到高分辨率的雷达图像。
4. 图像处理：在得到雷达图像后，需要进行图像处理，去除干扰和噪声，增强图像的对比度和清晰度。
二、SAR成像技术的进展随着技术的进步，SAR雷达在成像效果和应用领域上都有了巨大的发展。
当前，SAR成像技术的主要进展包括以下几个方面：1. 多波段SAR技术：多波段SAR技术是指利用多个频段的雷达波进行成像，从而提高图像的分辨率和清晰度。
2. 交替极化SAR技术：交替极化SAR技术是在不同的期间使用不同的极化方式进行成像，从而改善反射信号和噪声之间的区分度，从而获得更准确的图像信息。
3. 全极化SAR技术：全极化SAR技术是在同一时期内使用多个极化方式进行成像，获得多种极化角度下的地物反射信息，从而探测地物的物理性质。
4. 飞行器编队SAR技术：飞行器编队SAR技术是利用多个SAR传感器进行监测，进行多传感器数据融合，从而提高数据的质量和分析能力。
合成孔径雷达SAR综述
合成孔径雷达SAR综述合成孔径雷达(SAR) 是一种高分辨机载和星载遥感技术，用于对地形等场景上的远程目标进行成像。
1951 年，Carl Wiley 意识到，如果在雷达沿直线路径移动时收集回波信号，则接收信号的多普勒频谱可用于合成更长的孔径，以便提高沿轨道维度的分辨率。
1953 年，当一架 C-46 飞机绘制佛罗里达州基韦斯特的一段地图时，形成了第一张实测SAR 图像。
第一个星载卫星SAR 系统由美国国家航空航天局 (NASA) 的研究人员开发并于 1978 年投入 Seasat。
SAR 模式根据雷达天线的扫描方式，SAR 的模式可分为三种。
如下图所示，当雷达收集其行进区域的电磁 (EM) 反射波，观察与飞行路径平行的地形带时，这种模式称为侧视 SAR或带状 SAR。
当雷达跟踪并将其电磁波聚焦到一个固定的、特定的感兴趣区域时，这种模式称为聚束 SAR，如下图所示。
SAR 操作的另一种模式称为扫描SAR，它适用于雷达在高空飞行并获得比模糊范围更宽的条带时。
条带的这种增强会导致距离分辨率的下降。
如下图所示。
对于这种模式，照射区域被划分为几段，每段被分配到不同的条带的观察。
随着雷达平台的移动，雷达在一段时间内照射一个段，然后切换到另一个段。
这种切换是在特定的方法中完成的，使得所需的条带宽度被覆盖，并且当平台在其轨道上前进时没有留下任何空白段。
SAR 系统设计通用 SAR 系统框图如下图所示。
所有的定时和控制信号都由处理器控制单元产生。
首先，SAR 信号（线性频率调制（LFM）脉冲或阶跃频率波形）由波形发生器生成并传递到发射机。
大多数 SAR 系统使用单个天线或两个紧密放置的天线进行发射和接收，这样系统通常在单站配置下工作。
SAR 天线、转换器和天线波束形成器可沿场景或目标方向形成和引导主波束。
发射的 SAR 信号从场景或目标反射回来后，接收到的信号由 SAR 天线收集并传递给接收机。
接收机输出后的信号被模数转换器采样和数字化。
合成孔径雷达 应用场景
合成孔径雷达应用场景合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）是一种利用运动平台（如卫星、飞机或舰船）上的雷达设备通过合成的方式获取高分辨率、高精度雷达图像的技术。
与传统雷达相比，SAR具有独特的特点和广泛的应用场景。
1. 军事侦察与情报收集合成孔径雷达在军事领域具有重要的应用，可以通过对地面目标进行高分辨率成像，获取具有丰富细节信息的图像。
这一技术可以用于军事侦察、目标识别和情报收集等领域，有助于提高作战能力、增强决策支持。
2. 地质勘探与资源调查合成孔径雷达可以在地表以下多米至数十米深度范围内，探测到地下的地质和水文构造的细微变化。
通过雷达反射信号的分析，可以获取地下岩层结构、水资源分布、地下油气藏等重要信息，是石油、地质和水文勘探的重要手段。
3. 气象灾害监测与预警合成孔径雷达可以获取大范围、高时空分辨率的天气图像，包括降雨型态、风速、降水量等信息。
通过对这些信息的分析，可以实现对气象灾害如台风、暴雨、洪水等的监测与预警，有助于减轻自然灾害对人类和财产的损失。
4. 海洋监测与资源调查合成孔径雷达可实现对海洋表面的测量，如海浪、海流、海洋表面高度等参数。
这些数据对于海洋环境监测、海上交通管理、渔业资源调查等具有重要意义。
同时，合成孔径雷达还可通过反射信号对海洋底质地形进行测量，帮助寻找潜艇、探测水下障碍物，是海洋领域的重要工具。
5. 土地利用与城市规划合成孔径雷达可以获取高分辨率、大范围的地表图像，包括土地利用类型、地表变化等信息。
这些数据对于土地利用规划、城市建设规划等有着重要作用。
同时，合成孔径雷达还可以获取建筑物的高程、形状等信息，为城市规划和建筑工程提供精准数据。
总之，合成孔径雷达作为一种高分辨率、高精度的雷达成像技术，具有广泛的应用场景。
在军事、地质、气象、海洋和城市等领域，合成孔径雷达都能够提供有价值的信息，对于提高工作效率、改善决策能力、减轻灾害风险等具有重要意义。
合成孔径雷达名词解释
合成孔径雷达名词解释
合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）是一种利用雷达技术进行高分辨率成像的技术。
它通过利用雷达波束的相干性，将多次雷达波束的回波信号进行叠加处理，从而获得高分辨率的雷达图像。
以下是合成孔径雷达中一些常用的名词解释：
1. 合成孔径：指利用多次雷达波束的回波信号叠加处理，模拟出一个大孔径的雷达系统，从而获得高分辨率的雷达图像。
2. 脉冲压缩：指将雷达发射的长脉冲信号压缩成短脉冲信号，从而提高雷达的分辨率。
3. 多普勒效应：指当雷达与目标相对运动时，目标的回波信号会发生频率偏移，利用这种频率偏移可以获得目标的速度信息。
4. SAR图像：指利用合成孔径雷达技术获得的高分辨率雷达图像，可以用于地形测量、目标识别和环境监测等领域。
5. SAR干涉：指利用两个或多个合成孔径雷达获得的雷达图像进行干涉处理，可以获得地表形变、地震等信息。
6. SAR极化：指利用不同极化方式的雷达波束进行成像，可以获得目标的极化信息，用于目标识别和环境监测等领域。
7. SAR地形校正：指利用数字高程模型对SAR图像进行校正，消除地形对SAR 图像的影响，从而获得更准确的地表信息。
8. SAR遥感：指利用合成孔径雷达技术进行遥感观测，可以获得地表形态、植被覆盖、水文地质等信息，用于资源调查和环境监测等领域。
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。
合成孔径雷达
分辨率 /m
工作模式
用途
聚束式、条带式、 广域覆盖、条带式、 扫描式 点状式、马赛克式 全天时、全天候侦 军事情报搜集、敌 察能力 方重划、 灾害管理、环保
合成孔径雷达
应用
合成孔径雷达应用
军用：
战略应用：全天候全球战略侦察，全天候海洋 军事动态监视，战略导弹终端要点防御的目标 识别与拦截，战略导弹多弹头分导自动导引， 轨道平台开口的识别与拦截，对战略地下军事 设施的探测。 战术应用：全天候重点战区军事去态监视，大 型坦克群的成像监视，反坦克雷场的探测。
个新的科研热点。
谢谢欣赏
Synthetic Aperture Radar
合成孔径雷达
发展趋势
合成孔径雷达发展方向
多参数合成孔径雷达 干涉式合成孔径雷达
动目标检测与动目标成像技术
小型化技术和星座对地观测技术 实时信号处理和先进的成像技术
多参数合成孔径雷达系统
多参数包含多极化、多频段及多视角等内容。 当合成孔径雷达系统发射不同波段、不同极化的 电磁波且电磁波以不同入射角照射地物时，合成 孔径雷达系统会接收到不同的地物微波散射信息。 不同的极化方式能使被探测的地物具有不同的电 磁响应，即具有不同的后向散射特性，地物层次 变化对比亦不相同。
合成孔径雷达原理
多普勒频移：当雷达沿轨道飞行时,被成像的地 面目标与雷达间存在相对运动,因而被地面反射 回来的雷达脉冲频率产生漂移。 合成孔径雷达正是利用多普勒频移现象来改善 雷达成像的方位向分辨率的。 其方位分辨率与波长和斜距无关，是雷达成像
技术的一个飞跃，因而具有巨大的吸引力，特
别是对于军事和地理遥感的应用更是如此。
合成孔径雷达应用
民用：
合成孔径雷达原理(SAR)
fd
2va2
R0
(t
t0)
随时间呈线性变化。
回波信号是一种线性调频信号，其调制斜率为：
ka
2va2
R0
f
回波信号频率
f0
0
t0 Ts 2 t0
t0 Ts 2 t
发射信号相位 （线性相位） t0
t
回波信号相位 （二次相位）
点目标p引起的Doppler有一个范围，以 t t0为中
fd1
2va2
R0
t0Biblioteka Ls 2va t0
2va2
R0
Ls 2va
2va2
R0
Ts 2
在 t t0 时刻以后，t t0为正，fd 为负值，其最大
值发生在 移为：
t
t0
Ls / va
2
t0
Ts 2
，此时的Doppler频
fd2
2va2
t1 Tr t2
第一模糊区
Tr
1 fr
t1
2R1 c
Tr
t2
2R 2 c
有可能有： t2 t1 Tr
示器上出现在
引起距离模糊 ，p2的回波在显
R2
1 2
(t2
Tr )c
fr的选择必须考虑最大作用距离Rmax的要求，即
fr
c 2R max
,
Tr
2R max c
对于SAR要求：
Dx
s
x
合成孔径雷达(SAR)
2 合成孔径原理(2)
2 合成孔径原理(波束形成)
目标
天线阵
d
相邻两个阵源接收信号的空间延迟为: d sin
2 合成孔径原理(波束形成)
相邻两个阵源接收信号的相位差为: M个阵源接收的信号序列为:
2d sin
{F(), F()*exp( j 2d sin ),..., F()*exp( j 2 (M 1)d sin )}
其中 F () 为单个阵源的天线方向图,满足:
D
显然, M个阵源接收的信号构成等比级数。
2 合成孔径原理(波束形成)
对M个阵源接收信号构成的等比级数求和, 可以得到:
4
(
xy 2R
y2 )
2R
这时回波响应为:
Z ( y) T / 2 exp[ j 4 ( xy y2 )]dt
T / 2
R 2R
3 合成孔径原理（非聚焦与聚焦处理）
Z ( y) T / 2 exp[ j 4 ( vsty y2 )]dt
T / 2
R 2R
exp[ j 4 y2 ] T / 2 exp[ j 4 vsty ]dt
2 合成孔径原理(波束形成)
求第一零点位置确定半功率点分辨率, 令:
M d x
R
x R
M d
阵列信号处理后的波束分辨率为:
M d
2 合成孔径原理(波束形成)
考虑合成孔径雷达信号的双程相位差， 合成孔径雷达的波束分辨率为:
2M d
3 合成孔径原理（非聚焦与聚焦处理）
x vst vsT 2
合成孔径雷达sar孔径合成原理
合成孔径雷达sar孔径合成原理合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种利用雷达原理进行成像的技术。
它通过接收并记录多个雷达回波信号，利用信号之间的时差信息进行数据处理，从而实现高分辨率的成像效果。
SAR孔径合成原理是SAR技术中的关键部分，本文将从原理、实现过程和应用等方面进行阐述。
一、合成孔径雷达SAR孔径合成原理SAR技术中的“合成孔径”指的是通过对多个雷达回波信号进行合成处理，模拟出一个大的孔径来实现高分辨率成像。
具体来说，SAR 系统通过平行于飞行方向的运动，接收来自地面的雷达回波信号，利用这些信号之间的时差信息进行合成处理，从而达到高分辨率的成像效果。
SAR孔径合成的原理可以简单地描述为：对于一个雷达回波信号，它的频谱表示了地物反射的能量分布情况。
而通过对多个回波信号进行合成处理，可以将各个回波信号的频谱叠加在一起，从而增强地物反射信号的强度。
这样，就能够获得更高分辨率、更清晰的图像。
二、合成孔径雷达SAR的实现过程SAR孔径合成的实现过程可以分为以下几个步骤：1. 发射雷达波束：SAR系统首先发射一束狭窄的雷达波束，向地面发送脉冲信号。
2. 接收回波信号：地面上的目标物体会反射回来一部分信号，SAR 系统接收并记录下这些回波信号。
3. 信号处理：将接收到的回波信号进行时频分析，得到每个回波信号的频谱信息。
4. 孔径合成：对多个回波信号进行合成处理，将它们的频谱信息叠加在一起。
5. 图像重构：通过对合成后的信号进行逆变换，得到高分辨率的SAR图像。
三、合成孔径雷达SAR的应用SAR技术具有很广泛的应用领域，如地质勘探、军事侦察、环境监测等。
以下是几个典型的应用案例：1. 地质勘探：SAR技术可以对地下的地质结构进行探测，用于寻找矿产资源、寻找地下水等。
2. 军事侦察：SAR技术可以在天气恶劣的情况下进行侦察，对地面目标进行高清晰度成像。
3. 环境监测：SAR技术可以用于监测冰川、海洋、森林等自然环境的变化，提供重要的环境保护和资源管理信息。
合成孔径雷达(SAR)技术
由4.13度提高到0.4度,并获得第一张SAR图像.
3. 1957年, 密西根大学采用光学处理方式, 获得了第一 张全聚焦SAR图像. 4. 1978年, 美国发射了第一颗星载Seasat-1. 5. 1991年, 欧洲空间局发射了ERS-1. 6. 1995年, 加拿大发射了Radarsat-1. 7. 2000年, 欧洲空间局发射了ASAR. 8. 2003年, 日本准备发射ALOS SAR.
SAR 主要性能指标-辐射精度
1. 辐射分辨率:
10 lg[ 1 q]
2. 辐射精度:
H PI
SAR 主要性能指标-定位精度
1. 目标定位 2. 目标定位误差源
* 回波时延误差 * 电磁波传播效应误差 * 目标高度误差 * 多普勒中心频率误差 * 时钟误差 * 卫星的星历误差
SAR 主要性能指标-模糊特性
距离模糊
方位模糊
SAR 主要性能指标-模糊特性
距离模糊
h
波束宽度
测绘带
模糊带
模糊带
SAR 主要性能指标-模糊特性
近距点回波时间:
远距点回波时间:
为满足测绘带内的单值测量,脉冲重复周期应满足:
SAR合成孔径原理
SAR合成孔径原理-波束形成
目标
d 相邻两个阵源接收信号的空间延迟为:d sin
天线阵
SAR合成孔径原理-波束形成
相邻两个阵源接收信号的相位差为: M个阵源接收的信号序列为:
2d
sin
2d 2 ( M 1)d {F ( ), F ( ) * exp( j sin ),..., F ( ) * exp( j sin )}
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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，渐成为国际上的研究热点之一，其应用领域越来越广泛。
SAR数据可以全天候对研究区域进行量测、分析以及获取目标信息。
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等方法快速准确地获取大范围形变信息，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
合成孔径雷达就是利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分辨率高，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物。
所得到的高方位分辨力相当于一个大孔径天线所能提供的方位分辨力。
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射模式等。
如果雷达保持相对静止，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。
发展概况
合成孔径的概念始于50年代初期。
当时，美国有些科学家想突破经典分辨力的限制，提出了一些新的设想：利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分辨力；用线阵天线概念证明运动着的小天线可获得高分辨力。
50年代末，美国研制成第一批可供军事侦察用的机载高分辨力合成孔径雷达。
60年代中期，随着遥感技术的发展，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年代后期，卫星载合成孔径雷达和数字成像技术取得进展。
美国于1978年发射的“海洋卫星”A号和80年代初发射的航天飞机都试验了合成孔径雷达的效果，证明了雷达图像的优越性。
空中SAR概况
1. 1951年, Carl Wiley 首次提出利用频率分析方法改善雷达的角分辨率.
2. 1953年, 伊利诺依大学采用非聚焦方法使角度分辨率由4.13度提高到0.4度,并获得第一张SAR图像.
3. 1957年, 密西根大学采用光学处理方式, 获得了第一张全聚焦SAR图像.
4. 1978年, 美国发射了第一颗星载Seasat-1.
5. 1991年, 欧洲空间局发射了ERS-1.
6. 1995年, 加拿大发射了Radarsat-1.
7. 2000年, 欧洲空间局发射了ASAR.
8. 2006年, 日本发射ALOS PALSAR.
9. 2007年, 德国发射TerraSAR-X
10. 2007年底, 加拿大发射Radarsat-2
展出的小型机载合成孔径雷达
工作方式
合成孔径雷达工作时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。
若直接把各单元信号矢量相加，则得到非聚焦合成孔径天线信号。
在信号相加之前进行相位校正，使各单元信号同相相加，得到聚焦合成孔径天线信号。
地物的反射波由合成线阵天线接收，与发射载波作相干解调，并按不同距离单元记录在照片上，然后用相干光照射照片便聚焦成像。
这一过程与全息照相相似，差别只是合成线阵天线是一维的，合成孔径雷达只在方位上与全息照相相似，故合成孔径雷达又可称为准微波全息设备。
合成孔径雷达：利用遥感平台的移动，将一个小孔径的天线安装
在平台侧方，以代替大孔径的天线，提高方位分辨率的雷达。
应用
在航空方面，合成孔径雷达的分辨率可达到1米以内。
航天器上的合成孔径雷达因作用距离远,为获得高分辨率，技术较为复杂。
1972年发射的“阿波罗”17号飞船、1978年发射的“海洋卫星”和1981年发射的“哥伦比亚”号航天飞机上都装有合成孔径雷达。
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。
它能发现隐蔽和伪装的目标，如识别伪装的导弹地下发射井、识别云雾笼罩地区的地面目标等。
在导弹图像匹配制导中，采用合成孔径雷达摄图，能使导弹击中隐蔽和伪装的目标。
合成孔径雷达还用于深空探测，例如用合成孔径雷达探测月球、金星的地质结构。
各国星载SAR系统
美国: Seasat-1, Sir-A, Sir-B, Sir-C, LACROSSE SAR, LightSAR, Medsat SAR
欧洲: ERS-1, ERS-2, XSAR, ASAR
加拿大: Radarsat-1, Radarsat-2
俄罗斯: Almaz-1
日本: JERS-1, ALOS/PALSAR
德国: TerraSAR-X
意大利: Cosmo-SkyMed
编辑本段图书
基本信息
书名: 合成孔径雷达
作者：匡纲要
出版社：国防科技大学出版社
出版时间：2007年11月
ISBN: 9787810994545
开本：16开
定价: 38.00 元
内容简介
本书主要介绍了合成孔径雷达(SAR)目标检测所涉及的基本概念、理论和应用技术，以及近年来国际上有关的最新研究成果。
具体内容包括SAR图像中的杂波统计建模、RCS重构、目标检测的基础理论和算法、目标鉴别、边缘及线目标检测以及极化SAR系统中的目标检测，最后给出典型的应用示例。
本书适用于遥感信息处理、图像
判读专业的研究人员、工程技术人员、高等院校教师等阅读参考，亦可作为高等院校遥感信息处理等相关专业的研究生课程教材。
SARscape由瑞士sarmap公司研发，是国际知名的雷达图像处理软件。
该软件架构于专业的ENVI遥感图像处理软件之上，提供图形化操作界面，具有专业雷达图像处理和分析功能。
同时可为客户自有的雷达数据格式定制接口。
为推广和传播干涉雷达技术和应用，Esri中国信息技术有限公司、中国地震局地壳应力研究所及瑞士sarmap公司将联合举办为期四天的“SARscape干涉雷达国际高级技术培训班”。
培训班的日程安排为：第一天由Esri中国公司工程师培训SARscape软件的快速入门操作，后面三天由sarmap公司技术总监Paolo Pasquali博士讲授原理，并配合上机练习。