合成孔径雷达概念
合成孔径雷达原
信号处理算法
信号处理算法是合成孔径雷达的核心部分,包括 脉冲压缩、动目标检测、多普勒频率分析等。
这些算法能够提取出目标的位置、速度、形状等 信息,为后续的图像生成提供数据基础。
信号处理算法需要经过优化和改进,以提高雷达 的性能和降低计算复杂度。
应用领域
军事侦察
合成孔径雷达广泛应用于军事侦 察领域,用于获取敌方情报和监 测战场态势。
遥感监测
在环境监测、资源调查、气象观 测等领域,合成孔径雷达可用于 获取地面、海洋、气象等信息。
无人机与卫星
无人机和卫星上搭载的合成孔径 雷达可以用于地形测绘、导航定 位、灾害救援等领域。
02 合成孔径雷达系统组成
民用领域
除了军事领域,合成孔径雷达在民用领域也有广泛的应用前景。例如,在环境保护、气象观测、农业 监测、地质勘查和灾害救援等领域,合成孔径雷达可以发挥重要作用。随着技术的普及和成本的降低 ,合成孔径雷达有望在未来成为民用领域的重要工具之一。
06 合成孔径雷达应用案例
军事侦察
侦察范围
合成孔径雷达能够实现大范围、高分辨率的侦察,为军事行动提 供实时、准确的情报信息。
技术发展趋势
硬件小型化
随着微电子技术和制造工艺的进步,合成孔径雷达的硬件设备逐渐小型化,使得雷达系统更加便携和灵活,有利于广 泛应用。
信号处理智能化
随着人工智能和机器学习技术的发展,合成孔径雷达的信号处理逐渐向智能化方向发展。通过深度学习和神经网络等 算法的应用,提高雷达图像的分辨率和目标识别的准确性。
系统控制与监视
数据处理系统还负责整个雷达系统的控制和监视, 确保系统的稳定运行和性能优化。
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。
第3章 合成孔径原理
一、SAR概念
ERS–1/2 SAR Antenna L: 10 m D: 1 m Altitude: 785 km, sun-synchronous orbit Ground Velocity: 6.6 km/s Look Angle: Right 17-23 (20.355 mid-swath) Slant Range: 845 km (mid-swath) Frequency: C-Band(5.3GHz, 5.6 cm) Footprint : 100 km x 5 km
奥地利,比利时,加拿大, 丹麦,法国,芬兰, 德国, 意大利,挪威,西班牙, 瑞典,瑞士,荷兰和英国
二、成像雷达的发展与现状
有效载荷:2050公斤 设计寿命:5年--10年 星上仪器数量 10 轨道: 太阳同步 轨道高度:800公里 轨道倾角 98° 单圈时间 101分钟 重复周期 35天 ENVISAT卫星-ASAR
一、SAR概念
ERS–1/2 SAR
Sampling Rate: 18.96 MHz Pulse duration: 37.1 s Sampling Duration: 300 s (5616 samples) PRF: 1700 Hz Data Rate: 105 Mb/s(5bit/sample)
二、成像雷达的发展与现状
SAR 的发展 8) 1988年和91年,使用大力神号航天飞机发射了军用 的“长曲棍球”(Lacrosse)雷达卫星。 分辨率高达1m,公开资料很少 9) 1991年和95年,欧洲空间局分别成功发射了 ERS-1和ERS-2,2000年发射了Envisat卫星 10) 1995年加拿大发射了RadarSat-1卫星,工作模式 最多,波束方式最多的雷达卫星。分辨率8m。
合成孔径雷达
合成孔径雷达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。
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。
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。
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(SAR)
3 合成孔径原理(非聚焦与聚焦处理)
则对任意位置y,在整个孔径时间内积分可 以得到目标在所有y位置上的信号包络. 当对雷达 载体沿直线飞行产生的二次相位误差不补偿时:
4 x 4 v t 1 (t ) 2R 2R
2
2 2 s
这时的积分处理称非聚焦处理, 否则称为聚焦 处理。
设发射信号为:
S (t ) exp( jt )
则接收信号为:
Sr (t ) exp( j (t ))
0
其中:
2r 2 R0 ( X 0 X p ) c c cR0
2
9.2 SAR回波信号特性(信号模型)
则接收信号为:
2 R0 ( X 0 X p ) Sr (t ) exp( j[t ]) c cR0
2 0
e e
4 R0 j j 0 j t
2 ( X 0 X p )2
e
R0
该信号的相位为:
1 2 3
9.2 SAR回波信号特性(信号模型)
发射信号的线性相位:
1 t
2
4 R0
与距离有关的常数相位:
雷达平台运动产生的二次相位:
x R
R
2TD vs sin
4 合成孔径原理(频率分析方法)
当φ=90 度, 多普勒滤波器的时间常数为:
TD
最终的方位分辨率为:
R
vs D
D x 2
5
SAR 基本参数
Lmax
最大聚焦合成孔径长度:
R
D
天线尺寸的减小导致更长的聚焦合成孔径长度 SAR 聚焦分辨率:
合成孔径雷达概念
(From GlobeSAR program, CCRS)
Decomposition of Multiple Imaging (多次成像分解示意图)
1
3
2
4
舒宁 等 1997
Synthesis of Multiple Imaging(合成)
Objects experience illumination over a time interval
By tracing the frequency shifts and thus synthesising the corresponding echoes, the azimuth resolution can be sharpened (SAR focusing technique) (根据多普勒频移,合成相应的回波,改善方位分辨率, 称为SAR成像或聚焦过程)
, and taking considerat ion the round Inserting D R D into R trip, we get the renewed azimuth resolution D/2 R
Example: ERS-1/-2 SAR Resolution
Using range compression method:
c 3 108 Rr 20 m 6 2BR sin q 2 15.5510 sin(30 )
Azimuth Resolution(方位分辨率)
Azimuth resolution of
real aperture radar 真实孔径雷达的方位 向分辨率
Antenna length: L=10 m Typical range: R H sat / cos 23 853 km Ground range resolution:
合成孔径雷达成像原理
合成孔径雷达成像原理合成孔径雷达成像原理:1.什么是合成孔径雷达成像原理合成孔径雷达成像原理(Synthetic Aperture Radar Imaging Principle, SAR)是一种利用雷达波的时间延迟和方位变化来绘制距离低的地表和海洋以及地表以下结构的高空视觉成像技术。
SAR可以利用天空中的大型雷达天线,在宽波束角度范围内,以较高的分辨率观测大范围,并收集目标表面的反射型数据,从而生成高分辨率的图像。
2.合成孔径雷达成像原理的工作原理合成孔径雷达成像工作原理:SAR通过利用雷达信号的时间延迟和方位变化特性产生三维立体成像,具有通过黑暗和雾霾等自然环境条件下实现远距离搜索能力的能力。
其工作原理是在搜索模式下,当搜索卫星移动时,雷达发射一个固定射程和脉冲宽度的信号,在接收卫星接收反射回来的信号后,将它们不断地积累,并在特定角度上重新组合,通过特定的运算方式,从接收的延迟和方位信息中提取出最终的立体成像信息。
3.合成孔径雷达成像技术的优势(1)合成孔径雷达成像技术有效规避地形引起的多普勒距离差,可以获得极高的空间分辨率,从而使用户能够观测到精细物体。
(2)成像效果通常比正常的视觉监测方式更好,例如采用毫米波实现的极高分辨率。
(3)雷达信号非常稳定,因此可以在恶劣的气象条件下,如夜间、降雨、沙尘天气和视线有阻断,进行智能监控。
(4)合成孔径雷达具有良好的无损评估能力,可以直接观测广泛特征,如植被、水体状况、根系活动等,以进行环境指示和监测。
4.合成孔径雷达成像技术的应用(1)用于地理学应用领域:主要用于测量和映射地表特征,改善地形图以及研究地形引起的物理变化,海底特征映射,土地利用,岩溶地貌和植被的反射特性,全球变化检测等。
(2)用于航特:可以用于无人机指导,航行安全等工作,在水色监测中,可以检测海洋的水深,使用户的航行更加安全、可靠。
(3)用于监控:可以识别和定位已知的移动目标,并将移动目标的信息当成可视化的图像,以识别和定位未知的移动目标,进行导航、监测和预警,实现全天候智能监控功能。
合成孔径雷达成像技术及应用
合成孔径雷达成像技术及应用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)是一种基于雷达技术的成像方法。
它利用了雷达回波信号的相位差异来合成一个大型的接收器孔径,从而提高雷达的分辨率和成像质量。
合成孔径雷达成像技术在军事、航空航天、地质勘探、环境监测等领域有着广泛的应用。
合成孔径雷达技术的基本原理是利用雷达发射信号与目标反射回来的信号之间的相对运动,通过对多个回波信号进行叠加处理,实现高分辨率的成像。
相对于传统雷达,合成孔径雷达不需要像传统雷达一样依赖于电磁波的波束扫描来进行探测,而是通过在距离和方位方面进行序列化的接收,使接收孔径长度远大于发射孔径长度,从而实现较高分辨率的成像。
合成孔径雷达成像的核心技术是信号处理和图像重建。
信号处理主要包括多普勒补偿、距离校正、视角效应校正等步骤。
多普勒补偿用于消除目标回波信号因相对速度引起的频率偏移,距离校正用于纠正由于平台高度变化引起的距离偏差,视角效应校正用于补偿因角度变化所引起的干涉效应。
经过信号处理后,可以得到目标回波信号的相位信息和强度信息。
在图像重建中,采用了一种被称为反向合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,简称ISAR)的技术。
ISAR通过将雷达回波信号变换到频域,然后应用逆变换恢复成时域信号,从而实现图像的重建。
ISAR技术主要依赖于高分辨率的目标运动,通过目标在回波信号中的频率调制提供有关目标的细节信息。
通过对多个回波信号进行叠加和相位编码,可以获得高分辨率的目标图像。
合成孔径雷达成像技术具有许多优点。
首先,它可以实现在任意天气条件下对地面目标进行成像,不受光线、云层等地气条件的影响。
其次,合成孔径雷达可以产生高分辨率的成像结果,对于目标进行细节分析和精确定位具有重要意义。
此外,合成孔径雷达还可以实现夜间成像和全天候监测,具有广泛的应用前景。
合成孔径雷达成像技术在军事领域有着重要的应用。
第3章 合成孔径原理
微波成像理论及实现第三章合成孔径原理曹宗杰,2014本章内容重点:◆合成孔径雷达(SAR)基本概念;◆方位分辨力的概念;◆了解成像雷达发展概况。
合成孔径雷达1. Synthetic Aperture Radar,简称SAR;2. SAR的出现扩展了雷达概念,使雷达具备了对目标成像和识别的能力;3. 因此,雷达的信息获取从一维的距离扩展到了三维的距离、方位和高度,从静止目标扩展到了运动目标和速度信息的获取,从普通的目标检测扩展到了目标的形状、大小和图像信息的获取。
雷达成像定义:在微波波段对目标后向散射系数进行描述。
SAR系统的独特优势:◆全天时,主动遥感,夜晚也可以工作;(优于可见光、多光谱等)◆全天候,微波波段,各种气象条件可工作;(优于红外、激光等)◆穿透性,可发现植被遮盖的目标和地下目标SAR系统的独特优势:◆散射信息丰富:不同频率、角度、极化的微波散射特性◆能够精确测量距离和速度低对比度场景可见光成像雷达成像侧视(side-looking) 观测带(Swath)成像几何1) 坐标系◆平台坐标系◆目标坐标系◆地面坐标系2) 平面◆数据采集平面(斜距平面)◆地距平面3) 坐标轴(图像的二维)◆方位along track / azimuth◆距离cross track / range(slant range orground range)机载平台SAR 成像几何入射角(Incident Angle) 斜距(Slant range)照射区(Footprint)入射角β(elevation angle)Ψg (grazing angle, depression angle):Ψg = π/2 -β最小距离Rmin 和最大距离RmaxERS–1/2 SARAntenna L: 10 mD: 1 mAltitude: 785 km, sun-synchronous orbit Ground Velocity: 6.6 km/sLook Angle: Right 17︒-23︒(20.355︒mid-swath) Slant Range: 845 km (mid-swath)Frequency: C-Band(5.3GHz, 5.6 cm)Footprint : 100 km x 5 kmSampling Rate: 18.96 MHz Pulse duration: 37.1 μsSampling Duration: 300 μs (5616PRF: 1700 HzData Rate: 105 Mb/s(5bit/sample)分类--机载--星载星载平台机载平台覆盖范围宽窄成本高低天气和机场约束不受影响易受影响信号处理简单复杂分辨率低低高任意飞行受轨道约束容易工作模式模式有限容易调整不同平台的考虑频段的选择◆频段越低,穿透能力越强:P、L◆频段越高,对地物细节描述能力越强,图像的边缘轮廓越清晰:X、Ku◆中间频段,兼顾穿透性和细节描述,综合性能好:S、C◆最好发展多频段SAR:L、C、X不同频段SAR设计考虑◆频段低-电子设备实现相对简单-合成孔径长,信号处理困难-天线大◆频段高-电子设备实现相对困难-需要的发射功率大-容易实现高分辨率实孔径雷达成像1. 孔径区别-多普勒波束锐化(Doppler Beam Forming)-合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar) 2. 运动方式-合成孔径雷达(SAR)-逆合成孔径雷达(Inverse SAR)-SAR/ISAR-SAR/MTI4. 辐射源区别-无源(Passive)和有源(Active)-双多基地(Bistatic, Multi-static)-分布式(Distributed)5. 工作模式分类1) 条带式(Strip Mode)-正侧视(Boresight)-斜视(Squint)-前视(Forward-looking)2) 扫描式(ScanSAR)3) 聚束式(Spotlight)二、成像雷达的发展与现状TerraSAR卫星成像模式正侧视(Boresight)条带式(Strip Mode)扫描式(ScanSAR)聚束式(Spotlight)SAR 的发展1) 1951年Goodyear飞机公司C. A. Wiley 首先提出SAR的概念,1965年申请专利;2) 1953年University of Illinois首次试验验证3) 1957年第一部SAR雷达在University of Michigan实现,3cm波长X波段(中国1979)4) 1962年Jet Propulsion Laboratory开始研究SAR,1966年机载SAR在CV-990飞机上试飞5) 70年代,Kirk等研制了第一台SAR数字处理系统(中国1994)SAR 的发展6) 1978年6月第一颗雷达卫星升空,SEASAT-1卫星,飞行105天后,由于电源问题,10月停工。
合成孔径雷达定义分类、国内发展相关产业政策以及主要厂商汇总分析
合成孔径雷达定义分类、国内发展相关产业政策以及主要厂商汇总分析——合成孔径雷达定义一般雷达在恶劣天气下,必须多次成像才能采集到图像,而合成孔径雷达则是一种全天候高分辨率成像雷达,它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较大的等效天线孔径。
合成孔径雷达分非聚焦合成孔径雷达和全聚焦合成孔径雷达。
合成孔径雷达全天候工作性能十分优秀,能够昼夜工作并且能够穿透尘埃、烟雾和其它一些障碍,还具备更远距离的工作能力,并且分辨率不会随着距离的增加而降低。
合成孔径雷达能够在一定程度上穿透掩盖物,识别伪装和隐蔽目标。
合成孔径雷达技术应用范围十分广泛,可为地质工作者提供地形构造信息,为环境监测人员提供油汽和水文信息,为导航人员提供海洋状况分布图,为军事作战提供侦察和目标探测信息等。
此外,合成孔径雷达还可用于太空探测,如探测月球、金星等行星的地质结构。
先进国家军队,特别是美军已将合成孔径雷达广泛装备在军用飞机上,如U-2和SR-71侦察机、F-15战斗机、B-2轰炸机等。
我国的合成孔径雷达研制工作从20世纪70年代中期开始起步,目前已进入实际应用阶段,在国土测绘,资源普查、城市规划、重点工程选址、抢险救灾等领域发挥了重要作用。
——合成孔径雷达分类合成口径雷达从机载、星载向其他平台拓展。
随着技术发展,SAR雷达平台除了机载和卫星外,又逐渐出现了弹载、地基、无人机、临近空间平台、岸基、手持式设备等多种形式平台搭载的合成孔径雷达。
——合成孔径雷达产业链结构合成孔径雷达行业上游主要为组件生产行业,包括雷达发射机、雷达接收机、天线、信号处理器以及显示器等;中游行业为合成孔径雷达的研发、生产及销售厂商;下游为应用行业,包括军事、民用领域。
合成孔径雷达产业链资料来源:立鼎产业研究中心——合成孔径雷达行业发展政策环境分析《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》明确提到要建设合成孔径雷达观测星座。
什么是合成孔径雷达?
什么是合成孔径雷达?
雷达成像的精度,一直是一个大难题。
为了提高雷达成像精度,必须不断加大雷达天线尺寸。
以雷达侦察卫星为例,在正常状况下,1,000公里轨道高度上运行的人造卫星,假如天线宽度以10米估算,其雷达影像平面解析力大约是10公里。
这样的解析力不能满足探测的需求,于是科学家研究了合成孔径雷达技术来改善成像精度。
合成孔径雷达的基本原理,是在卫星运行时,通过快速的重复发射雷达波,再收集连续且重叠的回波,对信息加以解算,从而实现提高精度的效果。
这个方法,其实就是当人造卫星向前运行时,发射雷达波,然后在移动一段后,接收反射回来的回波,这样因为卫星在运动,天线就好像变长了一样,达到了等同于加长天线的效果。
这类雷达对美国五角大楼成像
有了这座庞大的虚拟「合成孔径天线」,雷达的精度可大大提高千倍以上!这实现了卫星雷达监测地表乃至坦克战车的可行性。
具有合成孔径雷达且目前正在运转的遥测卫星,主要有欧洲太空总署研发的ERS-2和ENVISAT,以及加拿大的RADARSAT卫星。
军用方面的典型例子是美国的长曲棍球雷达侦察卫星。
F-22战斗机也在升级安装合成孔径微波成像雷达,产生高解析度图像,让飞行员更好的分辨目标。
洛克希德公司已经获得美国空军5.36亿美元合同,将为F-22升级。
F-22和F-35都将装备这种高清晰成像雷达,获得更好的作战能力。
2011年,美军升级了F-22的软硬件和信息处理能力,为使用新雷达奠定了基础。
现在的F-22战斗机可以携带8枚250磅重的小直径炸弹,搭配对地探测能力很好的合成孔径雷达,大幅度加强了该机的对地火力。
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。
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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-遥感原理与应用
Ground distance;
辽宁工程技术大学
有关术语(3)
A: 近射程
near range
B: 远射程
far range
辽宁工程技术大学
有关术语(4)
距离分辨率
在侧视方向的分辨率(在垂 直于航向方向的分辨力)
Pg=c× /2cosφ
脉冲持续期(脉冲宽度,
时间s), φ俯角,c光速。
合成孔径雷达分类:
条带式,Stripemap; 扫描式,ScanSAR; 聚束式,Spotlight Mode; 干涉式,Interferometry; 逆合成孔径,Inverse SAR; 斜视,Squint; 地面动目标指示,GMTI,Ground Moving Target Indicator.
辽宁工程技术大学
侧视雷达工作原理
电磁波在空间中的 传播速度c是一定的, 当雷达在时间t1发 射出一个窄脉冲,被 目标反射后,在时间 t2返回, 则目标地物 的距离为:
(t2-t1)×c/2
辽宁工程技术大学
侧视雷达工作原理
发一个脉冲,陆续 收到一连串回射, 而且回射的特性 随地物不同而异
飞行方向
脉冲宽度
辽宁工程技术大学
几何校正
图像的几何粗校正
地球自转、曲率、卫星姿态的校正 斜距-地距改正 利用地面控制点拟合变换公式近似进行简单校正
辽宁工程技术大学
有关术语(1)
A:飞行方向 B:天底
nadir
E:方位向
azimuth flight direction
D:距离向
look direction
C:扫描宽度
辽宁工程技术大学
有关术语(2)
A: 入射角
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:
合成孔径雷达的现状与未来
合成孔径雷达的现状与未来1.合成孔径雷达的有关简介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。
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。
SAR侦察卫星具有全天时、全天候、不受大气传播和气候影响、穿透力强等优点,并对某些地物具有一定的穿透能力。
这些特点使它在军事应用中具有独特的优势,必将成为未来战场上的杀手锏。
因此,各航天国家纷纷计划或正在发展自己的SAR侦察卫星。
我们完全有理由相信,21世纪是SAR卫星飞速发展的新世纪。
2.合成孔径雷达的发展现状星载SAR 可能是目前应用最为成功的空间微波遥感设备。
1978 年6 月美国成功发射Seasat 卫星,开创了星载SAR 空间微波遥感的先河。
其后,以航天飞机为平台的SIR2A、SIR2B 和SIR2C/ X2SAR(其中X2SAR 由德国和意大利联合研制) 等空间SAR 设备也相继研制成功。
多频段、多极化、多模式工作的SAR 逐步成为现实[7 ] 。
1988 年12 月美国用“阿特兰蒂斯”号航天飞机投放的“长曲棍球”(LACROSSE) SAR 卫星,其空间分辨率已达1 m ,在海湾战争中发挥了重要作用。
合成孔径雷达概述
合成孔径雷达概述蔡Beautyhappy521@163。
com 二OO八年三月二十三1 合成孔径雷达简介 (3)1。
1 合成孔径雷达的概念 (4)1.2 合成孔径雷达的分类 (5)1.3 合成孔径雷达(SAR)的特点 (6)2 合成孔径雷达的发展历史 (7)2.1 国外合成孔径雷达的发展历程及现状 (7)2.1。
1 合成孔径雷达发展历程表 (9)2。
1。
2 世界各国的SAR系统 (14)2.2 我国的发展概况 (15)2。
2.1 我国SAR研究历程表 (16)2。
2。
2 国内各单位的研究现状 (17)2.2。
2。
1 ....................................... 电子科技大学 172.2。
2。
2 ....................................... 中科院电子所 182。
2。
2.3 ....................................... 国防科技大学 182.2.2.4 西安电子科技大学 (19)3 合成孔径雷达的应用 (19)4 合成孔径雷达的发展趋势 (21)4。
1 多参数SAR系统 (22)4.2 聚束SAR (22)4。
3 极化干涉SAR(POLINSAR) (23)4.4 合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar) (23)4.5 小型化成为星载合成孔径雷达发展的主要趋势 (24)4。
6 性能技术指标不断提高 (25)4.7 多功能、多模式是未来星载SAR的主要特征 (25)4.8 雷达与可见光卫星的多星组网是主要的使用模式 (26)4。
9 分布SAR成为一种很有发展潜力的星载合成孔径雷达 (27)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 (27)4.11 军用和民用卫星的界线越来越不明显 (28)5 与SAR相关技术的研究动态 (28)5.1 国内外SAR图像相干斑抑制的研究现状 (28)5.2 合成孔径雷达干扰技术的现状和发展 (30)5。
8.5合成孔径雷达
关于合成孔径雷达,我们就 介绍到这里。谢谢大家!
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3镜4f实验系统简介
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§5 合成孔径雷达
b.航向信息的记录
2)图像记录 用阴极射线管转换成实 时图像,并对屏幕成像, 用摄影胶片连续同步记 录
视频信号用于调制示波管 的扫描栅,扫描栅值沿一 条线扫描,用聚焦透镜将 示波管屏上的像投射到摄影胶片上,该胶片沿着垂直于扫描 方向移动,用发射脉冲的时间同步信号控制扫描栅开始扫描, 由S点移向Q点,实现回波信号的记录
§5 合成孔径雷达
a.合成孔径雷达的概念
3. 合成孔径雷达发射的波形: 合成孔径雷达发射的最简单波形为时间τ极短的矩形脉冲:
1)由微波连续正弦波做为载波发射 2)距离向上利用了其脉冲性质,航向上利用了连续正弦波 性质
§5 合成孔径雷达
b.航向信息的记录
1. 信号发射与接收回波
设x代表航线的距离,x1处有一点
散射体,雷达频率为νr发射机发射
连续正弦信号c:os(2 rt)
则散射体返回的回波信号为
S1(t) a1 cos[(2r (t
2r c
)]
对r做近似: r r02 ( x x1 ) 2
所以:
r0
( x x1 )2 2 r0
S1(t)
a1 (r0 ,
x1) cos[(2rt
4r0 r
2(x x1)2 r r0
1)提高地形测量空间分辨率
如果一个线度为D的天线在距离为 r0高空上获取地形反射率地图,沿 航行方向的分辨率大致为:λrr0/D
由于微波波长比光波波长要大几个数量
级,要想获得与光学测量系统相比拟的分 辨率,要求天线线度D为数百米甚至数 千米,采用机载雷达是不可能实现的
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(Courtesy: CCRS)
(Courtesy: CCRS)
For ERS-1/2, a 10m antenna is used to synthesize a nearly 5 km antenna. About 1000 radar images are used to get one SAR image.
c 3 ×108 Rr = = = 20 m 6 o 2 BR sin θ 2 × 15.55 × 10 sin(30 )
Azimuth Resolution(方位分辨率)
Azimuth resolution of real aperture radar 真实孔径雷达的方位 向分辨率
Rβ = Rλ / D where R −Slant range λ − wavelength D − length of physical antenna Exam of ERS1/2: ple
Based on the principle of Doppler frequency shift caused by the relative movement between the antenna and the target(依据多普勒频移原理)
By tracing the frequency shifts and thus synthesising the corresponding echoes, the azimuth resolution can be sharpened (SAR focusing technique) (根据多普勒频移,合成相应的回波,改善方位分辨率, 称为SAR成像或聚焦过程)
Rλ = 853000 × 0.056 / 10 ≈ 5 km D D ′ Rβ = = 10 / 2 = 5 m 2 Rβ =
Real Aperture Radar
Synthetic Aperture Radar
(Crimea, Ukraine)
5x14 km pixels
Massonnet and Feigl, 1998
4x20 m pixels
~The End~
Thank you!
Renewed Azimuth Resolution (更新的方位分辨率)
Synthetic aperture radar(合成孔径雷达)
′ Rβ = Rλ / D′ where R − slant range
λ − wavelength
D′ − length of synthesize d antenna , generally D′ = Rβ = Rλ D
θ
D
R
Rβ
R ≈ 800 km , λ = 0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ056m , D =10m, ⇒ Rβ ~ 4.5 km !! !
SAR(合成孔径雷达)
Through the moving of antenna along a line, image a scene for a number of times。通过沿着一条直线移动天 times。 线,对同一地物多次成像 Synthesize the multiple imaging data of a scene to one image。 image。把同一地物的多次成像合成为一幅图像 Equivalent to “enlarge” the antenna, forming a very long antenna and thus improving the azimuth resolution 等效 于增大天线,形成一根很长的天线, 于增大天线,形成一根很长的天线,从而改善分辨率
D
τ p − length of pulse
θ
Range(距离) Range(距离)
Rr = cτ p /(2sin θ ) where c − velocity of light
R
τ p − length of pulse
Rr
Range Resolution (距离分辨率)
When using pulse compression technique 脉冲压缩技术
Sketch Map(示意图)
(From GlobeSAR program, CCRS)
Decomposition of Multiple Imaging (多次成像分解示意图)
1
3
2
4
舒宁 等 1997
Synthesis of Multiple Imaging(合成)
Objects experience illumination over a time interval Record and save the complete history of reflections (记录和保 存了完整回波信号) Permits reconstruction of the reflected signals (反射信号重建)
D
c Rr = 2 BR sin θ
θ
R
BR : Chirp bandwidth
Rr
Example: Pulse length = 0.1 milli-seconds, look angle = 30o R’r = 0.1 x 10-3 x 3 x 108/2 = 15 km Rr = R’r/sin(30o) = 30 km Using range compression method:
Azimuth resolution(方位向分辨率)
-- Azimuth resolution is determined by the beam width(波束宽度);波束越短,分辨率越高.
Range Resolution(距离分辨率)
Slant range(斜距) range(斜距)
′ Rr = cτ p / 2 where c − velocity of light
Antenna length: L=10 m Typical range: R = Hsat / cos 23o = 853 km Ground range resolution:
c 3×108 Rr = = = 25 m 6 o 2BR sin θ 2×15.55×10 sin 23 ) (
Azimuth resolution:
第二章. Concept of SAR(合成 孔径雷达概念)
Radar Resolution(分辨率)
Range resolution(距离向分辨率)
--Range resolution is dependent on the length of the pulse(脉冲长度); 脉冲越短,分辨率越高。
′ Inserting D′ = Rλ D into Rβ , and taking considerat ion the round trip, we get the renewed azim resolution uth ′ Rβ = D/ 2
Example: ERS-1/-2 SAR Resolution