雷达成像

a
R
2L
D 2
Feature：
1）independent of range
2）proportional to D
X
Features of Radar Imaging
Active Sensing，All weather and All day
Penetrate Foliage and Ground
Resolution independent of range High Data Rate, Co2mplicated Processing Inherent Speckle，即图像有颗粒感
SAR image before Hitting
SAR image after Hitting
2. Some Basic Concept for SAR
Radar =Radio Detection and Ranging
是一种利用无线 电波实现远距离 目标检测和测距 的电子装置
Radar Resolution：
g(x,y)
Fourier Transform
Inverse Fourier Transform
G(Kx,Ky)
3. Basic Principle of Radar Imaging
3. Basic Principle of Radar Imaging
3. Basic Principle of Radar Imaging
Mode:Reso RBM: Low DBS: 60m SAR: 20m SAR: 10m SAR: 3m
1. Military Application of SAR
通过雷达成像获 取目标高分辨率 图像，可以实现 精确的远程目标 打击。
1. Military Application of SAR
我国起步较晚，70年代后期才开始研究SAR
Development in China
中科院电子所1979年获得了我国第一张SAR图像， 180m分辨率； 2000年，中航607所和我校联合研制的JZ-8 SAR试 飞成功，3m分辨率，全数字化处理方式； 2004年，0.5m分辨率SAR系统由中科院电子所和中 航607所研制成功； 2006年，第一颗星载SAR成功上天； 中科院电子所、中电14所，中电38所，中航607所， 西电，北航，南航，成电，国防科大等研究机构和高 校。 全国SAR学术会议每二年召开一次，第二届于2005 年10月在南京召开。2007年开始改为APSAR,第一届 在安徽黄山召开, 2009年10月在西安举办第二届
APG-76机载火控雷达
Mode:Reso RBM: Low DBS: 60m SAR: 20m SAR: 10m SAR: 3m
作业
预习 “基础知识” 学习IDL编程
要求： 1、掌握用IDL产生任意信号； 2、对fourier变换等理论进行仿真验证；
The End!
Main Mode of Image Radar
Inverse SAR
B C
A
vs
雷达
Principle illustration
RLOS
vp
Global Coordinates
雅克42 ISAR图像
安26 ISAR图像
波音727 ISAR图像
长江上民用船只的ISAR图像(右)与 SAR图像(左)
High Range Resolution—By Pulse Compression
r
c 2B
Resolution for Imaging Radar
High Azimuth Resolution —By Aperture Synthesis
D
Azimuth Resolution for Radar
9 2010-03-05 10 2010-08-10
酒泉，遥感9号，数字成像光学侦察 太原，遥感10号,合成孔径雷达侦察
1. Military Application of SAR
1
All-day and all-weather capability
1. Military Application of SAR
E-8 JSTARS AEW：
装备多模式侧视相控 阵电子扫描SAR。
能够进行实时的大区 域监视和远程目标攻 击指挥，可发现机身 任意一侧50000平方 公里地面上各种目标。
在海湾战争中有出色 表现。
1. Military Application of SAR
火控
Airborne Fire Control
酒泉，遥感2号，数字成像光学侦察
3 2007-11-12
太原，遥感3号，合成孔径雷达侦察
4 2008-12-01
酒泉，遥感4号，数字成像光学侦察
5 2008-12-15
太原，遥感5号，合成孔径雷达侦察
6 2009-04-22 7 2009-12-09 8 2009-12-15
太原，遥感6号，合成孔径雷达侦察 酒泉，遥感7号，数字成像光学侦察 太原，遥感8号，合成孔径雷达侦察
1. Military Application of SAR
American “Predator UAV” ： Lynx SAR by General
Atomics
resolution in sidelook:0.3－3m resolution in spotlight:0.1-0.3m
1. Military Application of SAR
Main Mode of Image Radar
Stripmap SAR (条带测绘SAR) ➢ 特点：波束指向与飞机航向夹角固定不变
Main Mode of Image Radar
Spotlight SAR (聚束SAR) ➢ 特点：天线始终指向目标区域，合成孔径长度不 受天线尺寸限制，可以获得比条带SAR更高的方位 分辨率。波束指向与飞机航向夹角固定不变
a
R
R
D
Increase aperture D to improve resolution
D
Synthetic Aperture Concept
L
Real Aperture
a
R
L
Nyquist Sample D
Real Array
Synthetic Array
a
R
2L
Synthetic Aperture Concept
r
c
2
c--light velocity， --pulse duration
R=20km，D=70cm波 λ=3cm，ρ=857m
Azimuth Resolution
a
R
R
D
β
--beamwidth，R--target range
Δθ β
Δθ
Δθ<β不可分辩
Δθ>β，可分辨
Resolution for Imaging Radar
Main Mode of Image Radar
SLAR (旁视机载雷达) ➢ Motorola SLAMMR: X波段，实孔径天线，波束 指向垂直于飞机航向。天线长度4.8m,磁控管发射机 ➢ 信号处理：实波束测绘，非相干处理
DBS (多普勒波束锐化) ➢ Wiley 最初提出合成孔径概念时称之为多普勒波 束锐化，但实质上就是对合成孔径概念的频域解释 ➢ 现在实现DBS技术时，通常脉冲积累数较小，方 位处理用DFT, 天线在一定范围内进行扫描
4. Developm2ent of SAR
1951, Carl Wiley in Goodyear first propose 1957, the first focused SAR image
70年代，First Digital SAR system by American airfore
80年代后，美国已经开始将2SAR作为武器系统装备部队
RAR
Antenna Length D
da R/D
SAR
Synthesized Antenna Length Dsyn
da D/2
Βιβλιοθήκη Baidu
Beamwidth
Point
Beamwidth
Image
Synthetic Aperture Concept
LR D
Y v
R0
O
Azimuth resolution of SAR
Main Mode of Image Radar
Interferometric SAR
Cross Track Interferometry
Along Track Interferometry
Cross Track Interferometry
Along Track Interferometry
Radar: APG-76
simultaneous
SAR/GMTI mode， has the capability of imaging of ground scene and indicating the moving targets Resolution:0.3m
1. Military Application of SAR
3. Basic Principle of Radar Imaging
x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9
X1+X2+X3=a X4+X5+X6=b X7+X8+X9=c
X3=d X2+X6=e X1+X5+X9=f X4+X8=g X7=h
3. Basic Principle of Radar Imaging
2
Long Range
Resolution: independent of range
3
FOPEN and GPEN
Foliage and Ground Penetration
1. Military Application of SAR
美国全球鹰无人侦 察机，装备休斯公 司开发的HiSAR， 该雷达具有全天候 的广域运动目标搜 索模式，组合合成 孔径/MTI条带模式、 合成孔径聚束模式、 海面监视和空对空 工作模式。
合成孔径雷达
1. Military Application 2. Basic Concept 3. Imaging Principle
4. History of2 SAR
1. Military Application of SAR
1 2006-04-27
太原，遥感1号，合成孔径雷达侦察
2 2007-05-25
能够将目标分 开的最小距离
距离分辨率和 方位分辨率
常规雷达对目 标观测时，距 离分辨率取决 于发射信号脉 冲宽度，方位 分辨率取决于 天线波束宽度 和目标距离
Resulution for traditional Radar
Range Resolution
Contradiction between resolution and range