SAR成像理论及Matlab仿真-第一讲ppt课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
经正交解调后 多普勒频移为sm(t)a(t)expj4R0vt
f 21ddt(t)2vfd
16
电子科技大精学选
2020/5/20
1.3 二维高分辨
方位高分辨—定义
有效阵列孔径长度
Ls
aR0
Da
R0
则合成阵列的波束宽度为：
s
2Ls
那么，合成孔径雷达的方位分辨率为：
a
sR0
R0
2Ls
Da 2
17
电子科技大精学选
6
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
1960年4月，美国在华盛顿机场进行机载合成 孔径成像雷达实验取得成功，诞生了国际上第一 部合成孔径雷达。
7
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
1978年6月，美国从范登堡基地成功发射世界 上第一颗合成孔径雷达卫星—Seasat卫星，开辟 了星载SAR的新纪元，使合成孔径雷达卫星成为 空间对地观测发展的热点。
2020/5/20
1.3 二维高分辨
方位高分辨—信号处理
正侧视模式下，目标的斜距史可表示为（二阶泰
勒展开）
R(tn) R02(vtn)2R0(v2tR n)02
对应的多普勒相位为：(tn)
4R(tn)
瞬时多普勒频移： fa(tn)21ddt(ntn)2vR20tn
类比于距离向，方位向也是一个线性调频信号
SAR成像理论及Matlab仿真
张顺生 电子科学技术研究院
1
精选
内容简介
第一讲 SAR成像基本理论 第二讲 SAR回波信号建模 第三讲 脉冲压缩技术 第四讲 驻定相位原理 第五讲 RD成像算法 第六讲 SAR图像性能评估
2
电子科技大精学选
2020/5/20
参考书目
张澄波，《综合孔径雷达—原理、系统 分析与应用》
8
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
1979年9月，中科院电子所研制的机载合成孔 径雷达原理样机试飞成功，获取了国内第一张合 成孔径雷达图像。
9
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
2007年12月，RADARSAT-2卫星在哈萨克斯坦拜 科努尔基地发射升空，它是一颗搭载C波段传感器 的高分辨率商用雷达卫星，由加拿大太空署与MDA 公司合作。
斜视SAR（Squint-looking）
天线波束中心指向与正侧视方向在侧视平面内有 一夹角，称为斜视角
前视SAR（Forward-looking）
距离向与平台飞行方向一致，方位向与平台飞行 方向垂直，这与侧视SAR正好相反。
23
电子科技大精学选
2020/5/20
第二讲 SAR回波信号建模
stop and go原理 侧斜视SAR几何模型 SAR回波信号模型 菲涅尔衍射图 SAR回波Matlab仿真实验
第三章第1，2节和第四章第1，2，3，7节的内容
保铮，《雷达成像技术》
第五章中5.1，5.2和5.3节的内容
3
电子科技大精学选
2020/5/20
第一讲 SAR成像基本理论
SAR发展简史 SAR的定义 二维高分辨 SAR分类
4
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
1951年，美国Goodyear Aerospace公司的Carl Wiley首先 提出利用频率分析的方法改善雷达的角分辨率。 ——“多普勒波束锐化”
18
电子科技大精学选
2020/5/20
1.3 二维高分辨
则方位向信号的多普勒带宽为：
Ba
fdrTs
2v2
R0
Ls v
2v D
类比于距离向，方位向分辨率为：
a
v Ba
D 2
19
电子科技大精学选
2020/5/20
1.4 SAR分类
按平台分类
机载SAR 弹载SAR 临近空间SAR 星载SAR
通过天线在距离向的扫描来获得宽测绘带
21
电子科技大精学选
2020/5/20
1.4 SAR分类
条带SAR
SAR 天线
聚束SAR 扫描SAR
22
SAR 天线
SAR 天线
航向
合成测绘带
子测绘带
电子科技大精学选
2020/5/20
1.4 SAR分类
正侧视SAR（Side-looking）
天线波束中心指向与平台运动方向垂直
低轨SAR 中轨SAR 高轨SAR
20
电子科技大精学选
2020/5/20
1.4 SAR分类
按波束控制分类
条带SAR（Stripmap）
天线波束的照射范围为与平台运动方向平行的 带状区域
聚束SAR（Spotlight）
通过控制天线波束指向，使其沿飞行路径连续 照射同一目标区域
扫描SAR（ScanSAR）
12
电子科技大精学选
2020/5/20
1.3 二维高分辨
距离分辨率
距离上，区分两个相邻目标的最小距离
13
电子科技大精学选
2020/5/20
1.3 二维高分辨
距离高分辨
通过发射大时宽带宽积信号实现
r
c0
2
c 2B
14
电子科技大精学选
2020/5/20
1.3 二维高分辨
方位分辨率
方位(横向)上，区分同一距离单元内两个相邻目标 的最小距离。
实孔径雷达方位分辨率： 多普勒波束锐化方位a 分 D辨a 率R ：
平台运动方向
目标A
目标B
R
目标C
a
a
R
5
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
1953年，在美国密西根大学举办的暑期讨论会 上，许多学者提出了利用载机运动可将雷达的真 实天线综合成大孔径的线性天线阵列的新概念。
角分辨率
同一距离上，区分两个相邻目标的最小角度
波束宽度
D
实孔径分辨率
a
R0
来自百度文库
R0
D
15
电子科技大精学选
2020/5/20
1.3 二维高分辨
多普勒频率
发射信号
s(t)a(t)exp(j2f0t)
雷达到目标的距离
R(t)R0vt
接收的回波 sr(t)s(t )a(t)ex p j2 f0 t2 cR (t)
10
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
TerraSAR-X卫星系德国首颗雷达成像卫星，由德 国政府机构德国航空中心（DLR）和EADS Astrium 公司、Infoterra公司根据公私合营的模式共同开发。
11
电子科技大精学选
2020/5/20
1.2 SAR的定义
将装载着雷达的飞行器沿一定方向以速度 v匀速 直线前进，同时以固定的重复频率发射并接收信 号，并将接收信号的幅度和相位信息存储起来， 将它们按阵列回波作合成处理，利用这种合成阵 列方式工作的雷达称为合成孔径雷达(SAR， Synthetic Aperture Radar)。
f 21ddt(t)2vfd
16
电子科技大精学选
2020/5/20
1.3 二维高分辨
方位高分辨—定义
有效阵列孔径长度
Ls
aR0
Da
R0
则合成阵列的波束宽度为：
s
2Ls
那么，合成孔径雷达的方位分辨率为：
a
sR0
R0
2Ls
Da 2
17
电子科技大精学选
6
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
1960年4月，美国在华盛顿机场进行机载合成 孔径成像雷达实验取得成功，诞生了国际上第一 部合成孔径雷达。
7
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
1978年6月，美国从范登堡基地成功发射世界 上第一颗合成孔径雷达卫星—Seasat卫星，开辟 了星载SAR的新纪元，使合成孔径雷达卫星成为 空间对地观测发展的热点。
2020/5/20
1.3 二维高分辨
方位高分辨—信号处理
正侧视模式下，目标的斜距史可表示为（二阶泰
勒展开）
R(tn) R02(vtn)2R0(v2tR n)02
对应的多普勒相位为：(tn)
4R(tn)
瞬时多普勒频移： fa(tn)21ddt(ntn)2vR20tn
类比于距离向，方位向也是一个线性调频信号
SAR成像理论及Matlab仿真
张顺生 电子科学技术研究院
1
精选
内容简介
第一讲 SAR成像基本理论 第二讲 SAR回波信号建模 第三讲 脉冲压缩技术 第四讲 驻定相位原理 第五讲 RD成像算法 第六讲 SAR图像性能评估
2
电子科技大精学选
2020/5/20
参考书目
张澄波，《综合孔径雷达—原理、系统 分析与应用》
8
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
1979年9月，中科院电子所研制的机载合成孔 径雷达原理样机试飞成功，获取了国内第一张合 成孔径雷达图像。
9
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
2007年12月，RADARSAT-2卫星在哈萨克斯坦拜 科努尔基地发射升空，它是一颗搭载C波段传感器 的高分辨率商用雷达卫星，由加拿大太空署与MDA 公司合作。
斜视SAR（Squint-looking）
天线波束中心指向与正侧视方向在侧视平面内有 一夹角，称为斜视角
前视SAR（Forward-looking）
距离向与平台飞行方向一致，方位向与平台飞行 方向垂直，这与侧视SAR正好相反。
23
电子科技大精学选
2020/5/20
第二讲 SAR回波信号建模
stop and go原理 侧斜视SAR几何模型 SAR回波信号模型 菲涅尔衍射图 SAR回波Matlab仿真实验
第三章第1，2节和第四章第1，2，3，7节的内容
保铮，《雷达成像技术》
第五章中5.1，5.2和5.3节的内容
3
电子科技大精学选
2020/5/20
第一讲 SAR成像基本理论
SAR发展简史 SAR的定义 二维高分辨 SAR分类
4
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
1951年，美国Goodyear Aerospace公司的Carl Wiley首先 提出利用频率分析的方法改善雷达的角分辨率。 ——“多普勒波束锐化”
18
电子科技大精学选
2020/5/20
1.3 二维高分辨
则方位向信号的多普勒带宽为：
Ba
fdrTs
2v2
R0
Ls v
2v D
类比于距离向，方位向分辨率为：
a
v Ba
D 2
19
电子科技大精学选
2020/5/20
1.4 SAR分类
按平台分类
机载SAR 弹载SAR 临近空间SAR 星载SAR
通过天线在距离向的扫描来获得宽测绘带
21
电子科技大精学选
2020/5/20
1.4 SAR分类
条带SAR
SAR 天线
聚束SAR 扫描SAR
22
SAR 天线
SAR 天线
航向
合成测绘带
子测绘带
电子科技大精学选
2020/5/20
1.4 SAR分类
正侧视SAR（Side-looking）
天线波束中心指向与平台运动方向垂直
低轨SAR 中轨SAR 高轨SAR
20
电子科技大精学选
2020/5/20
1.4 SAR分类
按波束控制分类
条带SAR（Stripmap）
天线波束的照射范围为与平台运动方向平行的 带状区域
聚束SAR（Spotlight）
通过控制天线波束指向，使其沿飞行路径连续 照射同一目标区域
扫描SAR（ScanSAR）
12
电子科技大精学选
2020/5/20
1.3 二维高分辨
距离分辨率
距离上，区分两个相邻目标的最小距离
13
电子科技大精学选
2020/5/20
1.3 二维高分辨
距离高分辨
通过发射大时宽带宽积信号实现
r
c0
2
c 2B
14
电子科技大精学选
2020/5/20
1.3 二维高分辨
方位分辨率
方位(横向)上，区分同一距离单元内两个相邻目标 的最小距离。
实孔径雷达方位分辨率： 多普勒波束锐化方位a 分 D辨a 率R ：
平台运动方向
目标A
目标B
R
目标C
a
a
R
5
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
1953年，在美国密西根大学举办的暑期讨论会 上，许多学者提出了利用载机运动可将雷达的真 实天线综合成大孔径的线性天线阵列的新概念。
角分辨率
同一距离上，区分两个相邻目标的最小角度
波束宽度
D
实孔径分辨率
a
R0
来自百度文库
R0
D
15
电子科技大精学选
2020/5/20
1.3 二维高分辨
多普勒频率
发射信号
s(t)a(t)exp(j2f0t)
雷达到目标的距离
R(t)R0vt
接收的回波 sr(t)s(t )a(t)ex p j2 f0 t2 cR (t)
10
电子科技大精学选
2020/5/20
1.1 SAR发展简史
TerraSAR-X卫星系德国首颗雷达成像卫星，由德 国政府机构德国航空中心（DLR）和EADS Astrium 公司、Infoterra公司根据公私合营的模式共同开发。
11
电子科技大精学选
2020/5/20
1.2 SAR的定义
将装载着雷达的飞行器沿一定方向以速度 v匀速 直线前进，同时以固定的重复频率发射并接收信 号，并将接收信号的幅度和相位信息存储起来， 将它们按阵列回波作合成处理，利用这种合成阵 列方式工作的雷达称为合成孔径雷达(SAR， Synthetic Aperture Radar)。