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。
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
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)
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:
雷达成像中的合成孔径概念
t tc rect exp j 2 f 0 0 T a
t t
SAR信号模型
motion is the solution, but also the problem
0 t 2 s(t , ) rect exp j k t 0 T
孔径合成概念
L
实孔径
Nyquist sampling D
a R
L
实阵列
2L
合成孔径 a R
多普勒波束锐化
雷达静止
1 2 Y
fd
2v
cos
Y
雷达运动
3
1
2
3
X
X
v
fd1=0 fd2=0 fd3=0
fd1<0 fd2=0 fd3>0
多普勒波束锐化
Y
fd
距离多普勒域的距离徙动
R f t R0
2 R0
8v 2
ft2
正侧视条件下频谱—两维频谱
2R ft ft 2 f2 s( f t , f ) exp j exp j exp 2 f k c ka
0 t t t 2 s(t, ) rect c rect exp j k t exp j 2 f 0 0 t 0 Ta Tr
SAR信号模型
雷达静止不动
2 0 s(t , ) rect exp j k 0 T
SAR信号分析
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。
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。
合成孔径雷达的现状与发展趋势
二、合成孔径雷达现状
然而，目前合成孔径雷达技术还存在一些问题，如图像质量不稳定、处理速 度慢、无法识别特定目标等。此外，由于合成孔径雷达系统的复杂性和成本较高， 也限制了其应用范围。
三、合成孔径雷达发展趋势
三、合成孔径雷达发展趋势
随着技术的不断进步和应用需求的增长，合成孔径雷达未来的发展将趋向于 高分辨率、高灵敏度、宽测绘带以及多模式多波段的发展。
2、国外现状和趋势
2、国外现状和趋势
全球范围内，合成孔径雷达卫星技术发展迅速。商业公司如Planet Labs、 DigitalGlobe等纷纷推出具有高性能的SAR卫星，以满足不同用户的需求。同时， 一些国际组织如欧洲航天局也积极参与SAR技术的研究和应用，推动全球SAR技术 的发展。
2、国外现状和趋势
发展历程
1、起源和发展阶段
1、起源和发展阶段
合成孔径雷达卫星技术起源于20世纪50年代，当时美国国防部开始研究雷达 成像技术。到了20世纪70年代，雷达成像技术开始应用于卫星遥感领域。最初的 SAR技术采用机械扫描方式，随后逐渐发展为电子扫描方式。20世纪90年代初， 第一颗商业合成孔径雷达卫星TerraSAR-X成功发射，标志着SAR技术进入商业化 应用阶段。
与此同时，针对SAR系统的干扰方法也在不断发展。常见的SAR干扰技术包括 欺骗式干扰、压制式干扰和复合式干扰等。欺骗式干扰通过向SAR系统发送虚假 信号，使其无法正确解码和成像；压制式干扰则通过干扰SAR系统的接收机或发 射机，降低其信号接收能力；复合式干扰则结合欺骗式和压制式干扰，使SAR系 统无法正常工作。
三、合成孔径雷达发展趋势
3、宽测绘带：合成孔径雷达未来的发展趋势之一是实现大测绘带（SAR）的 覆盖。通过采用先进的信号处理技术和分布式系统，合成孔径雷达将能够实现大 范围的目标探测和地图绘制。
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
)2
)]
§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
合成孔径雷达通俗原理
合成孔径雷达通俗原理合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）是一种利用雷达原理进行成像的技术。
它通过利用合成孔径的方法，实现对地面目标进行高分辨率成像，具有天气无阻、全天候、全天时的优势。
本文将以通俗易懂的方式介绍合成孔径雷达的原理。
合成孔径雷达的原理其实很简单，就像我们拍照一样。
当我们拍摄一个远处的景物时，如果我们站在一个固定的位置上，远处的景物看起来会比较模糊，细节不清晰。
但是如果我们移动一段距离，再拍摄同样的景物，然后将这些照片拼接在一起，就可以得到一张清晰、高分辨率的图片。
合成孔径雷达也是利用了这个原理。
合成孔径雷达的工作原理是通过飞行器或卫星搭载的雷达设备，向地面发射一束微波信号。
当这束微波信号遇到地面上的目标时，会被反射回来。
雷达设备接收到这些反射回来的信号后，会记录下它们的时间和强度。
然而，合成孔径雷达并不仅仅只有一次测量。
它会重复这个过程，不断地向地面发射微波信号，并记录下每一次接收到的反射信号。
这些信号会被组合起来，形成一组复杂的数据。
接下来，这组数据会经过一系列的信号处理和计算。
首先，雷达设备会对数据进行时频处理，将不同时刻接收到的信号进行整理，使它们能够对齐。
然后，雷达设备会对数据进行相位校准，消除由于飞行器或卫星的运动而导致的相位差异。
接着，合成孔径雷达会利用这组校准后的数据进行合成孔径成像。
它会将数据分成小块，并对每一块进行处理。
这个过程类似于我们拍照时对多张照片进行拼接的过程。
合成孔径雷达会将每一块数据进行叠加，形成一张高分辨率的雷达图像。
合成孔径雷达会对图像进行后处理，并进行显示或保存。
这样，我们就可以清晰地看到地面上的目标，包括建筑、地形、水体等。
而且，由于合成孔径雷达的工作原理，它可以在任何时间、任何天气条件下进行成像，不受自然光线的限制。
合成孔径雷达的原理虽然简单，但是它在实际应用中有着广泛的用途。
例如，在地质勘探中，合成孔径雷达可以用来探测地下的矿藏和地层结构；在军事领域，合成孔径雷达可以用来进行目标侦测和情报收集；在环境监测中，合成孔径雷达可以用来监测海洋、冰雪等自然环境的变化。
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 散射中心
合成孔径雷达散射中心合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）是一种利用合成孔径技术进行成像的雷达系统。
在合成孔径雷达中，散射中心是一个重要的概念。
散射中心是指在雷达成像过程中，被探测目标的散射信号中心位置的估计值。
本文将围绕散射中心展开讨论，介绍合成孔径雷达以及其在散射中心估计方面的应用。
合成孔径雷达是一种主动遥感技术，通过向目标发射微波信号并接收目标返回的散射信号，来获取地物的信息。
与其他雷达系统相比，合成孔径雷达具有以下优势：具有高分辨率、全天候、全天时、非侵入性等特点。
其中，高分辨率是合成孔径雷达的重要特性之一，而散射中心的准确估计对于实现高分辨率成像至关重要。
在合成孔径雷达成像中，为了获得高分辨率图像，需要对多个散射信号进行叠加处理。
这就要求对每个散射信号的散射中心进行准确的估计。
散射中心的估计一般通过采用信号处理算法来实现。
常见的算法包括最小二乘法、相关法、相位解调法等。
这些算法根据信号的特点和处理需求，选择合适的方法来估计散射中心。
最小二乘法是一种常用的散射中心估计算法。
该算法通过最小化目标散射信号与参考信号之间的误差来估计散射中心。
在实际应用中，可以通过对目标区域内多个像素点的散射信号进行叠加处理，然后计算叠加后信号与参考信号之间的误差，从而得到散射中心的估计值。
相关法是另一种常见的散射中心估计算法。
该算法通过计算目标散射信号与参考信号的相关系数来估计散射中心。
相关系数越大，表示目标散射信号与参考信号之间的相似度越高，从而可以得到更准确的散射中心估计值。
相位解调法是一种基于信号相位信息的散射中心估计算法。
该算法通过分析目标散射信号的相位信息，来估计散射中心。
相位解调法通常需要利用雷达系统的多普勒频移特性来实现，通过分析目标散射信号的相位变化，可以得到散射中心的估计值。
散射中心的准确估计对于合成孔径雷达成像的精度和可靠性具有重要影响。
准确的散射中心估计可以提高图像的分辨率和对目标细节的分辨能力，从而为后续的目标识别和目标定位提供更可靠的基础。
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，SAR）是一种利用飞行器或卫星上的雷达成像系统，通过合成大孔径的方法来获得高分辨率雷达图像的技术。
它具有对地面目标进行高分辨率成像的能力，能够在夜晚和恶劣天气条件下进行观测，因此在军事侦察、地质勘探、环境监测等领域具有广泛的应用。
合成孔径雷达原理的核心是通过合成大孔径来实现高分辨率成像。
在传统的雷达成像中，天线的物理尺寸决定了雷达分辨率的上限，即分辨率与天线尺寸成正比。
而合成孔径雷达通过利用飞行器或卫星的运动，将多个独立的回波信号进行叠加，从而形成一个相当于物理尺寸远大于实际天线尺寸的“合成孔径”，从而实现了远超过传统雷达的分辨率。
合成孔径雷达的成像原理可以简单地理解为，飞行器或卫星上的雷达发射信号，然后接收回波信号。
通过记录接收到的回波信号，并结合飞行器或卫星的运动轨迹，可以得到一系列不同位置的回波信号数据。
利用这些数据，可以对目标进行高分辨率的成像。
在合成孔径雷达成像过程中，需要进行大量的信号处理和图像处理工作。
首先，需要对接收到的回波信号进行时域和频域的处理，得到目标的反射特性信息。
然后，利用这些信息，结合飞行器或卫星的运动轨迹，进行信号叠加和合成孔径处理，最终得到高分辨率的雷达图像。
合成孔径雷达的成像原理虽然复杂，但其优点是显而易见的。
首先，它具有很高的分辨率，可以实现米级甚至亚米级的成像分辨率，能够清晰地显示地面目标的细节。
其次，由于采用了合成孔径的方法，可以在远距离下实现高分辨率成像，对于一些需要远距离观测的应用具有重要意义。
此外，合成孔径雷达还具有全天候、全天时的观测能力，不受天气和光照条件的限制，因此在一些特殊应用场景下具有独特优势。
总的来说，合成孔径雷达原理是一种利用合成大孔径技术实现高分辨率雷达成像的方法。
通过合成大孔径，可以实现远超传统雷达的分辨率，具有高分辨率、全天候、全天时观测等优点，因此在军事、地质、环境等领域有着广泛的应用前景。
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
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。
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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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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。
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(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:
c 3 108 Rr 25 m 6 2 BR sin q 2 15.55 10 sin( 23 )
D
c Rr 2 BR sin q
BR : Chirp bandwidth
q
R
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
(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.
ห้องสมุดไป่ตู้
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，从而改善分辨率
Sketch Map（示意图）
Azimuth resolution:
R 853000 0.056 / 10 5 km D D R 10 / 2 5 m 2 R
Real Aperture Radar
Synthetic Aperture Radar
(Crimea, Ukraine)
5x14 km pixels
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）
c p / 2 Rr where c velocity of light p length of pulse
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）
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）
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。
D
q
Range（距离）
Rr c p /( 2 sin q ) where c velocity of light p length of pulse
R
Rr
Range Resolution （距离分辨率）
When using pulse compression technique 脉冲压缩技术
Massonnet and Feigl, 1998
4x20 m pixels
~The End~
Thank you!
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 线，对同一地物多次成像
Synthesize the multiple imaging data of a scene to one image。把同一地物的多次成像合成为一幅图像
D
R R / D where R Slant range
q
wavelength
D length of physical antenna Example of ERS1/2 ：
R
R
R 800 km, 0.056m, D 10m, R ~ 4.5 km!!!
Renewed Azimuth Resolution (更新的方位分辨率)
Synthetic aperture radar（合成孔径雷达）
R / D R where R slant range
wavelength D length of synthesize d antenna , generally D R R D