侧视雷达成像
雷达知识科普：成像雷达与分辨率
雷达知识科普：成像雷达与分辨率高分辨成像雷达已成为遥感和军事监视的重要工具。
与低分辨率相比，高分辨率成像可以分辨出更精细的细节，这一点可以非常有效地加以利用。
中等分辨率的雷达传感器只允许探测物体，如飞机，并估计位置和相对速度。
随着沿航迹分辨率（在飞机轨迹方向上）和跨航迹分辨率（垂直于飞机轨迹）的提高，越来越多的物体部分被分开分辨，从而显示出更高水平的细节。
事实上，非常精细的分辨率可以识别或分类一个物体。
本章定义了雷达图像分辨率，并介绍了实现沿航迹高分辨率的方法。
这些组合在一起可以产生高分辨率的2D图像。
如果雷达系统的分辨率比物体的尺寸要小得多，那么它就可以用来制作物体及其结构的散射图或“雷达图像”。
由于雷达发射机的相位相干特性，图像由具有幅值和相位的复数值组成。
一般情况下，图像形成后，将相位值丢弃，并将其大小以灰度图像的形式显示。
这类似于光学照片，尽管有重要的区别，如频率和照明方向。
然而，在雷达图像中，如果分辨率足够高，就可以推断出物体的大小、形状和方向以及更详细的特征。
生成雷达图像的方法与光学相机中使用的方法有很大的不同。
雷达图像的精细分辨率是通过交叉(距离)的精细分辨率(通过宽带雷达传输实现)和通过孔径合成的沿轨迹精细分辨率的结合来实现的。
正如我们所看到的，合成孔径雷达(SAR)已经成为民用和军用遥感领域不可缺少的工具。
1. 如何定义分辨率雷达传感器产生的图像质量主要由分辨距离较近的物体的能力来衡量。
这种能力可以用分辨率差和单元大小来定义。
分辨距离是指在雷达图像中，两个回波面积相等的散射体可被分开并仍可被识别为独立散射体的最小距离。
散射体可能是单个物体，如两架独立的飞机，也可能是单个物体的组成部分，如单个飞机的机头、驾驶舱、发动机、机翼和尾部。
散射体的这种分离通常用跨航迹分量Dr和方位角或沿航迹分量Da （与雷达径向视线成直角的分量）来表示。
1分辨率单元格是一个矩形，其边Dr和Da定义了单元格的大小（图1）。
第五章雷达图像特性及其判读特点
侧视图像与正视图像比例尺比较
➢ 上图A、B、C代表大小相同的地物，它们之间 的距离也相等，分别在近、中和远距离上。它 们相应的地面距离分别为GRA、GRB、GRC。
➢ 侧视图像是直接根据信号的返回时间成像，不 能反映地物间相等的距离和地物本身的相等宽 度，结果使图像比例尺在近距离处比例尺较小 ，远距离处比例尺很大。
➢ 透视缩减与上下位移都与雷达盲区现象相关。
➢ 背向雷达天线的坡面所接收的信号很弱，或者 根本没有信号接收。
➢ 地物A的右侧背向飞机，其坡度又小于俯角， 因而还能得到雷达脉冲的照射。但这种脉冲照 射非常轻微，回波也就很弱，图像比较阴暗。
➢ 地物B的右侧斜坡与俯角平行，得不到雷达脉 冲的照射，雷达天线就接收不到这段时间内的 回波，图像呈黑色（盲区）。
➢ 就在911事件发生之前，科学家们曾对世 贸中心地区的地下结构进行过雷达拍照， 现在它们已经在重建工作中得到了应用， 只是这些图像并不十分清楚。
➢ 费贾尼指出：“对前后两组图像进行对 比可以帮助我们对地下结构的变化加以 了解，对其破坏程度加以评估。”
雷達圖像發現哥倫比亞號遭不 明物體撞
➢ 美國宇航局官員星期六晚說﹐搜索例常雷達樣 品的國防部官員發現﹐太空梭哥倫比亞號執行 任務的第二天納入軌道時附近有一物體的證據。
➢ 由于低角度倾斜照射、不间断的图像覆盖、以 及次要细节的消除等，雷达图像对线性形迹大 为增强。
➢ (1) 对地面的倾斜照射产生了图像明暗效应， 从而增强了断层和破碎带的显示。雷达天线垂 直于线性形迹的地方，阴影和明亮部分最明显。
➢ (2) 雷达图像在抑制次要细节方面有特殊的效 果。其小比例尺、大面积、低分辨力单元本身， 正像一种信息过滤器，滤去了地物噪声的高频 率空间细节，而航空像片的高分辨力，则记录 了地被细部，从而掩盖了其下伏的地质形迹。
微波遥感的种类
总结词
微波辐射计是被动微波遥感的主要设备之一，用于测量地球表面或大气层中的微 波辐射能量。
详细描述
微波辐射计通过接收来自地球表面或大气层的微波辐射，经过处理和分析，能够 获取有关地表覆盖、土壤湿度、植被生长状况、云层结构等信息。这些信息对于 气象预报、农业监测、环境评估等领域具有重要意义。
微波散射计
VS
对于某些特定目标，如军事侦察、夜 间交通监测等应用场景，微波遥感具 有独特的优势。
对植被、土壤和水体的敏感度
微波遥感能够敏感地感知植被、土壤和水体的介电常数和含 水量等参数变化。
在农业、环境监测等领域，微波遥感可以用于评估作物长势 、土壤湿度和地表水体变化等情况。
05
微波遥感的未来发展
高频和超高频微波遥感技术
04
微波遥感的特点与优势
对云层和恶劣天气的穿透能力
微波波长较长，能够穿透云层和恶劣 天气，获取到被遮挡的目标信息。
在气象预报、灾害监测等领域具有重 要应用价值，能够实时获取地面目标 的情况。
获取全天候、全天时数据的能力
微波遥感不受光照条件限制，可以在 白天和夜晚进行观测，获取全天候、 全天时的数据。
多频段和多模式微波遥感技术
多频段和多模式微波遥感技术能够提供更全面 的地面信息，包括土壤湿度、地下水分布等， 有助于提高遥感监测的全面性和准确性。
多频段和多模式微波遥感技术能够实现不同频 段和模式的组合，提高遥感监测的灵活性和适 应性，满足不同应用需求。
多频段和多模式微波遥感技术需要解决不同频 段和模式之间的干扰问题，提高信号的稳定性 和可靠性。
气象参数反演
微波遥感能够通过测量大气中的水汽 、云雨等气象参数，反演得到温度、 湿度、风速等气象信息，为气象预报 提供重要数据。
侧视雷达的工作原理
侧视雷达的工作原理侧视雷达是一种常见的用于车辆辅助驾驶系统的传感器。
它通过无线电波来感知周围的环境，能够准确地检测到距离、速度和方向等信息，为驾驶员提供准确的车辆周围情况。
侧视雷达的工作原理基于雷达技术，下面将详细介绍其工作原理。
侧视雷达采用了微波雷达技术，它利用电磁波的传播特性来测量目标物体的距离和方向。
雷达系统由三个主要组件组成：发射器、接收器和信号处理器。
发射器会发射一束无线电波，这些无线电波会沿着特定的方向传播。
当无线电波遇到障碍物时，它们会发生反射。
接收器会接收到这些反射波，并将其转化为电信号。
在侧视雷达中，使用了多普勒效应来检测物体的速度。
当无线电波被反射回来时，它们的频率会发生变化。
如果物体靠近雷达系统，反射波的频率会增加；相反，如果物体远离雷达系统，反射波的频率会减小。
通过测量这种频率变化，侧视雷达可以准确地计算出目标物体的相对速度。
然而，侧视雷达并不仅仅是测量距离和速度。
它还能够确定目标物体的方向，以及目标物体与车辆的相对位置。
这是通过接收器中的多个天线来实现的。
雷达系统会改变天线的方向，从而让雷达波束扫描整个区域。
通过识别反射波的方向，侧视雷达可以确定目标物体相对于车辆的位置。
侧视雷达还具有抗干扰能力和高精度的特点。
它可以通过滤波算法来减少环境干扰，从而提高信号的准确性。
侧视雷达可以在不同的天气条件下正常工作，如雨雪等。
这使得它成为一种可靠的车辆辅助系统。
侧视雷达在车辆的辅助驾驶系统中发挥着重要作用。
它可以帮助驾驶员识别盲点区域内的障碍物，并提供警告信号。
这对于减少交通事故和提高驾驶安全性至关重要。
侧视雷达还可以实现自动泊车、自动刹车等功能，提供更加智能和便捷的驾驶体验。
总结起来，侧视雷达是一种利用微波雷达技术来感知车辆周围环境的传感器。
它通过发送和接收无线电波来测量目标物体的距离、速度和方向，具有高度的精确性和可靠性。
侧视雷达在车辆辅助驾驶系统中起到至关重要的作用，提高了驾驶的安全性和舒适性。
雷达成像仪(二)
相干雷达（INSAR）
INSAR就是利用SAR在平行轨道上对同 一地区获取两幅（或两幅以上）的单视复数影 像来形成干涉，进而得到该地区的三维地表信 息。
该方法充分利用了雷达回波信号所携带的 相位信息，获得同一区域的重复观测数据（复 数影像对），综合起来形成干涉，得到相应的 相位差，结合观测平台的轨道参数等提取高程 信息。
另一方面微波在物体内会产生体 散射，因此能将地下的一些状况反 映出来
Cosmo-SkyMed高分辨率雷达图像
4 SAR获取地面高程信息的方法
（1） 包括 雷达摄影测量技术Radargrammetry （即：StereoSAR） 雷达坡度测量Radarclinometry （即：shape from shading）
例：stereoSAR方法选用加拿大的Radarsat
误差：在平坦地区，精度约为20m左右(使用精 细模式可以得到的DEM精度略大于12M，使 用标准模式影像略大于20M)；在山区，精度 明显降低,一般为30M以上。
（2）将SAR两次或者多次观测的数据进行干涉 处理，利用相位信息提取地面高程信息，这就 是目前的热点——INSAR；
例如：ERS-1/2/ ENVISAT组合
பைடு நூலகம்
相干雷达（INSAR）
亮度图象
相位图象
相干雷达（INSAR）
雷达图像信号：亮度+相位
复雷达图像： S(x, y) R(x, y) j I (x, y) A(x, y) exp( j)
亮度图像
相位图像
相干雷达（INSAR）
微波遥感和成像侧视雷达工作基本原理
微波遥感和成像侧视雷达工作基本原理概述微波遥感和成像侧视雷达是两种常用的遥感技术，它们通过利用微波的特性来获取地球表面信息。
本文将介绍微波遥感和成像侧视雷达的工作基本原理。
一、微波遥感的工作原理微波遥感是利用微波信号对地球物体和环境进行探测和测量的一种技术。
微波遥感系统由微波源、发射器、接收器和数据处理系统等组成。
1. 微波源微波源是产生微波信号的装置，常见的有微波发射机、毫米波源等。
微波源将电能转化为微波能量，并通过天线辐射出去。
2. 发射器发射器是将微波信号传输到目标物体的装置。
它可以调节微波信号的频率、幅度和极化等参数，并将微波信号辐射出去。
3. 接收器接收器是接收由目标物体反射回来的微波信号的装置。
它可以接收微波信号的幅度、相位和极化等信息。
4. 数据处理系统数据处理系统对接收到的微波信号进行处理和分析，从中提取出地球物体的特征信息。
常见的处理方法有滤波、解调、调幅和解调等。
二、成像侧视雷达的工作原理成像侧视雷达（InSAR）是一种利用雷达波束和合成孔径雷达（SAR）数据生成地表高程和表面形变等信息的技术。
1. SAR数据采集SAR是一种全天候、全时序、全天时的遥感技术。
它通过发射和接收脉冲雷达波束，测量地表物体的反射回波。
2. SAR数据处理SAR数据处理主要包括预处理、图像生成和解译等步骤。
预处理用于去除图像中的噪声和干扰，图像生成则是从原始数据中合成出高质量的成像结果。
3. 多幅SAR图像融合成像侧视雷达通过将多幅SAR图像进行融合，可以获取地表高程和形变等信息。
这是通过计算不同时间和角度下的雷达干涉图生成的。
4. 数据解译融合后的数据可以利用地表参考点进行几何校正和高程校正，进而得到具体的地表高程和形变等信息。
总结微波遥感和成像侧视雷达是两种常用的遥感技术，它们利用微波信号对地球物体和环境进行探测和测量。
微波遥感通过微波源、发射器、接收器和数据处理系统等装置，获得地球物体的特征信息。
sar 侧视成像原理
SAR 侧视成像原理1. 简介合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）是一种利用雷达技术进行成像的遥感技术。
与光学遥感技术不同，SAR可以在任何天气条件下进行观测，并且可以提供高分辨率的图像。
SAR的侧视成像原理是SAR技术的核心，通过对雷达信号的处理和合成，实现了高分辨率的侧视成像。
2. SAR 基本原理SAR利用雷达原理，发射脉冲信号并接收回波信号，通过对回波信号的处理得到目标的信息。
与传统雷达不同的是，SAR在接收回波信号时，利用了目标和雷达之间的相对运动，通过合成孔径的方式来提高图像的分辨率。
SAR的基本原理如下： 1. 雷达发射脉冲信号。
2. 脉冲信号经过天线发射出去，形成一个波束。
3. 脉冲信号遇到目标时，部分能量被目标反射回来，形成回波信号。
4. 回波信号被接收天线接收到，并送入接收机。
5. 接收机将回波信号进行放大和滤波处理。
6. 处理后的回波信号被送入回波处理器。
7. 回波处理器对回波信号进行时域或频域处理，得到目标的散射特性。
8. 得到的散射特性经过处理和合成，形成高分辨率的二维图像。
3. SAR 侧视成像原理SAR的侧视成像原理是通过合成孔径的方式，利用雷达与目标之间的相对运动，实现高分辨率的侧视成像。
3.1 合成孔径合成孔径是SAR的核心概念，它是通过对雷达信号的多次接收和处理，实现了高分辨率的成像。
合成孔径的基本原理是利用目标和雷达之间的相对运动，合成一个大孔径的效果，从而提高了分辨率。
在传统雷达成像中，天线的孔径大小是固定的，由天线的物理尺寸决定。
而在SAR 中，通过对雷达信号进行多次接收和处理，可以实现一个远远大于天线实际尺寸的合成孔径。
合成孔径的大小取决于雷达与目标之间的相对运动距离。
3.2 相对运动SAR成像的关键是雷达与目标之间的相对运动。
相对运动可以通过雷达平台的运动和目标的运动实现。
在雷达平台运动方面，可以通过航天器、飞机、卫星等载体来实现。
雷达的天线就像蝙蝠的什么东西
雷达的天线就像蝙蝠的什么东西
所就像是)雷达影像是指由主动式成像雷达系统获取的连续条带扫描
影像。
如侧视雷达影像。
是通过雷达天线发射微波波束对地面进行扫描，
再接收反射回来的回波信号，经信息处理在胶片上记录成像的。
真实孔径
雷达影像，受雷达天线尺寸限制，其方位分辨率较低。
合成孔径雷达影像，采用合成孔径和相干信号处理技术，影像方位分辨率大大提高。
雷达影像
具有类似于低太阳照射角摄影像片所产生的阴影效应，对微地形起伏有良
好的影像特征，但对大的负向地形区，则发生雷达盲区，使盲区内地物影
像缺失。
其几何关系与常规航空像片或被动式扫描影像不同。
如侧视雷达
影像属斜距投影类型，即位于天线发射出的同一个波前球面上所有地物点，均成像于同一点。
因地物高差引起的像点位移（畸变），亦与中心投影航
空像片在方向上正好相反，且地物离天线越远，其受地形起伏影响越小。
故利用雷达影像进行立体观察时，应调换左右像片位置，以免看成反立体。
侧视雷达影像色调，取决于地物对微波的后向散射强度，并受地物表面粗
糙度、土壤导电特性、微波波长、极化类型以及回波入射角等因素综合影响。
故不能照搬常规航空像片判读标志概念来理解雷达影像的信息特征。
所以雷达的天线就像是蝙蝠的(嘴巴)。
雷达成像技术研究及其应用
雷达成像技术研究及其应用雷达是能够探测、定位、跟踪和识别目标的一种电子设备。
雷达技术在许多领域拥有广泛的应用，如气象、军事、导航、飞行器、地质勘探等等。
其中，雷达成像技术作为雷达技术的重要分支，发挥了极其重要的作用。
本文将重点探讨雷达成像技术的研究及其应用。
一、雷达成像技术的研究雷达成像技术是一种利用雷达探测的电磁波反射信号，获取地面物体的内部结构和边缘轮廓的一种技术。
雷达成像技术最早应用于军事领域，随着科技的不断进步，其应用范围也越来越广泛。
雷达成像技术是以目标反射的电磁波为基础，利用电磁波的波动性质，测量和分析目标的空间分布特征，获得高分辨率的成像信息。
对于雷达成像技术的研究，主要分为两个方面：第一个方面是研究成像算法，第二个方面是研究成像设备。
其中，成像算法通常分为时域算法和频域算法。
时域算法又分为脉冲压缩成像算法和基于傅里叶变换算法的成像算法。
而频域算法则分布为基于波前重建算法和基于合成孔径雷达算法的成像算法。
在成像设备方面，目前主要有卫星雷达、飞机雷达、舰船雷达、探地雷达等。
卫星雷达主要用于遥感和环境监测，可以为地球观测提供重要数据；飞机雷达主要用于飞行器导航和监测；而舰船雷达则用于海上防御和导航；探地雷达则用于地质勘探和探测物源等领域。
不同类型的雷达设备有不同的技术指标要求。
二、雷达成像技术的应用雷达成像技术在许多领域都有广泛的应用，下面主要介绍其在军事、地质勘探和医学领域的应用。
1、军事领域在军事领域，雷达成像技术是一种非常重要的侦察手段。
通过雷达成像技术，可以实现对远距离目标进行探测和定位，进而实现有效的监视和打击目标。
尤其在对隐形战斗机、导弹和舰艇等难以直接侦查的目标进行监视时，雷达成像技术更具有优势。
2、地质勘探地质勘探是雷达成像技术的一个重要应用领域。
利用雷达成像技术可以探测到地下深层信息，有助于研究地质构造和岩石内部结构。
在石油勘探、煤炭勘探和矿产勘探等领域，雷达成像技术都有非常重要的作用。
遥感图像判绘 侧视雷达成像(讲课)
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02
侧视雷达成像原理
侧视雷达成像的基本概念
侧视雷达成像
指利用雷达设备从飞机或卫星等 平台上向地面发射电磁波，并接 收反射回来的回波，通过分析回 波信号获取地面目标信息的一种
遥感技术。
雷达波
通常采用微波波段的电磁波，具 有较好的穿透能力和抗干扰能力。
分辨率
指雷达能够区分地面目标的最小 距离或最小面积，分辨率越高，
获取的目标信息越详细。
侧视雷达成像的原理与技术
发射与接收
信号处理
雷达设备通过天线向特定方向发射电磁波 ，遇到地面目标后反射回雷达接收机，经 过处理得到回波信号。
对回波信号进行放大、滤波、解调等处理 ，提取出目标信息。
成像方式
多普勒效应
根据处理后的信号进行图像重构，形成雷 达图像。
利用多普勒效应可以获取地面目标的移动 速度和方向信息。
穿透性增强
雷达波具有较好的穿透性，未来侧视雷达成像技术将进一步增强对 不同介质和环境的穿透能力，实现对隐蔽目标的探测。
遥感图像判绘与侧视雷达成像的交叉学科发展
01
遥感与地理信息系统 结合
遥感图像判绘与侧视雷达成像技术将进 一步与地理信息系统（GIS）结合，实 现空间数据的采集、处理、分析和可视 化的一体化。
遥感图像判绘的挑战
遥感影像的分辨率、光谱特征、阴影和噪声等因素可能影响判绘的准确性和可靠性，需要 不断优化判绘方法和提高遥感影像质量。
侧视雷达成像实例
侧视雷达成像概述
侧视雷达成像是一种利用雷达信 号探测地表物体的技术，具有穿 透性强、全天候、全地形覆盖等 优点。
微波遥感和成像侧视雷达工作基本原理
微波遥感和成像侧视雷达工作基本原理微波遥感和成像侧视雷达（SAR）是现代遥感技术中常用的两种手段。
微波遥感利用微波辐射与地球表面的相互作用来获取地表信息，而SAR则是通过侧视雷达传感器获取地表高分辨率的图像。
本文将重点介绍微波遥感和SAR的工作原理。
一、微波遥感的工作原理微波遥感利用微波辐射与地球表面的相互作用来获取地表信息。
微波辐射是一种电磁波辐射，它在遥感中起到传感和信息获取的作用。
微波辐射的频率通常处于0.1 GHz到100 GHz之间，波长在米到厘米量级。
微波遥感在地球观测中的应用非常广泛，包括农业、林业、海洋、城市规划、气象预报等领域。
微波遥感可以穿透云层和大气，不受光学遥感中云层、雾霾等因素的限制，因此在一些特殊气象条件下有着明显的优势。
微波遥感主要利用微波辐射与地表的反射、散射、发射等作用来获取地表信息。
反射是指微波辐射射到地表后一部分被地表反射回来；散射是指微波辐射经过地表后被地表非均匀分布的目标散射回来；发射是指地表目标吸收微波辐射后再发射出来。
通过微波辐射与地表的相互作用，可以获取地表的物理和化学性质的信息，如植被的水分含量、土壤的湿度、冰雪的厚度等。
二、成像侧视雷达（SAR）的工作原理成像侧视雷达（SAR）是一种利用雷达技术获取地表高分辨率图像的遥感手段。
与传统雷达不同，SAR可以利用飞行平台上的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar）传感器进行高精度成像。
SAR的工作原理是通过向地表发射微波脉冲，然后接收并记录反射回来的微波信号。
SAR的传感器不仅可以测量微波信号的强度，还可以获取其相位信息。
通过记录不同时刻接收到的信号，可以对信号进行合成处理，从而形成一幅高分辨率的地表图像。
SAR的成像原理与光学相机类似，都是通过获取目标反射或散射的信号来获得图像。
不同的是，SAR利用微波辐射而不是可见光，在夜晚或云层密布的情况下仍然能够进行观测。
SAR在地表观测中具有很高的分辨率和穿透性能，可以获取地表物体的微小变化，如地表高度、地表形态等。
机载侧视雷达的工作原理
机载侧视雷达的工作原理
机载侧视雷达是一种用于飞行器导航和障碍物避免的雷达系统。
它的工作原理是利用雷达波束扫描侧向地面，以获取关于飞行器周围环境的信息。
具体的工作原理如下：
1. 发射：雷达系统发射窄束宽度的电磁波信号，通常是微波或毫米波。
2. 接收：当电磁波信号与地面或障碍物相互作用时，它会发生散射、反射和折射。
雷达系统接收到经过散射后的回波信号。
3. 处理：接收到的回波信号会经过信号处理，通过分析回波的特征，例如回波能量、时间延迟和频率变化等，来提取环境信息。
4. 显示：处理后的数据会被传输到驾驶舱内，通过显示器上的图像或视觉警告来提供导航和障碍物避免的相关信息。
机载侧视雷达通过连续扫描地面和障碍物，可以为飞行器提供实时的地形、地貌、建筑物等环境信息。
这对于飞行器的导航、飞行路径规划和避免障碍物非常重要，尤其是在低空飞行或复杂地形条件下的飞行中。
侧视雷达介绍
u n
二.极化对图像的影响 极化是微波的一个突出特点, 极化状况不同图像中的信息状 况也不同.在解译一幅微波图 像以前,应该知道极化性质. 图7.5和图7.18都是真实孔径侧 视航空雷达(SLAR)的不同极 化影像.图7.5(a)是同极化HH影 像(b)是交叉极化HV影像, 飞行方向向北.比较(a)和 (b),最明显的差异是HH图 像的反差明显高于HV图像,信 息量也丰富.例如:(a)图中 左上部分的山脉,坡向朝北的 亮度明显高于坡向朝南的部 分.东边中部的湖泊及图中的 河流非常暗而且清晰,而这些 信息在(b)图中就减少很多. 但是,并不是HH极化和HV极 化图像的差异都是一样的.不 同的图像,由于其它条件的不 同,效果也不相同.图7.18就与 图7.5不同.尽管都是真实孔径 K波段
u n
SEASAT—1是近极地轨道卫星,离地面800Km,每36个小时绕地一周,使用L波段 (23.5cm)HH极化的侧视雷达系统,视角20°~26°,覆盖100Km宽,方位分辨率和距 离分辨率在前后左右方向均为25m.这一系统可以覆盖全球海洋的95%,具有良好的 应用前景.只可惜由于能源系统的问题,只获得了99天的数据资料.尽管如此, Seasat—1在海洋卫星历史上的贡献是非常大的.
利用微波探测海洋状况是非常有效的.主要针对海洋研究的卫星是海洋卫星.海洋卫 星系列中的第一颗是1978年6月27日发射的SEASAT—1,最初的目的是全球表面波和 极地海冰条件的监测,但得到图像后却发现了许多海洋和大气现象的光谱特征,例 如:内波,涡流,暴风,降雨以及海洋测量特征等.同时海洋卫星对陆地的覆盖部分 也显示了地质,水资源,土地覆盖制图,农业评价和其它相关的土地应用前景.
u n
这颗卫星的轨道特点与一般的极轨卫星类似,是与太阳同步卫星,中高度,轨道倾角 98.6°,因此可以覆盖几乎南北纬81°之间的广大地区,其重复观察周期是24天.虽然 轨道重复周期是24天,但通过选择工作模式,控制成像幅宽,可每天覆盖北极地区 (73°N以北),约3天可覆盖整个加拿大,也可为某些用户提供7天的重复观测.卫星的 合成孔径雷达有很强的工作能力和数据处理能力,在每一轨道期间(约101分钟)最多观 测时间是28分钟,一般是连续观测15分钟.合成孔径雷达有5种工作模式,用户可根据 不同需要提出要求,通过地面控制指令改变扫描幅宽和分辨率来满足用户要求.与一 般可见光和近红外传感器不同之处在于,雷达可以全天候工作,因此无论升段和降段 都可以接收数据.由于天线是侧视方向发射雷达,所以当在卫星升段时向东观察接收 数据,而卫星降段时则是向西观察同样可以接收数据.研究表明,双频多极化的合成 孔径雷达数据应用范围很广,例如C频段和X频段有很好的相关特性, 而C频段和L频 段能提供很好的信息组合.许多应用需要双频雷达数据(如陆地观测),交叉极化数据和 光学与雷达合成数据,尤其是农作物估产与生长监测;海岸带监测;海冰监测;以及 测绘和其他调查工作等. Radarsat的综合孔径雷达系统(SAR)采用C波段(5.6cm) HH极化.它的最突出的优点是该系统有可变的波束选择方式,包括多种地面刈幅 (Swath width),分辨率,视角等.还有宽波束的扫描"ScanSAR"方式,在数据收集 时,可以使用二个或三个或四个单波束观测,表7.6和图7.22对比阅读可以了解Radarsat 的各种波束方式,包括标准波束,宽幅波束,高分辨波束,高入射扩展幅,低入射扩 展幅,窄扫描"ScanSAR"和宽扫描"ScanSAR"的含义和各种不同的参数,其中表7.6中的 分辨率只是一个近似数值.实际上距离向和方位向的分辨率值是不同的,并且距离分 辨率的大小随着视角的不同,即距卫星的距离不同而变化. Radarsat有多种波束和多种分辨率,最高可达的8m分辨率,这为雷达卫星探测更广 泛的应用开拓了光明的前景,利用多角度可以实现立体观测,高分辨率可以分辨目标
侧视雷达成像
❖ SEASAT 卫星
• 发射时间: 1978.6.28 • 第一个星载 SAR 系统 • 运行 105 天 • 用于地球海洋遥感探测 • 以 110 Mbits/S获取
数据
洛杉机地区 SEASAT 图像, 1978
SEASAT Image of Death Valley, 1978
Shuttle Imaging Radar
1956年秋天，美国密执安大学首先完成了机载合成孔 径雷达原型样机的研制，并于1957年8月的第五次试验 飞行中取得成功； 1959年秋天，第一架正式试验样机研制成功，并于 1960年4月向全世界公布了这一成果； 1978年美国成功地在Seasat-1搭载了第一个SAR系统， 它在轨运行了100天，获得了大量的人类从未获得过的 海洋、地质和地形方面的信息； 1981年11月首次利用哥伦比亚航天飞机搭载SAR系统 SIR-A进行实验； 1984年10月又进行了航天飞机搭载SIR-B的实验，SIRA和SIR-B系统提供了大量的地面雷达数据，为SAR的应 用提供了丰富的资料。
卫星名称 发射时间
国家 轨道高度 工作波段
极化 天线尺寸
入射角 分辨率
幅宽 遥感应用
ERS-1/2
JERS-1
Almaz-1
SIR-C/X-SAR
1991.7.17 1995.4.21
欧空局
1992.2.11 日本
1991.3.31 前苏联
1994，1996 美、德、意
785公里 C
568公里 L
分辨率10-100m 工作波段：C 极化方式： HH 侧视角：20-50° 工作时间：1995-
现在
纽约世贸中心被进攻前RADARSAT-1图像（1999.6.8）
华北理工微波遥感课件第3章 侧视雷达图像的特点
就是在一个像素所对应的地块内比较小的独立地物目标。
33
二、地物目标的几种类型
•
硬目标是那种既不占有相当面积，又不限制在
分辩单元之内的地物，其回波信号在图像上往往表现为一
系列亮点或一定形状的亮线。
34
三、影响雷达图像色调的因素
• 雷达图像中提取信息的主要依据是图像灰 度及纹理。 • 雷达图像的灰度是地物目标后向散射回波 强度的表现形式。 • 地物目标后向散射通常以雷达后向散射截
第三章 侧视雷达图像的特点
• 本章以讨论雷达图像为主，同时也简要介绍微波辐射计图 像。
• 知识点：雷达图像的几何特点，影响地物回波强度的因素 和典型地物回波的特点
1
主要内容
第一节 侧视雷达图像参数 第二节 侧视雷达图像的几何特点 第三节 侧视雷达图像的信息特点 第四节 典型地物的散射特性 第五节 典型地物的亮度温度
• 1、表面粗糙度的影响
•
此处的表面粗糙度指的是小尺度的粗糙度，即
尺度比分辩单元的尺寸要小得多的地物表面粗糙度。
Ss h / sin : 俯角
27
28
29
第三节 侧视雷达图像的信息特点
•
侧视雷达图像上的信息是地物目标对于雷达波
束的反应，而且主要是地物目标后向散射形成的图像信息，
即朝向雷达天线的那部分被散射的电磁波形成的图像信息。
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• 一、地物目标对雷达波束的几种不同反应
•
一般说来，地物目标在被雷达波束照射后，可
解译图像。主要有：斜距显示的近距离压缩、侧视雷达图像的透 视收缩和叠掩、雷达阴影。
6
• 一、斜距显示的近距离压缩
•
雷达图像中平行飞行航线的方向称为方位向或航迹向，
雷达探测成像原理
雷达探测成像原理雷达探测成像原理是利用雷达技术来获取目标物体的空间位置和形态信息的一种方法。
雷达探测成像主要依靠雷达回波信号的时间延迟、幅度和相位信息来反映目标物体的距离、速度及散射特性。
雷达系统通过发射一束电磁波（通常是微波或毫米波）来照射目标物体，然后接收目标物体散射回来的电磁波。
发射的电磁波在传播过程中遇到目标物体后会发生反射、绕射和散射等现象，而这些散射回来的电磁波就是雷达回波信号。
雷达系统通过接收雷达回波信号，并经过合适的信号处理分析，可以提取出目标物体与雷达之间的距离、速度等信息。
具体的成像过程一般可以分为以下几个步骤：1. 发射信号：雷达系统向目标物体发射一束电磁波；2. 接收回波信号：雷达系统接收目标物体散射回来的电磁波，这些电磁波就是回波信号；3. 信号处理：通过对回波信号进行时域和频域的信号处理，可以提取出目标物体的距离、速度等信息；4. 显示成像：将处理后的数据进行可视化处理，以生成目标物体的成像图像。
在实际应用中，雷达能够实现高分辨率的成像主要归功于以下几个原因：1. 雷达系统的高频率：高频率的电磁波有较短的波长，使得雷达能够探测到较小尺寸的目标物体；2. 天线的高增益：天线的高增益能够提高回波信号的接收效果，增强目标物体的检测能力；3. 高速信号处理器：现代雷达系统配备了高速信号处理器，能够实时地对回波信号进行处理和分析，加快成像速度和提高图像质量；4. 多普勒效应：利用多普勒频移可以判断目标物体的速度信息，从而实现速度与位置的同时成像；5. 多脉冲雷达：采用多脉冲技术可以提高雷达的距离分辨率，使得雷达能够分辨距离很近的目标物体。
总结起来，雷达探测成像利用雷达回波信号的时间延迟、幅度和相位信息来获取目标物体的空间位置和形态信息。
通过合适的信号处理和成像方法，雷达能够在各种环境下实现高分辨率、高灵敏度的目标成像。
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300-360 公里
S
250公里 L、C、X
VV 10×10米
23º
HH 12×2.2米
35º
HH 15×1.5米 20º—70º
HH、HV、VH、VV （L、C）、VV（X）
12×2.9米(L) 12×0.75米(C) 12×0.4米(X)
20º—55º
6~30米
18米
10~15米
25/10~30米
雷达是利用目标对电磁波的反射或散射现象来发现目 标并测定其位置的。飞机、导弹 、人造卫星、各种舰 艇、车辆、兵器、炮弹以及建筑物、山川、云雨等等， 都可能作为雷达的探测目标。
一、雷达简介
主动式遥感器，使用微波波段，发射波长1-1000mm
特点：全天候、全天时；地面分辨率高；几何关系 复杂。
雷达测量的几个方面
❖航天飞机成像雷达 SIR-B
• 由 SIR-A 改进 • 搭载在挑战号航天飞机，
1984.10
• 检验 L 波段在以下方面的 探测能力：
- 土壤湿度
- 地质结构和岩石特征
- 海洋波浪谱
• 安装了变侧视角的可移动天 线
Jet Propulsion Laboratory
❖ SIR-C, 1994.4 飞行
❖ SEASAT 卫星
• 发射时间: 1978.6.28 • 第一个星载 SAR 系统 • 运行 105 天 • 用于地球海洋遥感探测 • 以 110 Mbits/S获取
数据
洛杉机地区 SEASAT 图像, 1978
SEASAT Image of Death Valley, 1978
Shuttle Imaging Radar
分辨率10-100m 工作波段：C 极化方式： HH 侧视角：20-50° 工作时间：1995-
现在
纽约世贸中心被进攻前RADARSAT-1图像（1999.6.8）
纽约世贸中心被进攻后RADARSAT-1图像（2001.9.13）
SAR现状和发展趋势
国外研究现状
20世纪90年代以来SAR技术得到很大发展，获 取了大量数据：
❖ 航天飞机成像雷达 SIR-A
• 由 SEASAT 剩余部件建成 • 搭载在哥伦比亚航天飞机上，
1981.11 • 主要应用于地质探测 • 验证了 L 波段对干旱沙地
具有几米的穿透能力。 • 在二天内获取超过1千万平
方公里的地表SAR图像。
苏丹西北部撒哈拉沙 漠SIR-A 1981年11月 影像，彩色部分为 Landsat影像。由于干 燥沙漠介电常数较小， SAR能穿透地表，发现 沙漠地表下面有古河 床。
JERS - 1
• 发射时间：1992.2.11 • 轨道倾角：98.5° • 轨道高度：568 km • 侧 视 角：35° • 刈 幅 宽：75 km • 波 长：23 cm • 工作波段：L • 极化方式：HH • 分 辨 率：18 m • 国 家：日本
冰川上的火山口
❖ RADARSAT
发展趋势：
发展小卫星并组网，形成小卫星星座：美国正 在筹划着太空遥感侦察卫星星座计划。即“发 现者2”星座计划。1998年美国国家侦察局又 提出了下一代成像侦察卫星星座及其相关的地 面控制与处理计划—“未来影像体系结构 （FIA）”计划，计划星座将由数量更多(12－ 24颗)、体积更小、能力更强的新型遥感侦察 卫星组成；
• 全新的SAR系统，工作在 L、 C和 X 波段 • 从1994.4.9 工作 11 天
- 获得了65小时数据 - 探测了6,600万平方公里 - 数据量为：47 TB • 重点对19个不同类型地区进行成像 • 第一次获取了同波段不同极化的图像 - HH, VV, HV, VH
❖ SIR-C, 1994.9 飞行
提高分辨率、增加幅宽：有的机载雷达分辨率 已达0.1米；
SAR现状和发展趋势
多波段、多极化、多模式：如美国的对地观测 系统（EOS）具有L、C、X三种波段和四种极化 方式；双天线INSAR系统；
小型化、轻型化；
最后要特别提出的是，新的遥感卫星的轨道站 定位精度显著的提高，已经从公里量级提高到 百米以内，而且还有进一步提高的趋势，这主 要得益于GPS的应用，由于SAR图像特殊的构像 原理，轨道站定位精度的提高对于SAR图像定 位最为有利。
卫星名称 发射时间
国家 轨道高度 工作波段
极化 天线尺寸
入射角 分辨率
幅宽 遥感应用
ERS-1/2
JERS-1
Almaz-1
SIR-C/X-SAR
1991.7.17 1995.4.21
欧空局
1992.2.11 日本
1991.3.31 前苏联
1994，1996 美、德、意
785公里 C
568公里 L
雷达的应用
军 用
1、预警雷达（超远程雷达） 2、搜索和警戒雷达 3、引导指挥雷达（监视雷达） 4、火控雷达 5、制导雷达 6、战场监视雷达 7、机载雷达 8、无线电测高仪 9、雷达引信
雷达的应用
民 用
1、气象雷达 2、航行管制(空中交通)雷达 3、宇宙航行用雷达 4、遥感设备
二、SAR发展简史
标
噪声
接收机
R
信号 处理机
显示器
雷达发射机的主要质量指标
1、工作频率或波段； 2、输出功率； 3、总效率；
发射机的总效率是指发射机的输出 功率与它的输入总功率之比； 4、信号的稳定度或频谱纯度； 5、信号形式(调制形式)。
接收机的回波信息
接收机接收的雷达回波含有多种信息： 目标与雷达的方位、距离，雷达与目 标的相对速度、目标的反射特性。
1、目标斜距的测量 2、目标角位置的测量 3、相对速度的测量 4、目标尺寸和形状
（1）目标斜距的测量
R 1 Ct 2
（2）目标角位置的测量
目标角位置指方位角或仰角。测量这两个角位 置基本上都是利用天线的方向性来实现的。
角坐标测量原理：雷达天线将电磁能量汇集在 窄波束内，当天线波束轴对准目标时，回波信 号最强，当目标偏离天线波束轴时回波信号减 弱。根据接收回波最强时的天线波束指向，就 可确定目标的方向，这就是角坐标测量的基本 原理。
雷达方程
目标的回波功率为：
Pr
PtGAc 4R2 2
Pt G2 2
4 3 R4
Part2 侧视雷达成像
真实孔径雷达(RAR) 合成孔径雷达(SAR)
侧视雷达（side-looking radar，SLR） 机载侧视雷达（side-looking airborne radar，SLAR）
100公里
海洋资源 调查、干
涉测量
75公里
地球资源 调查、灾 情监测
350公里
海洋、地 质、制图
10—70公里 15—45公里
地球资源、环境变 化、极化性能、干
涉测量
RadarSat 1995.11.28
加拿大 798公里
C HH
15×1.5米
10º—60º 8~100米 45—5002v
式中fd 为多普勒频移，单位为Hz，v为雷达与目标之 间的径向速度，λ为载波波长。当目标向着雷达运
动时，v>0，回波载频提高，反之，v<0，回波载频
降低。雷达只要能够测量出回波信号的多普勒频移
fd就可以确定目标与雷达站之间的相对速度。
（4）目标尺寸和形状
如果雷达测量具有足够高的分辨力，就可以 提供目标尺寸的测量。由于许多目标的尺寸 在数十米量级，因而雷达分辨能力应为数米 或更小。
波
（1）金属——硬目标强 （2）反射面方向——向天线强
形成影像
（3）平滑镜面反射——回波弱
（4）反射面性质——草地弱
（5）阴影——无反射
2、地面分辨率
➢ 距离分辨率
在距离方向上能分辨的最小目标 标的尺寸
➢ 方位分辨率
距离分辨率
为什么斜距分辨率是脉冲宽度的一半？
雷达遥感
河南理工大学测绘学院
Part1 雷达概述
一、雷达简介 二、SAR发展简史 三、侧视雷达的一般结构
一、雷达简介
雷达是英文 Radar的音译，源于 Radio Detection And Ranging的缩写，原意是无线电探测和测距。即用 无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置。因此 雷达也称为无线电定位。随着雷达技术的发展，雷达 的任务不仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且还 包括测量目标的速度，以及从目标回波中获取更多有 关目标的信息。
一、真实孔径侧视雷达
Real Aperture Side-looking Radar
方位向：平台行进方向
距离向：平台侧向
接收机
天线
距离方向
CRT
脉冲宽度
反 射 强 方位方向 度
波束宽度
时间
1、成像过程
侧面天线 发射窄脉冲 地物反射 天线收集
放
收集顺序：近距离先收集，远距离后收集
大 检
成像处理
回波强弱（色调）：
三、侧视雷达的一般结构
侧视雷达一般由脉冲发射机、接收机、发射接收转换 开关、天线和显示记录器组成。脉冲发射机产生脉冲 信号，由转换开关控制，经天线向观测地区发射。地 物反射或者散射的电磁波也由转换开关控制进入接收 机。接收的信号在显示器上显示或记录在磁带上。
发射的电磁波
发射器
转换开关
目
天线 接收的电磁波
（2）目标角位置的测量
目标
发射
波束
为了提高角度测量的精度，还会有一些改进的测 量方法。如：天线尺寸增加，波束变窄，测角精 度和角分辨力会提高。 回波的波前方向（角位置）还可以用测量两个分 离接收天线收到信号的相位差来决定。
（3）相对速度的测量