SAR成像算法docx

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1、实用标准文案SAR成像1合成孔径雷达（SAR）1.1SAR简介合成孔径雷达(SAR)是一种可以全天候、全天时工作的高分辨率成像雷达。它利用天线和目标之间相对运动而形成等效合成孔径，解决了雷达设计中高分辨率与大尺寸天线和短工作波长之间的矛盾，在遥感和国防中潜在着极大的应用价值。星载SAR一般工作在正侧视状态,但在特殊应用中，也会工作在斜视状态。图1给出了星载SAR正侧视模式的空间几何关系。飞行路径在地面上的投影(地面轨迹)方向称为方位方向，而与其垂直的方向称为距离方向。距离向使用脉冲压缩技术实现高分辨率；方位向利用多普勒效应,经过相

2、干处理得到高分辨率。图1SAR的几何关系1.2SAR信号模型：精彩文档实用标准文案SAR信号可以分为距离向信号和方位向信号。首先考虑SAR距离向信号。SAR距离像脉冲可表示为:(1.2.1)其中，为脉冲持续时间，为距离向昧冲的调频率，为中心频率，以脉神中心为参考原点。任一照射时刻的反射能量脉冲波形和照射区域内地面反射系数的卷积，如下所示:(1.2.2)考察距雷达处的一个目标点，其后向散射系数的幅度为，则式(1.2.2)中的，其中为光速，为该点的信号延时。所以可知，该点目标的接收信号为:(1.2.3)其中，表示地表散射过程可能引起的

3、首达信号相位改变。现在考虑方位向信号。由于大多数SAR天线在方位面内没有加权，其单程方向图可以近似为一个函数:(1.2.4)精彩文档实用标准文案其中为斜距平面内测得的与视线的夹角，方位向波束宽度，为方位向天线长度。由于雷达能量的双程传播过程，接收信号的强度由式(1.2.4)平方给出，并且可以表示成方位时间的函数:(1.2.5)其中方位时间与的关系是。所以，点目标的接收信号可以写成:(1.2.6)其中，,为最短距离，为波束中心穿越时刻，上述信号其实是一个二维信号，它包含了距离同时间和方位向时间，其中题离向时间又成为快时间，而方位向时

4、间成为慢时间。由子接收信号包含了雷达载}，在采样之前，载频必须通过正交解调过程去除。解调后的单个点目标的基带信号可以表示成复数形式:(1.2.7)其中，系数为一个复常数。1.3分辨率精彩文档实用标准文案1.3.1距离分辨率SAR的距离分辨率仅由雷达发射被形的频带宽度决定。距离分辨率有斜距分辨率（沿星载SAR与目标的连线方向量度）和地距分辨率（沿地量度）之分。在评价SAR的距离分辨率时，一般用地距分辨率。地距分辨率和斜距分辨率有如下关系：(1.3.1)斜距分辨率为：(1.3.2)其中，为雷达发射波形的频带宽度。1.3.2方位分辨率S

5、AR处理之前的方位向分辨率为波束宽度在地面的投影，即(1.3.3)该式成为真实孔径雷达分辨率。而以距离为量纲的合成孔径雷达分辨率可成:(1.3.4)其中，为处理中加窗引入的展宽因子。一般的，星载SAR情况下，方位向分辨率可以写成。这意味着方位向分辨率是天线长度的一半，与距离、速度和波长等因素无关。这是合成孔径雷达系统最显著的特点。精彩文档实用标准文案1.4SAR的距离徙动根据，瞬时斜距随方位时间而改变，为的双曲函数。该等式表明目标轨迹（以距离为量纲）是方位时间函数。距离采样间隔为，其中为距离采样率。这意味着在信号存储器中，照射时间

6、内的目标轨迹经过不同的距离单元，因此称为“距离单元徙动”或者RCM。图2目标轨迹在不同距离上的变化趋势精彩文档实用标准文案等式给出了距离多普勒域中的斜距等式，其中近似的双曲函数。如图2所示，在方位时域中距离双曲函数的弯曲程度随着距离变量的增加而减小。这是由于，从等式可以看出，距离变量在分母上，因此，双曲线随着的增加而逐渐张开。1.5SAR模糊问题1.5.1距离模糊距离模糊是指前后发射周期的一些回波信号会伴随着所期望的发射周期的回波信号同时被雷达接收，在距离向上产生模糊噪声。如图3所示。图3SAR的距离模糊原理图精彩文档实用标准文案

7、距离模糊现象在机载SAR系统中并不严重．因为此时斜距比较小，观测带回波的最大延时差相对于脉冲重复周期而言是很小的．即使第一模糊区也是远离观测带的．其回波能量也将远小于观测带的回波能量．甚至可能会超出波束的照射范围．而对于星载SAR系统，由于斜距比较大，距离模糊问题必须考虑。1.5.2方位模糊方位模糊主要是由于较低的脉冲重复频率（PRF）造成的。因为目标回波谱是以脉冲重复频率（PRF）为周期重复出现的，在主谱之外的回波信号将折叠到主谱区，如图4所示。图4SAR的方位模糊原理图距离向模糊和方位向模糊取决于脉冲重复频率(PRF)的选择和

8、测绘带的位置。较低的PRF会使方位向模糊增加；较高的PRF会增加距离向模糊，或者使测给带宽度受限。故距离模糊和方位模糊是一对相互矛盾的量，而PRF的选择要综合多种因素折中考虑。2SAR成像算法2.1RDA（Range-DopplerAlgorith