合成孔径_逆合成孔径和成象雷达_一_
16页1、义讲座义 合成孔径 、 逆合成孔径和成象雷达?一? 张 直中 ? 已? 旦犷 ? 习万二习 为 了改善机载微 波雷达地形测绘 时 方 位向分辨力 , ? 。年代人们开始研究合成孔径 雷达的理论和实验 , 于是合成孔径雷达是指 雷达移动被测物 ?地而?固定得到地形的清 晰图象 。 ? ? 年代人们根据合成孔径的理论和 实践 , 发展了在一定条件下雷达固定目标物 移动获得清晰图象的理论和方法 , 有人称这 种方式为逆合成孔径雷达 。 ? ? 年代 , 通过理 论上进一步的发展和深 入探讨以及大规模集 成电路和大容量高速电子计算机的问世 , 使 微波成象雷达得以实现 。 当然 , 合成孔径和 逆合成孔径均属成象雷达范畴 。 虽然合成孔径 、 逆合成孔径和成象雷达 的基本原理是一致的 , 但具体的工作方式 、 影响性能的各种 因索以及信息处理和获得图 象 ?形象?的方法则有所不同 。 因此下面我 们将由简至繁 , 由不 同的原理观 点至具体的 处理方法进行分章论述 。 第一章论述合成孔 径雷达灼基本 原理 , 第二章讨论合成孔径雷 达不同的类型 和不同分类 法 , 第三章讨论合 成孔径雷达的二
2、维分辨力以及祸合和模糊等 限制 因素 , 第四章讨论合成孔径 雷 达 的功 率 、 运动补侩 、 光学和数字处理以及设计举 例 , 第五章讨论逆合成孔径雷达 , 第六章讨 论成象雷达 , 实质是合成和逆合成孔径综合 性和深入内在本质性的探讨 。 在合成孔径侧绘中虽有正侧 视 、 斜侧 视 、 多普勒波束锐化和聚束定点照射等多种 形式 , 但基本原理是相通的 。 因此本文前四 章的探讨大多以正侧视为例 , 这是由于正侧 视方式是目前最常用的 , 再则正侧视方式物 理意义较易讲请 , 数学表 达也较简清 。 善于 思考的读者对正侧视方式各方面的认真理解 就可能举一 反三地将它应用到斜侧视 、 多普 勒锐化和聚束照射等方式上去 。 第 一 章 合成孔径雷达的基本原 理 前 言 二次大战结束时雷达的距离分辨力已达 ? ? 米 , 但对 ? ? 公 里处目标的方位分辨力则 大于? ? ?米 。 如何能大大改善方位和距离分 辨力成为五十年代雷达技术研究的重要课 题 。 当时机载雷达用真实波束作地形测绘 , 寻找改善方位分辨力的新方法显得 特别 重 要 。 例如 , 通常方位向分辨力是依靠天线产 生
3、狭的水平波束 , 机载雷达由于天线空间尺 寸的限制 , 无法小于? “, ? “ 波束在 ? ? 公里 处的方位向分辨力为?公尺 分辨力 。 如果 距离分辨力为 ? ? 公尺 , 耍使方位向分辨力 ?在? ?公里处?和距离向相同 , 则应侧天 线波束为? ? ? ? 。, 显然真实天线 不可 能做 到 。 当时 , 美国密西根? ?五婚? , 卜 大 学 有一批科学家想到 ? 协条很长的钱阵天线所 ? 电子工业部第助研究所 。 以能有高的方位分辨力 , 是 由于发射时线阵 的每个振子同时发送相干信号 , 因此形成很 窄的发射波束?接收时每个振子又同时接收 回波信号并在馈线中同相迭加 , 形成很窄的 接 收波束 。 他们认为同时发射和同时接收其 实并非必需 , 可以先在第一振子上发射和接 收 , 再在第二个振子上发射和接收 , 依次下 去 , 并把接收到的信号全部贮存起来 , 待 到 最后一个振子发射接收完毕 , 然后将贮存的 全部信号同相迭加 , 其效果就类似于长线阵 天线同时发射接收 。 因此只要用 一个小夭线 沿着这个长线阵的轨迹等速移动并辐射相干 信号 , 记录下接收信号并经 适
4、当处理 , 就 能获得相当于 一个很长 线阵天线的方位向高 分辨力 , 人们称这一概念为合成孔径天线 。 机载雷达采用这种合成孔径天线技术的称为 合成孔径雷达 。 美国合成孔径雷达及其处理 技术开发最早 , 现将其有代 表性的大事年表 列于下面 ? ? ? ?年 , 密西根大学首先用光学相 关器展示了合 成孔 径雷达 的地形 测绘图 , ? ?年代中期 , 用模拟电子相关器非 实时展示了地形测绘图 。 ? ?年 代后期 , 用数字电子相关器非 实时展示 了地形测绘图 。 ? ?年代初期 , 用高速数字相关器实 时展示了地形测绘图 。 由上可见 , 合成孔径雷达的关键是在信 号 的 相关处理技术上 。 目前 , 机载测绘雷达已经达到方位向和 距离向分辨 尺寸均是一米左右的量级 , 方 位向采用合成孔径技 术 , 距离向采用脉冲压 缩技术 。 如果使用要求允许 非实 时 测绘 , 例 如 资源勘 探 、 地图地形测绘 、 作物生长预 测 等等 , 光学相关技术和数字相关技术均 可使 用 , 若必须实时测绘 , 例如作战中前沿敌军 动态侦察 , 则必 须用高速数字相关处理 。 分析和实践均表
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