侧视雷达成像讲解
100页1、河南理工大学测绘学院 雷达遥感 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。 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 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 (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
2、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。 (2)目标角位置的测量 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。 目标 发射 波束 (3)相对速度的测量 当目标与雷达站之间存在相对速度时,接收到回 波信号的载频相对于发射信号的载频产生一个频 移,这个频移在物理学上称为多普勒频移,它的 数值为 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,为载波波长。当目标向着雷达运 动时,v0,回波载频提高,反之,v0,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。 雷达的应用
3、 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 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,SIR- A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。 20世纪90年代20世纪90年代,机载和星载SAR蓬勃发展 ,获得了大量试验数据:欧空局(ESA)于1991年7月 发射
4、了ERS-1、日本于1992年2月发射了JERS-1、前苏 联于1991年3月发射了Almaz-1、1995年11月加拿大发 射了RadarSat、1994年和1996年美国航天飞机两次搭 载了SIR-C/X-SAR。 2000年2月,美国“奋进号”航天飞机执行了“航天飞 机雷达地形测量任务(SRTM)”,向人们展示了干涉 雷达11天就可以获取全球80%地表三维地形数据的能力 。 二、SAR发展简史 卫星名称ERS-1/2JERS-1Almaz-1SIR-C/X-SARRadarSat 发射时间1991.7.17 1995.4.21 1992.2.111991.3.311994,19961995.11.28 国家欧空局日本前苏联美、德、意加拿大 轨道高度785公里568公里300-360 公里 250公里798公里 工作波段CLSL、C、XC 极化VVHHHH HH、HV、VH、VV (L、C)、VV(X ) HH 天线尺寸1010米122.2米151.5米122.9米(L) 120.75米(C) 120.4米(X) 151.5米 入射角2335207020551060 分辨率630米
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