合成孔径雷达
14页1、 合成孔径雷达SAR(Synthetic:sinetik Aperture:ptju Radar; :reid: SAR,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。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。合成孔径雷达主要用于航空测量、航空遥感、卫星海洋观测、航天侦察、图像匹配制导等。它能发现隐蔽和伪装的目标,如识别伪装的导弹地下发射井、识别云雾笼罩地区的地面目标等。在导弹图像匹配制导中,采用合成孔径雷达摄图,能使导弹击中隐蔽和伪装的目标。合成孔径雷达还用于深空探测,例如用合成孔径雷达探测月球、金星的地质结构。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,
2、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:利用遥感平台的移动,将一个小孔径的天线安装在平台侧方,以代替大孔径的天线,提高方位分辨率的雷达。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。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。合成孔径雷达主要用于航空测量、航空遥感、卫星海洋观测、航天侦察、图像匹配制导等。它能发现隐蔽和伪装的目标,如识别伪装的导弹地下发射井、识别云雾笼罩地区的地面目标等。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
3、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。SAR 所用的雷达波段大约是 300MHz 到 30GHz。比如一般用的波段是 110GHz 的合成孔径雷达,大气对这种波段的影响不大。也就是说如果天上有一个合成孔径雷达卫星,白天黑夜、大气的云雾雨雪等天气变化对雷达看到的结果影响甚微,可忽略不计。所以合成孔径雷达是一种全天时、全天候的雷达,它所成的图像就是SAR 图像了。SAR 图像的场景和照相机拍出来的场景类似,只不过波段不同看到的事物也不一样。SAR 都是斜视的,而光学的可以垂直照射。合成孔径雷达发展历程表合成孔径雷达发展历程表1951 年 6 月美国古德依尔宇航公司的威利首先提出最初的频率分析的方法改善雷达的角分辨力,他将其称为多谱勒波束锐化。与此同时,伊里诺斯大学控制系统实验室的一个研究小组采用相干机载侧视面雷达数据,研究运动目标检测技术。1952 年,C. W. Shervin 第一次提出了采用相位校正的全聚焦阵列概
4、念,另外他还提出了运动补偿概念。正是这些新思想最终导致了 X波段相干雷达的研制。1953 年获得第一幅 SAR 图像。1957 年美国密歇根大学雷达和光学实验室研制的 SAR 系统获得第一张全聚焦的 SAR 图像。1958 年,美国密执安大学(University of Michigan)的雷达和光学实验室在 L. J. Cutrona 的领导下,用他们研制的雷达进行飞行试验,用光学相关器件将相干雷达视频信号变成了高分辨的图像。在 1967 年 Greenberg 首先提出在卫星上安装 SAR 的设想。由于卫星飞行高度高测绘带宽,可以大面积成像等优点,科学家开始着手进行航天飞机、卫星等作为载体的空载 SAR 的研究,并取得了巨大进展。直到 60 年代末、70 年代初,美国宇航局 NASA 主持了一些民用 SAR 系统的研制,主要研究单位是密西根环境研究所(Environmental Research Institute of Michigan, ERIM)和喷气动力实验室(Jet Propulsion Laboratory, JPL)。20 世纪 70 年代美国密歇根环境研究所(ERM
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