合成孔徑雷達成像原理：系統仿真方法

內容簡介

本書系統描述了合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar，SAR）系統的使用、研究和發展，框架和內容適合於學生、雷達工程師和微波遙感技術研究人員。 SAR是一個複雜的成像系統，其套用涵蓋了從地球科學研究到行星探測等諸多方面。在過去的二十年里，學術界出版了許多優秀的著作，分別討論了一個或多個特定的SAR主題。本書的獨特之處並不是提出新的主題，而是針對信號散斑、雷達信號模型、感測器軌跡模型、SAR圖像聚焦、平台運動補償和隨機介質微波散射等重要的章節，全部給出數值模擬。此外，還給出一個地基調頻連續波系統，以及一個目標分類和識別的例子。為了幫助讀者掌握個別的章節，在全書中需要的地方，均以圖形的方式給出了仿真流程和結果。很多出版物都力圖通過具有物理意義的、系統的SAR信號模型來探索微波散射過程和雷達信號處理之間的聯繫。在本書中，我們嘗試用隨機不規則表面的極化微波散射的數值仿真來闡述散斑現象，驗證各向同性目標的散斑模型。然而，對於更加複雜的目標，將數值仿真的結果擴展到體散射和表面-體散射在邏輯上是可行的。對於線性調頻信號和調頻連續波系統，給出了使用點擴展函式的信號模型。這種模型大大簡化了數據處理過程，但當有多個目標存在時，這會忽略距離分辨單元之間的相干性。用一個完全解析的信號模型來闡述目標的各向同性和記憶效應，目前仍然是一項具有挑戰性的工作。因此，留到將來再做研究。為了便於演示，我們選擇了廣泛使用且具有很高的精度的距離-都卜勒算法和調頻拉伸算法。第4章給出飛機和衛星之間的時間、空間坐標系轉換。後者更加複雜，因為需要考慮地球自轉效應的影響。對於SAR系統來說，時間和空間坐標系是嚴格的。都卜勒頻率和都卜勒頻率變化率對於SAR的系統精度和相干處理來說是至關重要的參數。本書還給出了一個具有一定偏航誤差和隨機噪聲的簡單飛機航跡仿真的例子。這對於闡述平台運動和圖像聚焦是很有用的，相關專題在第5章和第6章進行了介紹。第7章特別說明了地基SAR的處理。因為只需要應對較短的距離，所以選擇了調頻連續波信號，並給出了使用距離-都卜勒算法、調頻拉伸算法適用的聚焦算法。為了驗證該算法，在一個象徵性微波暗室內，建立了一個Ka波段試驗系統用來演示數據採集和成像聚焦。第8章包含了前述章節的全部內容，用來闡述搭建SAR仿真系統的完整鏈路。這樣的系統仿真對於理解成像性質，開發相關套用很有幫助。

合成孔徑雷達成像原理：系統仿真方法

基本介紹

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