方位模糊比

方位模糊比（Azimuth Ambiguity signal Ratio, AASR）是用來反映合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar,SAR）圖像的方位向模糊程度的一個比值。方位向模糊是指SAR衛星在進行掃描探測時，方位向信號的脈衝重複頻率過低，從而導致天線方向圖的旁瓣產生頻譜混疊，最終導致獲取的SAR圖像噪聲過多、質量下降，嚴重時甚至會產生假目標，即“鬼影”。因此，在SAR系統設計過程和數據處理過程中，一定要注意方位向模糊對成像的影響，避免得出錯誤的結果。

基本介紹

• 中文名：方位模糊比
• 外文名：Azimuth Ambiguity signal Ratio
• 所屬學科：物理學
• 簡稱： AASR
• 套用：衛星掃描探測技術

產生原因

SAR圖像的模糊主要是來自於觀測目標區域外的回波信號對觀測目標區域回波信號的干擾，這種干擾會導致圖像的質量下降，甚至在圖像上出現“鬼影”現象，給圖像的使用造成巨大的困難。根據干擾信號來源的不同，可以將圖像模糊具體分為距離向模糊和方位向模糊。

方位向模糊主要是由於都卜勒頻率的欠採樣，即脈衝重複頻率（Pulse Repetition Frequency, PRF）過低引起的。由於雷達的脈衝重複採樣工作機制，並且天線信號總是存在旁瓣，因此方位模糊度成為了一種難以消除的系統干擾。SAR回波信號的都卜勒頻譜被天線方位向收發雙程方向圖加權，並被系統按照PRF進行採樣。採樣過程中，高於脈衝採樣頻率的都卜勒頻譜會被摺疊到方位處理頻寬內，與主信號混疊在一起造成方位模糊。方位向模糊的頻譜關係圖如圖1所示，在脈衝採樣時，前一個或者後一個周期的模糊信號延伸疊加到本周期有用回波的方位向信號中，兩者發生混疊，從而產生了方位向模糊。

方位向模糊產生示意圖

計算公式

二維模糊度ASR的定義為

方位模糊比

式中，表示處理的回波信號的都卜勒頻寬；表示回波信號的強度；表示回波信號的都卜勒頻率；表示發射脈衝重複頻率。根據定義可知，模糊度是脈衝回波時間的函式，也就是說，對於同一觀測帶內的不同時間分辨單元，其模糊度是各不相同的。

在ASR定義的基礎上，可以定義方位向模糊度AASR為所有方位模糊區回波的總功率與主波束內回波信號功率的比值。即：

方位模糊比

上式中，回波信號強度可以由雷達方程推導如下：

方位模糊比

式中，是與系統參數有關的常數；是天線增益；是發射脈衝信號照射區域地物目標的後向散射係數；是雷達天線到地物目標的距離。

影響因素

波長

波長對方位模糊的影響主要體現在兩個方面。一方面，波長會影響模糊信號的聚焦程度，從而影響方位模糊能量的大小；另一方面，波長會影響都卜勒中心頻率估計誤差，從而影響方位模糊程度。

脈衝重複頻率

圖2展示了雙程方向圖加權下方位向頻譜摺疊。由圖可知，在相同都卜勒頻寬和都卜勒中心頻率估計誤差條件下，脈衝重複頻率越低，模糊區越靠近目標信號區主瓣，模糊能量越大；脈衝重複頻率越高，模糊區越遠離目標信號區主瓣，模糊能量越小。

低PRF（左）與高PRF（右）時模糊區在都卜勒頻譜上的

方位向處理頻寬

一般情況下，方位向處理頻寬接近由方向圖3dB波束寬度決定的都卜勒頻寬。當方位向處理頻寬增加時，主信號區域靠近或超過3dB位置，主信號能量下降，同時模糊區能量更加靠近方向圖主瓣，模糊能量增加，方位向模糊程度加劇。

都卜勒中心頻率誤差

星載SAR成像中使用的都卜勒中心頻率可以通過衛星姿態數據計算，也可以通過回波數據進行估計，但這兩種方法都存在一定程度上的誤差。都卜勒中心頻率誤差的增大，將導致信號偏離加權方向圖的峰值位置，聚焦之後目標信號能量減小、模糊信號能量增大，方位向模糊便會加劇。四、抑制方法

由於方位向模糊度主要是由於都卜勒頻譜高於脈衝重複頻率引起的，因此減小方位向模糊度的一個方法便是通過提高PRF，保證一定的過採樣率。同時，信號混疊主要是由於模糊信號混疊至目標信號的旁瓣中引起的，因此也可以通過抑制天線的旁瓣來減小方位向模糊度。