天基合成孔径激光雷达系统分析
合成孔径雷达原

信号处理算法
信号处理算法是合成孔径雷达的核心部分,包括 脉冲压缩、动目标检测、多普勒频率分析等。
这些算法能够提取出目标的位置、速度、形状等 信息,为后续的图像生成提供数据基础。
信号处理算法需要经过优化和改进,以提高雷达 的性能和降低计算复杂度。
应用领域
军事侦察
合成孔径雷达广泛应用于军事侦 察领域,用于获取敌方情报和监 测战场态势。
遥感监测
在环境监测、资源调查、气象观 测等领域,合成孔径雷达可用于 获取地面、海洋、气象等信息。
无人机与卫星
无人机和卫星上搭载的合成孔径 雷达可以用于地形测绘、导航定 位、灾害救援等领域。
02 合成孔径雷达系统组成
民用领域
除了军事领域,合成孔径雷达在民用领域也有广泛的应用前景。例如,在环境保护、气象观测、农业 监测、地质勘查和灾害救援等领域,合成孔径雷达可以发挥重要作用。随着技术的普及和成本的降低 ,合成孔径雷达有望在未来成为民用领域的重要工具之一。
06 合成孔径雷达应用案例
军事侦察
侦察范围
合成孔径雷达能够实现大范围、高分辨率的侦察,为军事行动提 供实时、准确的情报信息。
技术发展趋势
硬件小型化
随着微电子技术和制造工艺的进步,合成孔径雷达的硬件设备逐渐小型化,使得雷达系统更加便携和灵活,有利于广 泛应用。
信号处理智能化
随着人工智能和机器学习技术的发展,合成孔径雷达的信号处理逐渐向智能化方向发展。通过深度学习和神经网络等 算法的应用,提高雷达图像的分辨率和目标识别的准确性。
系统控制与监视
数据处理系统还负责整个雷达系统的控制和监视, 确保系统的稳定运行和性能优化。
合成孔径成像激光雷达实验与算法研究

合成孔径成像激光雷达实验与算法研究合成孔径成像激光雷达实验与算法研究摘要:合成孔径雷达(SAR)作为一种传统的成像技术,已经在军事、航空航天等领域具有广泛的应用。
随着激光雷达技术的发展,合成孔径成像激光雷达(SAL)作为新兴的一种成像技术,具有分辨率高、目标探测距离远的优势。
本文通过对合成孔径成像激光雷达的实验和算法进行研究,探索其在目标探测与成像领域的应用。
关键词:合成孔径雷达;成像;激光雷达;算法;目标探测一、引言合成孔径成像激光雷达是利用高频激光的相控阵和干涉原理,通过合成孔径处理技术实现高分辨率的成像。
相比于传统的合成孔径雷达,合成孔径成像激光雷达具有更高的分辨率,可以实现更精细的目标探测和成像。
二、激光雷达的原理激光雷达通过发射激光束并测量其返回时间来获取目标的距离信息,利用多个激光束可以获取目标的方位和高度信息。
在合成孔径成像激光雷达中,通过使用多个发射激光束,结合波束扫描技术和干涉原理,可以实现高分辨率的成像。
三、合成孔径成像激光雷达的实验1. 激光发射和接收系统的设计在合成孔径成像激光雷达的实验中,首先需要设计一个激光发射和接收系统。
该系统需要具备发射激光束的能力,并能够接收被目标反射回来的激光信号。
通过控制激光束的方向和接收的时间延迟,可以获取目标的三维信息。
2. 数据采集和处理在实验中,需要采集激光雷达返回的信号,并对其进行处理。
通过接收到的激光信号,可以计算目标的距离、方位和高度信息,并进行成像处理。
通过合成孔径处理算法,可以提高成像的分辨率,并获得更清晰的目标图像。
四、合成孔径成像激光雷达的算法研究1. 波束扫描算法波束扫描算法是合成孔径成像激光雷达实现高分辨率成像的关键。
通过改变激光束的方向,可以获取目标的不同方位的信息。
通过对多个方位的信息进行融合,可以得到目标的高分辨率图像。
2. 干涉原理算法合成孔径成像激光雷达利用干涉原理,通过计算激光波前的相位差,可以获得目标的高度信息。
天基合成孔径激光雷达成像参数分析

第50卷第2期Vol.50No.22021年2月Feb.2021红外与激光工程Infrared and Laser Engineering天基合成孔径激光雷达成像参数分析尹红飞叫郭亮2,荆丹3,邢孟道役曾晓东2,胡以华I(1.国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽合肥230037;2.西安电子科技大学物理与光电工程学院,陕西西安710071;3.西安电子科技大学通信工程学院,陕西西安710071;4.西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室,陕西西安710071)摘要:由于空间中没有大气,不存在大气湍流和大气衰减等问题,因此,相对于地基和机载合成孔径激光雷达(SAL),天基SAL有更好的应用前景。
为验证中高低轨卫星间SAL成像的可行性,本文中建立了天基SAL成像模型,推导了星对星成像的相干积累时间和脉冲重复频率等参数。
利用二体运动轨道外推法,建立了卫星轨道模型。
并根据雷达天线波束宽度的限制,计算了激光雷达的收发天线方向图,提出利用目标增益曲线的3dB波束宽度,获得最大合成孔径时间的方法。
最后,通过仿真建立了六种天基SAL应用方式,并分析了不同应用方式下的成像参数,验证了天基SAL成像的可行性。
本文的研究为天基SAL成像算法的研究奠定了基础。
关键词:天基SAL;成像模型;相干积累时间;目标增益曲线;最大合成孔径时间中图分类号:TN958.98文献标志码:A DOI:10.3788/IRLA20200144Parameters analysis of spaceborne synthetic aperture lidar imaging Yin Hongfei1,2,Guo Liang2,Jing Dan3,Xing Mengdao4,Zeng Xiaodong2,Hu Yihua1(1.State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology,National University of Defense Technology,Hefei230037,China;2.School of Physics and Optoelectronic Engineering,Xidian University,Xi'an710071,China;3.School of Telecommunications Engineering,Xidian University,Xi'an710071,China;4.The National Key Laboratory of Radar Signal Processing,Xidian University,Xi'an710071,China)Abstract:Since there is no atmosphere in space,problems such as atmospheric turbulence and atmospheric attenuation do not exist.Therefore,spaceborne Synthetic Aperture Lidar(SAL)has a better application prospect than ground-based and airborne SAL.In order to verify the feasibility of airborne SAL imaging,a spaceborne SAL imaging model was established,and the coherent accumulation time and PRF were derived.Then,a satellite orbit model was established by using the extrapolation method of the two-body motion.Next,according to the limitation of the radar antenna beam width,the antenna pattern of the lidar was calculated,and a method to obtain the maximum synthetic aperture time was proposed by using the target gain curve's3dB beam width.Finally,six kinds of spaceborne SAL imaging modes were established through simulation,and the imaging parameters under different modes were analyzed,which verified the feasibility of spaceborne SAL imaging.The research of this paper lays a foundation for the research of spaceborne SAL imaging algorithm.Key words:spaceborne SAL;imaging model;coherent accumulation time;target gain curve;maximum synthetic aperture time收稿日期:2020-10-04;修订日期:2020-11-25基金项目:脉冲功率激光技术国家重点实验室开放研究基金(SKL2018KF06);国防科技大学科研计划项目(ZK18-01-02);高分专项(GFZX0403260313.11-H37B02-9001-19/22);国家重点研发计划(2018YFA0701903)0引言合成孔径激光雷达(SAL)是激光技术与合成孔径技术的结合,相比于微波雷达(SAR)具有更高的分辨率。
合成孔径激光雷达技术及现状

合 成 孔 径 激 光 雷 达 技 术 及 现 状
陈文英 ,陈 玲
( 南京电子技术研究所 , 南京 2 0 1 ) 103
摘
要 : 绍 了一种新体 制激 光 雷达— — 合成 孔径 激光 雷达 , 介 简述 了 它的 工作原理 , 比分析 了它的 对
优势, 重点 阐述 了合成 孔径激 光 雷达的 关键技 术及 其 面 临的 技 术难题 , 同时也介 绍 了合 成 孔径 激 光 雷达 的研 制现 状 , 并对我 国合 成孔 径激 光 雷达的研 制提 出了建议 。 关键 词 : 合成孔 径激光 雷达 ; 多普 勒频 移 ; 干探 测 ; 相 成像
中图分 类号 : N 5 . 8 T 9 8 9 文献标 识码 : A
S nh t etr ae d r( A y tei Ap ru eL srRa a S L)T c n lg n c eh oo ya d
i e e t S a us t Pr s n t t s
维普资讯
第4 8卷 第 2期
20 0 8年 2月
国 讥 技
Te e 0 mu i ain En i e rn lc m n c t0 gn e g i
Vo . No. 148 2
Fe 2 0 b. 0 8
文章编号 :0 1 8 3 2 0 )2— 0 1 0 10 — 9 X(0 8 0 0 0 — 5
C HEN n —y n We i g,C HEN n Lig
( a j gR sac ntueo l t nc eh ooy N nig 10 3 C i ) N ni eerhIs tt f e r i T c nlg , aj 0 1 ,hn n i E co s n2 a A s atT esnh t p r r sr a a S L w i n w ss m l e d rsit d cd I p b t c :h yte ca e uel e d r( A ) hc i a e yt sr a a i n ou e .t 0 — r i t a r h s e a r r s
合成孔径技术的原理及应用

合成孔径技术的原理及应用合成孔径技术(Synthetic Aperture Radar,缩写为SAR)是一种使用雷达波束合成的方法,通过在雷达接收过程中利用平行移动的目标,以提高雷达图像的空间分辨率。
合成孔径雷达通过利用飞机、卫星或无人机的平行运动,将其接收到的雷达信号进行时间和空间的整合,从而获得高分辨率的地面图像。
其背后的原理是利用接收到的雷达波的相位信息,直接或间接地计算出目标场景的反射特性。
合成孔径雷达的工作原理主要包括以下几个步骤:1. 发射雷达波束:合成孔径雷达首先发送短脉冲的雷达波束到地面目标。
2. 接收回波信号:雷达波束在击中目标后,部分能量会被目标反射回来,并由雷达接收到。
接收到的信号包含了目标的形状和反射特性等信息。
3. 记录接收信号:接收到的信号经过放大和滤波等处理后,数传回地面进行记录。
4. 拼接信号:重复以上步骤,雷达发射多个波束,每个波束之间的位置有微小变化。
然后将所有接收信号进行记录,并按照波束的位置进行排列。
5. 合成图像:将所有记录的信号进行处理,包括相位校正、滤波和频谱分析等,最终将它们合成成一幅高分辨率的图像。
合成孔径雷达的应用非常广泛。
例如:1. 地质勘探:合成孔径雷达可用于勘探地下矿藏。
通过分析地下的反射信号,可以确定地下矿藏的位置、类型和大小等信息。
2. 海洋观测:合成孔径雷达可用于监测海洋表面的风浪情况,以及测量海洋的波浪和潮汐等参数。
3. 气象预测:合成孔径雷达可以用于测量大气中的降水量、降雪量和冰雹等,为天气预测和气候研究提供重要数据。
4. 地表变化监测:由于合成孔径雷达可以获取高分辨率的地表图像,因此可以用于监测土地利用变化、城市扩张和自然灾害等。
5. 军事侦察:合成孔径雷达具有高分辨率和覆盖范围广的特点,因此可用于军事侦察和目标识别。
6. 精准导航:合成孔径雷达可用于航空和航海领域,提供精确的导航和定位数据。
总结来说,合成孔径雷达技术通过利用波束合成方法,能够提供高分辨率和宽覆盖范围的地面图像,具有广泛的应用前景。
天基逆合成孔径激光雷达成像算法研究

天基逆合成孔径激光雷达成像算法研究天基逆合成孔径激光雷达(InSAR)是一种通过合成多个雷达波束的数据来进行地表形貌和运动监测的技术。
它具有高精度、高分辨率和全天候的优点,在地震、火山、沉降以及地质构造研究等领域具有广泛的应用。
本文将对天基逆合成孔径激光雷达成像算法进行研究,主要包括成像原理、算法流程和关键技术。
天基逆合成孔径激光雷达成像原理是利用在不同时间或空间观测的多幅雷达图像进行合成,以获取目标表面的三维形貌和运动信息。
成像过程包含两个步骤:干涉图像生成和高程估计。
首先,通过对多幅脉冲回波的相位进行干涉,得到干涉图像。
然后,利用干涉图像中的相位信息,通过插值和滤波等处理,估计目标表面的高程。
算法流程方面,天基逆合成孔径激光雷达成像算法主要包括数据获取、数据预处理、干涉图像生成、高程估计和结果展示等几个步骤。
在数据获取阶段,需要采集多幅雷达图像,保证时间或空间上的差异。
在数据预处理阶段,需要对采集到的原始数据进行去噪、几何校正和大气校正等处理,以提高数据质量。
在干涉图像生成阶段,通过对原始数据进行相位解调和干涉运算等处理,得到干涉图像。
在高程估计阶段,利用干涉图像的相位信息,采用插值和滤波等算法,估计目标表面的高程信息。
最后,将高程信息进行可视化展示,得到成像结果。
关键技术方面,天基逆合成孔径激光雷达成像算法涉及到多颗卫星之间的相位协调、相位解调、几何校正和大气校正等关键技术。
相位协调技术是指将多颗卫星的相位进行匹配,以便进行后续的相位处理。
相位解调技术是指将原始数据中的相位信息转换为可用于高程估计的相位差信息。
几何校正技术是指将多幅图像进行几何校正,以保证各幅图像之间的精确对齐。
大气校正技术是指通过建立大气模型,对干涉图像中的相位进行修正,以减小大气误差对成像结果的影响。
总结起来,天基逆合成孔径激光雷达成像算法是一项复杂而关键的技术,它在地表形貌和运动监测方面具有广泛的应用前景。
未来的研究可以进一步优化算法流程,提高数据处理效率和精度,以满足更多领域的需求。
合成孔径雷达概述(SAR)

合成孔径雷达概述1合成孔径雷达简介 (2)1.1 合成孔径雷达的概念 (2)1.2 合成孔径雷达的分类 (3)1.3 合成孔径雷达(SAR)的特点 (4)2合成孔径雷达的发展历史 (5)2.1 国外合成孔径雷达的发展历程及现状 (5)2.1.1 合成孔径雷达发展历程表 (6)2.1.2 世界各国的SAR系统 (9)2.2 我国的发展概况 (11)2.2.1 我国SAR研究历程表 (11)2.2.2 国内各单位的研究现状 (12)2.2.2.1 电子科技大学 (12)2.2.2.2 中科院电子所 (12)2.2.2.3 国防科技大学 (13)2.2.2.4 西安电子科技大学 (13)3 合成孔径雷达的应用 (13)4 合成孔径雷达的发展趋势 (14)4.1 多参数SAR系统 (15)4.2 聚束SAR (15)4.3极化干涉SAR(POLINSAR) (16)4.4合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar) (16)4.5 小型化成为星载合成孔径雷达发展的主要趋势 (17)4.6 性能技术指标不断提高 (17)4.7 多功能、多模式是未来星载SAR的主要特征 (18)4.8 雷达与可见光卫星的多星组网是主要的使用模式 (18)4.9 分布SAR成为一种很有发展潜力的星载合成孔径雷达 (18)4.10 星载合成孔径雷达的干扰与反干扰成为电子战的重要内容 (19)4.11 军用和民用卫星的界线越来越不明显 (19)5 与SAR相关技术的研究动态 (20)5.1 国内外SAR图像相干斑抑制的研究现状 (20)5.2 合成孔径雷达干扰技术的现状和发展 (20)5.3 SAR图像目标检测与识别 (22)5.4 恒虚警技术的研究现状与发展动向 (25)5.5 SAR图像变化检测方法 (27)5.6 干涉合成孔径雷达 (31)5.7 机载合成孔径雷达技术发展动态 (33)5.8 SAR图像地理编码技术的发展状况 (35)5.9 星载SAR天线方向图在轨测试的发展状况 (37)5.10 逆合成孔径雷达的发展动态 (38)5.11 干涉合成孔径雷达的发展简史与应用 (38)合成孔径雷达概述1合成孔径雷达简介合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)是一种全天候、全天时的现代高分辨率微波成像雷达。
天基合成孔径激光雷达系统分析

S y s t e m a na l y s i s o f s p a c e b o r n e s y n t h e t i c a pe r t u r e l a da r
L i D a o j i n g , D u J i a n b o , Ma Me n g , H u X u a n , Q i a o Mi n g
B e i j i n g 1 0 0 1 9 0 ,C h i n a ; 2 . U n i v e r s i t y o f C h i n e s e A c a d e my o f S c i e n c e s , B e i j i n g 1 0 0 0 4 9 , Ch i n a )
收 稿 日期 : 2 0 1 6 — 0 3 — 0 8 : 修 订 日期 : 2 0 1 6 — 0 4 — 1 4
基金 项 目 : 中国科 学 院电子 学研究 所 S AL技 术 研 究 创 新 项 目( Y 3 Z 0 1 2 0 2 4 7 )
作者 简 介 : 李 道京( 1 9 6 4 , 一 ) , 男, 研 究员 , 博 士生 导师 , 博士, 主 要 从 事 雷 达 系 统 和 雷 达 信 号 处 理 方 面 的研 究 。E ma i l : l i d j @ma i l . i e . a c . c a
Te c h n i c a l s y s t e m ,wo r k i n g mo d e a n d o p ic t a l s ys t e m c h a r a c t e is r ic t s we r e d i s c u s s e d.Th e s y s t e m s c h e me o f s p a c e b o me S AL f o r s p a c e t rg a e t o bs e r v a t i o n wa s p r e s e n t e d.a nd i t s p e r f o r ma nc e a n d k e y t e c h n o l o g y we r e a n a l y z e d.Th e r e s u l t s ho ws s p a c e b o me S AL C n a a c h i e v e h i g h—r e s o l u i t o n i ma g i n g o f r e mo t e s p a c e t rg a e t wi t h ig h h d a t a r a t e a nd l rg a e s q u i n t ng a l e . Ke y wo r ds :l a d r; a s y n he t t i c a p e r t u r e i ma g i n g ; c o h e r e n t d e t e c t i o n; s pa c e t rg a e t
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Ab s t r a c t :R e s e a r c h s t a t u s o f s y n t h e i t c 印e r t u r e l a d a r ( S A L) a t h o me a n d a b r o a d wa s i n t r o d u c e d .
B e i j i n g 1 0 0 1 9 0 ,C h i n a ; 2 . U n i v e r s i t y o f C h i n e s e A c a d e my o f S c i e n c e s , B e i j i n g 1 0 0 0 4 9 , Ch i n a )
点。 给 出 了一 个 用于空 间 目标观测 的天基 合成 孔径 激光 雷达 系统方 案 , 并对其 主要 的性 能指标和 关键
技 术 进行 了分析 。研 究表 明 : 天基合 成孔 径激 光 雷达可 以在 大前斜视 角条件 下 , 以高数 据 率对 目标 实
现远 距 离高分辨 率成像 。
关键 词 : 激 光 雷达 ; 合成 孔径 成像 ; 相 干探 测 ; 空 间 目标 中 图 分 类 号 :T N 9 5 8 . 9 8 文 献标 志码 : A D oI :1 0 . 3 7 8 8 / I R L A 2 0 1 6 4 5 . 1 1 3 0 0 0 2
收 稿 日期 : 2 0 1 6 — 0 3 — 0 8 : 修 订 日期 : 2 0 1 6 — 0 4 — 1 4
基金 项 目 : 中国科 学 院电子 学研究 所 S AL技 术 研 究 创 新 项 目( Y 3 Z 0 1 2 0 2 4 7 )
作者 简 介 : 李 道京( 1 9 6 4 , 一 ) , 男, 研 究员 , 博 士生 导师 , 博士, 主 要 从 事 雷 达 系 统 和 雷 达 信 号 处 理 方 面 的研 究 。E ma i l : l i d j @ma i l . i e . a c . c a
第4 5卷 第 l l 期
Vo 1 . 4 5 No . 1 1
红 外 与 激 光 工 程
I n f r a r e d a n d L a s e r E n g i n e e r i n
2 0 1 6年 l 1月
NOV .201 6
天基 合 成 孔 径 激 光 雷 达 系统 分 析
l1 3 00 02 一l r e p o n d光学装 置 [ 1 】 。1 9 8 1年 , 高 功率 激光 雷达放 大
( 1 .S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o n Mi c r o w a v e I ma g i n g L a b o r a t o r y , I n s t i t u t e o f E l e c t r o n i c s ,C h i n e s e Ac a d e my o f S c i e n c e s
S y s t e m a na l y s i s o f s p a c e b o r n e s y n t h e t i c a pe r t u r e l a da r
L i D a o j i n g , D u J i a n b o , Ma Me n g , H u X u a n , Q i a o Mi n g
Te c h n i c a l s y s t e m ,wo r k i n g mo d e a n d o p ic t a l s ys t e m c h a r a c t e is r ic t s we r e d i s c u s s e d.Th e s y s t e m s c h e me o f s p a c e b o me S AL f o r s p a c e t rg a e t o bs e r v a t i o n wa s p r e s e n t e d.a nd i t s p e r f o r ma nc e a n d k e y t e c h n o l o g y we r e a n a l y z e d.Th e r e s u l t s ho ws s p a c e b o me S AL C n a a c h i e v e h i g h—r e s o l u i t o n i ma g i n g o f r e mo t e s p a c e t rg a e t wi t h ig h h d a t a r a t e a nd l rg a e s q u i n t ng a l e . Ke y wo r ds :l a d r; a s y n he t t i c a p e r t u r e i ma g i n g ; c o h e r e n t d e t e c t i o n; s pa c e t rg a e t
李道京 , 杜 剑波 1 , 2 , 马 萌 , 一 , 胡 烃1 , 2 , 乔 明 ( 1 .中国科 学院 电子 学研 究所微 波成 像技 术重 点 实验 室 , 北京 1 0 0 1 9 0 ; 2 .中国科 学院 大学 , 北京 1 0 0 0 4 9 )
摘 要 :介 绍 了国 内外合成孔 径激 光 雷达 的研 究现状 ,讨 论 了其技 术体 制 、工作模 式和 光 学 系统特