成像雷达的类型
雷达成像技术
本章前四节主要介绍SAR的基本概念、SAR两维分辨 原理、SAR成像原理和成像算法。最后一节简单介绍单脉 冲雷达三维成像技术。
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11.1合成孔径
合成孔径技术的基本原理源自于实孔径技术。实孔径 天线雷达对目标形成两维分辨的原理就是采用宽带信号分 辨空间分布的点目标，采用波束形成区分方位向(平行于孔 径方向)的点目标。
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显然能得到与实际阵列相类似的结果，即可以得到很高的 方位分辨率。这样虽然天线的实际孔径很短，但是对每个 被观测的点而言，虚拟的天线孔径却很长。由此类推，将 雷达安装在飞机或卫星上，在飞行过程中发射和接收宽频 带的信号对固定的地面场景作观测，则将接收存储的信号 作合成阵列处理，便得到径向距离分辨率和横向距离分辨 率均很高的地面场景图像，而合成孔径雷达也正是由此得 名的。
第11章雷达成像技术
11.1 11.2 11.3 合成孔径雷达成像 11.4 SAR 11.5 单脉冲雷达三维成像
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现代雷达不完全停留在发现目标并对目标进行定位的 功能，而是在一些应用场合需要区分或识别目标的类型。 1951年，美国Goodyear公司的CarlWiley第一次发现侧视雷 达通过利用回波信号中的多普勒频移可以改善雷达横向(方 位向)分辨率。这意味着通过雷达可以实现对观测对象的二 维高分辨成像，极大地提升了雷达的信息感知和获取能力。 这个里程碑式的发现标志着合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)技术的诞生。简单来说，合成孔径 雷达(SAR)是利用信号处理技术，将主动发射和接收的信 号进行处理，实现以小的真实天线长度(实孔径)对场景目 标进行高分辨成像的系统。
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利用飞行的雷达平台对地面场景实现高的方位分辨还 可用多普勒效应来解释。如图11.2(a)所示与飞机航线平行 的一条地面线上，在某一时刻O，线上各点到雷达天线相 位中心连线与运动平台速度向量的夹角是不同的，因而具 有不同的瞬时多普勒。但是，为了得到高的多普勒分辨率， 必须有长的相干积累时间，也就是说飞机要飞一段距离， 它对某一点目标的视角是不断变化的。图11.2(b)的上图用 直角坐标表示飞行过程中点目标O的雷达回波相位变化图， 当O点位于飞机的正侧方时，目标O到雷达的距离最近， 设以这时回波相位为基准(假设为0)，而在此前后的相应距 离要长一些，即回波相位要加大。
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。
《雷达成像原理》课件
通过介绍雷达成像原理，我们可以深入了解雷达技术在遥感领域的应用，并 探讨其优势、局限性以及未来发展方向。
基本雷达成像类型
Omnidirectional Imaging
全向成像技术在雷达领域中的应用以及其适用场景。
Spotlight Imaging
脉冲雷达技术的应用，以及通过重点扫描获得高分辨率图像的原理。
LiDAR 利用激光进行探测
适用于晴雨雪等恶 劣天气
可获取地表和地下 信息量
光学成像 利用可见光进行探测 对天气和植被敏感 获取可见光图像
热成像
利用红外辐射进行 探测
检测热分布和能源 损失
检测热辐射和温度 变化
雷达成像优势与局限性
优势
• 适用于各种天气条件 • 可获取地下和地表信息 • 长距离探测能力
Indication
识别和处理移动目标的 技术。
范围和角度分辨率
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Range Resolution
最小可分辨距离对雷达成像分辨率的影响。
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Angular Resolution
波束宽度及目标角度对雷达成像分辨率的影响。
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Trade-offs
范围和角度分辨率之间的权衡和取舍。
合成孔径雷达成像
合成孔径雷达通过精确控制平台运动并利用多次回波合成高分辨率图像。
Signal Processing
对接收到的信号进行处理以生成更清 晰的雷达图像。
雷达阵列信号处理
利用雷达阵列中多个接收器的组合和信号处理技术，实现多波束成像和精确 目标探测。
数字波束赋形和相控阵信号处理
通过数字化信号处理技术实现对波束形状和方向的精确控制，提高雷达成像质量和目标定位准确性。
4d成像雷达原理
4d成像雷达原理4D成像雷达原理引言:4D成像雷达是一种新型的雷达技术，能够实现高精度的目标检测和跟踪。
它不仅能够提供目标的位置和速度信息，还可以获取目标的形状和运动轨迹等更多细节。
本文将介绍4D成像雷达的原理及其应用。
一、4D成像雷达的工作原理1. 脉冲压缩技术:4D成像雷达采用了脉冲压缩技术，通过压缩发射脉冲的时间宽度，实现对目标的高分辨率探测。
脉冲压缩技术可以将发射脉冲的带宽扩展到几个GHz，从而提高雷达系统的分辨率。
2. 多通道接收技术:4D成像雷达采用了多通道接收技术，通过同时接收多个通道的回波信号，实现对目标的多角度观测。
多通道接收技术可以提高雷达系统的抗干扰能力和目标检测概率。
3. 高速采样技术:4D成像雷达采用了高速采样技术，通过提高采样频率，实现对目标的高精度测量。
高速采样技术可以提高雷达系统的测量精度和目标跟踪性能。
4. 数据处理与重建:4D成像雷达通过对接收到的回波信号进行处理和重建，实现对目标的成像和定位。
数据处理与重建可以提取目标的形状、运动轨迹等信息，为后续的目标检测和跟踪提供基础。
二、4D成像雷达的应用1. 自动驾驶:4D成像雷达可以用于自动驾驶系统中的环境感知和障碍物检测。
它能够实时获取道路上的行人、车辆、障碍物等目标的位置、速度、形状等信息，为自动驾驶系统提供准确的感知数据。
2. 无人机监测:4D成像雷达可以用于无人机的监测和追踪。
它能够实时获取无人机的位置、速度、飞行轨迹等信息，为无人机的飞行控制和避障提供支持。
3. 安防监控:4D成像雷达可以用于安防监控系统中的目标检测和跟踪。
它能够实时获取目标的位置、速度、形状等信息，为安防监控系统提供准确的目标识别和追踪能力。
4. 智能交通:4D成像雷达可以用于智能交通系统中的车辆识别和行为分析。
它能够实时获取车辆的位置、速度、行驶轨迹等信息，为交通管理和智能交通决策提供支持。
5. 环境监测:4D成像雷达可以用于环境监测和灾害预警。
各种类型雷达描述讲解
各种类型雷达描述讲解雷达是一种利用电磁波进行探测、测量和判断目标存在及其位置、运动状态等信息的仪器。
根据其工作原理、用途和性能等不同，雷达可以分为多种类型。
下面将对各种类型的雷达进行详细讲解。
1. 相控阵雷达（Phased Array Radar）相控阵雷达是一种通过控制大量天线单元的相位和振幅，从而改变发射和接收波束方向或形状的雷达系统。
相对于传统雷达，相控阵雷达具有较高的目标探测率、方位精度和抗干扰能力。
它广泛应用于天气雷达、航空管制雷达和军事雷达等领域。
2. 同步脉冲雷达（Synchronous Pulse Radar）同步脉冲雷达是一种雷达系统，它利用脉冲信号与回波信号的同步关系来测量目标的距离。
该雷达系统具有较好的测距精度，适用于测量目标与雷达的距离较远的应用场景，如航天、航空和海洋导航等。
3. 连续波雷达（Continuous Wave Radar）连续波雷达以连续的电磁波信号进行发射与接收，通过测量回波信号与发射信号的频率差异来计算目标的相对速度。
连续波雷达主要应用于测速雷达、防撞雷达以及距离测量等领域。
4. 天气雷达（Weather Radar）天气雷达是一种特殊类型的雷达系统，用于监测大气中的天气现象，如降雨、雷暴和风暴等。
它可以通过测量回波的强度和频率分析，得出天气的类型、强度和运动情况等。
天气雷达在天气预报、气象监测和空中交通控制等领域起到重要作用。
5. 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）合成孔径雷达是利用航天器或飞机在运动中合成一个长虚拟天线孔径，从而产生高分辨率的雷达图像。
它主要用于地面目标检测和监测，如地质勘探、地表变形监测和林业资源观测等。
合成孔径雷达能够克服大气、云层和深度研究等问题，以获取高精度的地表信息。
6. 目标识别雷达（Target Recognition Radar）目标识别雷达是一种能够识别雷达回波中的目标特征，并据此判断目标的类型、形状和材料等信息的雷达系统。
雷达系统中的信号处理与成像技术
雷达系统中的信号处理与成像技术雷达系统是一种利用电磁波来探测目标的无线电系统。
它广泛应用于军事、航空、天气预报、海洋航行等领域。
作为一种重要的探测技术，雷达系统中的信号处理与成像技术的发展也非常迅速。
一、雷达系统的原理雷达系统通常由发射机、天线、接收机、处理器等几个部分组成。
雷达的基本工作原理是：发射出一束电磁波，由天线发射出去，当它遇到一个目标时，会产生反射波并被天线接收。
接收机会将接收到的反射波电信号传输到处理器中，处理器经过一定的分析处理后就可以获得目标的位置、速度、方位和高度等信息。
二、雷达成像技术的分类雷达成像技术可以分为以下两种：1. 合成孔径雷达成像技术合成孔径雷达成像技术是一种高分辨率成像技术。
这种成像技术可以提供极高的分辨率，可以产生地形图、海洋等领域所需的高质量成像数据。
它的主要原理是通过收集目标地表被照射到的回波，然后形成地图，进行分析处理。
这种技术需要多次照射，所以需要较长的时间才能够完成成像任务。
2. 脉冲Doppler雷达成像技术脉冲Doppler雷达成像技术是一种高速成像技术。
这种技术可以通过对高速移动目标的速度进行准确的识别和跟踪，在车辆自动导航、目标跟踪和军事应用等领域具有重要的应用价值。
它的主要原理是跟踪由目标散射的回波，根据回波的时间微调雷达频率，获得目标的速度及其位置数据。
三、雷达信号处理技术雷达信号处理技术是用于提取、处理雷达信号的一种技术。
准确的信号处理可以改善雷达探测的效果，提高成像的分辨率，从而更好地识别和跟踪目标。
雷达信号处理技术包括以下步骤：1.回波信号的接收与处理这个步骤初始时接收到的回波信号可能很微弱，因此需要将其放大，以便进一步处理。
2.对目标进行成像在成像期间，需要将回波信号变成三维图像，这样就可以更清楚地了解目标的位置和动态。
3.信号匹配与跟踪对于多个回波信号，需要通过信号匹配与跟踪来确定这些信号是来自于同一目标还是来自于不同的目标。
分析激光雷达的三维成像方法
分析激光雷达的三维成像方法激光雷达是一种能够利用激光束进行高精度测量和三维成像的仪器，已经在许多领域得到了广泛的应用。
在这篇文章中，我们将介绍激光雷达的三维成像方法，并分析其原理和优缺点。
激光雷达的三维成像方法主要可以分为两类：主动式成像和被动式成像。
主动式成像是指激光雷达主动地向目标物体发射激光束，然后测量其返回的激光信号来获取目标物体的三维信息。
被动式成像则是通过接收来自外部光源（如太阳光）的光线，通过分析光线经过目标物体后的散射模式来获得目标物体的三维形状。
主动式成像方法中最常用的是时间差法和相位差法。
时间差法是利用激光束往返的时间与光速的关系来测量目标物体与激光雷达之间的距离。
具体来说，激光雷达发射一束短脉冲的激光，计算激光从发射到返回所经过的时间，再乘以光速即可得到目标物体与激光雷达之间的距离。
相位差法则是利用激光返回时的相位差来计算距离。
这种方法在测量精度方面更高，但要求激光雷达具备高频率的激光发射器。
被动式成像方法中最常用的是结构光法和多视角法。
结构光法利用一个具有特定模式的光源（如激光投影仪）投射光线到目标物体上，通过观察光线经过目标物体后的散射模式来推导目标物体的三维形状。
多视角法则是通过同时从不同位置观察目标物体，从而获得多个角度的图像，然后结合这些图像来重构目标物体的三维形状。
这种方法常用于立体视觉中，可以实现较高的测量精度。
不同的三维成像方法各有优缺点。
主动式成像方法在测量距离方面具有较高的精度，并且可以在任何光照条件下工作。
然而，它需要激光雷达具备高速激光发射和接收的能力，且对目标物体的反射和散射能力有一定要求。
被动式成像方法则无需激光发射器，可以利用周围光源进行测量，且在测量速度和实时性方面较好。
但是它对环境光照条件有一定的要求，并且由于光线的散射和衍射效应，可能导致一定的测量误差。
总体而言，激光雷达的三维成像方法在测量和建模方面具有很高的精度和准确性，已经在许多领域得到了广泛的应用。
雷达目标成像
雷达目标成像雷达目标成像是一种利用雷达技术对目标进行探测和成像的方法。
雷达是一种主动传感器，能够通过向目标发射电磁波，并接收目标返回的波信号，从而获取目标的位置、速度、形状等信息。
雷达目标成像可以分为合成孔径雷达成像和实时雷达成像两种方式。
合成孔径雷达成像是利用多次雷达回波数据进行综合处理，从而达到高分辨率的效果。
实时雷达成像则是通过实时采集目标的回波信号，并进行处理和显示，以获得目标的实时成像图像。
在雷达目标成像中，主要涉及到以下几个关键技术：1. 雷达波束控制：为了获得目标的回波信号，雷达需要将发射能量以波束的形式聚焦在目标上，并接收目标返回的波束信号。
波束控制可以通过机械方式或电子方式实现，以实现目标的高分辨率成像。
2. 雷达信号处理：雷达目标成像需要对接收到的回波信号进行处理，以提取目标的信息。
信号处理主要包括波形压缩、时域滤波、频域变换等技术，可以提高目标成像的分辨率和信噪比。
3. 反演算法：反演算法是雷达目标成像的核心技术，通过对接收到的回波信号进行数学建模和计算，以获得目标的位置、速度、形状等信息。
常用的反演算法包括二维傅里叶变换（FFT）、距离迭代算法（IRA）、最小二乘法（LS）等。
雷达目标成像的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 军事领域：雷达目标成像在军事领域中主要用于目标探测和识别。
通过雷达目标成像，可以识别出目标的类型、大小、运动方向等信息，从而为军事作战提供重要支持。
2. 气象领域：雷达目标成像在气象领域中主要用于天气预测和监测。
通过雷达目标成像，可以观测到大气中的云层、降雨区域等信息，从而为天气预测和气象监测提供基础数据。
3. 航空航天领域：雷达目标成像在航空航天领域中主要用于飞行器的导航和着陆。
通过雷达目标成像，可以获得飞行器附近的地形、障碍物等信息，从而提高飞行器的安全性和精准度。
雷达目标成像技术的发展，为我们对目标的探测和识别提供了强大的工具。
随着雷达技术的不断进步，雷达目标成像的分辨率和精度将会得到更大的提高，为各个领域的应用带来更多的可能性。
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雷达成像现在一般采用SAR体制，在飞机或卫星上装载雷达，照射地面待成像区域。
根据不同地物反射回波的强度和参数特征不同，可以成出图像。
其实成像雷达类型有很多种，这就介绍一种HZ-MWI-III毫米波高清穿透成像仪，它是一种利用毫米级电磁波进行成像探测的专业仪器。
它可以穿透各种非金属介质（如混凝土、砖墙、木板、皮革、衣物、装修材料、塑料等），探测其中的异物，包括金属或非金属类型的小目标。
HZ-MWI-III具有快速、无损、高分辨率、高穿透能力和使用简单等优点，可以显示异物的轮廓。
该设备可广泛应用于安检、建筑检查、反恐等领域。
1.安全检查
HZ-MWI-III可用以穿透办公室、会议室中的桌椅、墙壁装修层、地砖等，检查其中隐藏的窃听装置。
由于具有较好的穿透性，以及较高的分辨率，可以将隐藏的窃听装置的形状探测出来，便于检查人员识别。
高分辨率穿透成像探测仪可用于机场、火车站、地铁、港口等场所，用于对可疑人员行李进行移动抽检。
2.建筑检查
HZ-MWI-III可以对建筑进行检测，探测其中的钢筋、走线管、水管以及空洞、裂缝等内部的结构信息；可用于探查雷达天线罩、导弹导引头、飞机涂层等，检测其材质质量及物理裂缝。
创新应用
考古应用：高分辨率穿透成像探测仪可对用于考古发掘，用于探
测隐藏文物的分布与形状，有利考古挖掘方案的制定。
图为2014年陕西周原考古遗址铜车马探测现场。
生物医学成像：高分辨率穿透成像探测仪可以穿透人体组织，实现对人体内部结构的探测，相比高能射线（如X光），这种探测设备小巧便携，更加全快速。
图所示为用穿透成像探测仪对手掌骨骼成像结果。
未爆炸物探测：高分辨率穿透成像探测仪可以穿透土壤对其内部的目标实现探测，由于其具有非常高的分辨率，可清晰获取地下目标的结构图像。
图示为地下埋设的塑料地雷，其内部结构可清晰成像。
产品特点及优势：
1.无射线类电离辐射，对人体安全无害
2.穿透能力强，可穿透各种非金属介质，有效探测金属或非金属类型目标
3.成像清晰，分辨率高
4.快速成像，提高检测效率
5.便携设计，简单易操作
航征科技是目前国内具有自主知识产权的雷达方案提供商，拥有多项专利和软件著作权。
航征面向水文、水利、环境保护、城市排水管网等行业用户，提供雷达流速流量在线监测解决方案。
航征分别在上海、无锡建立了运营和研发测试中心，拥有完整的技术研发体系和阵容强大的科研队伍，与清华大学、国防科技大学、上海交通大学等知名院校达成长期战略合作，有多位业内专家作为公司的技术后盾，立志成为全球优秀的智能传感解决方案提供商。