合成孔径雷达SAR技术
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。
合成孔径长度ls计算公式(二)
合成孔径长度ls计算公式(二)
合成孔径长度（SAR技术）计算公式
什么是合成孔径长度（Synthetic Aperture Length）
合成孔径长度（Synthetic Aperture Length，简称SAL），是合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）技术中的一个重要参数。
它表示雷达所观测到的地物在方向上的分辨能力。
计算公式
合成孔径长度（SAL）的计算公式为：
SAL = c / (2 * B)
其中： - SAL：合成孔径长度，单位为米（m） - c：光速，单
位为米每秒（m/s） - B：脉冲带宽，单位为赫兹（Hz）
示例说明
假设一个合成孔径雷达的脉冲带宽为2 GHz，即B = 2 * 10^9 Hz。
根据上述计算公式，我们可以计算出该雷达的合成孔径长度（SAL）。
SAL = c / (2 * B) = 3 * 10^8 m/s / (2 * 2 * 10^9 Hz)≈ 米（m）
因此，该合成孔径雷达的合成孔径长度为约米（m）。
注意：在实际应用中，还需要考虑象限调制等因素对合成孔径长度的影响。
上述示例仅为简单说明合成孔径长度的计算公式。
总结
合成孔径长度是合成孔径雷达技术中的一个重要参数，用于表示雷达在方向上的分辨能力。
计算公式是基于光速和脉冲带宽的比例关系，公式为SAL = c / (2 * B)。
通过计算公式，可以快速计算出合成孔径长度的数值。
sar成像原理
sar成像原理
SAR（合成孔径雷达）成像原理是利用雷达波在特定地区中反射和散射的属性进行成像。
SAR系统利用雷达发射的脉冲信号，经过地面、建筑物或其他目标的反射和散射后，返回到雷达接收器。
雷达接收器记录下返射信号的强度和时间延迟。
SAR采用了信号处理技术，通过对多个脉冲信号进行处理和
合成，模拟出一个长时间的持续波信号。
这样，就能够实现对整个观测区域的全面扫描，而不仅仅是单个点的测量。
SAR系统在扫描过程中，会对目标进行多次观测，从不同的
视角获取多个方向的信号。
这些信号会经过特殊的处理和合成，最终形成一个高分辨率、成像质量较好的图像。
SAR图像展
示了目标在水平方向和垂直方向上的特征，能够提供目标的形状、结构以及散射特性等信息。
SAR成像原理的核心思想是通过利用目标反射和散射的信号
特性，结合多视角观测和信号处理技术，实现对地表目标进行高精度的成像。
这种成像技术在地质勘探、环境监测、军事侦察等领域具有广泛的应用价值。
合成孔径雷达sar孔径合成原理
合成孔径雷达sar孔径合成原理合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）是一种利用雷达原理进行成像的技术。
它通过利用雷达的回波信号进行数据处理，实现高分辨率、大覆盖面积的地面成像。
而SAR的核心技术之一就是孔径合成原理。
孔径合成原理是利用雷达的运动产生的多个回波信号进行合成，从而得到高分辨率的成像。
与传统雷达不同，SAR的发射器和接收器不是静止不动的，而是在飞机、卫星等平台上运动。
正是因为这种运动，SAR能够利用多个回波信号进行合成，达到提高分辨率的效果。
SAR的孔径合成原理可以通过以下几个步骤来解释：1. 发射信号：SAR首先向地面发射一束射频信号。
这个信号在空中传播并与地面物体相互作用后，会产生回波信号。
2. 接收信号：接下来，SAR接收器会接收到地面反射回来的回波信号。
这些信号包含了地面物体的散射特性，可以提供有关地面物体的信息。
3. 信号处理：接收到回波信号后，SAR会对这些信号进行处理。
首先，对回波信号进行时域压缩处理，以减小信号的时延。
然后，对压缩后的信号进行频域处理，通过傅里叶变换等算法，将信号转换为频域数据。
4. 孔径合成：在信号处理的过程中，SAR会利用雷达平台的运动信息，将多个回波信号进行合成。
SAR的雷达平台在运动过程中，相当于一个虚拟的大孔径天线，可以接收到多个不同位置的回波信号。
通过对这些信号进行合成处理，可以得到高分辨率的成像结果。
5. 成像显示：最后，SAR将合成后的信号进行成像显示。
利用合成的回波信号，SAR可以得到高分辨率、清晰度高的地面图像。
这些图像可以用于地质勘探、军事目标识别、环境监测等领域。
需要注意的是，SAR的孔径合成原理要求雷达平台在运动过程中保持稳定，并且要有较高的精度。
这样才能保证合成后的图像质量。
此外，SAR的孔径合成原理也要求对回波信号进行准确的处理和合成算法。
只有在合适的处理和算法下，才能获得理想的成像结果。
合成孔径雷达成像原理
合成孔径雷达成像原理合成孔径雷达成像原理：1.什么是合成孔径雷达成像原理合成孔径雷达成像原理（Synthetic Aperture Radar Imaging Principle, SAR）是一种利用雷达波的时间延迟和方位变化来绘制距离低的地表和海洋以及地表以下结构的高空视觉成像技术。
SAR可以利用天空中的大型雷达天线，在宽波束角度范围内，以较高的分辨率观测大范围，并收集目标表面的反射型数据，从而生成高分辨率的图像。
2.合成孔径雷达成像原理的工作原理合成孔径雷达成像工作原理：SAR通过利用雷达信号的时间延迟和方位变化特性产生三维立体成像，具有通过黑暗和雾霾等自然环境条件下实现远距离搜索能力的能力。
其工作原理是在搜索模式下，当搜索卫星移动时，雷达发射一个固定射程和脉冲宽度的信号，在接收卫星接收反射回来的信号后，将它们不断地积累，并在特定角度上重新组合，通过特定的运算方式，从接收的延迟和方位信息中提取出最终的立体成像信息。
3.合成孔径雷达成像技术的优势（1）合成孔径雷达成像技术有效规避地形引起的多普勒距离差，可以获得极高的空间分辨率，从而使用户能够观测到精细物体。
（2）成像效果通常比正常的视觉监测方式更好，例如采用毫米波实现的极高分辨率。
（3）雷达信号非常稳定，因此可以在恶劣的气象条件下，如夜间、降雨、沙尘天气和视线有阻断，进行智能监控。
（4）合成孔径雷达具有良好的无损评估能力，可以直接观测广泛特征，如植被、水体状况、根系活动等，以进行环境指示和监测。
4.合成孔径雷达成像技术的应用（1）用于地理学应用领域：主要用于测量和映射地表特征，改善地形图以及研究地形引起的物理变化，海底特征映射，土地利用，岩溶地貌和植被的反射特性，全球变化检测等。
（2）用于航特：可以用于无人机指导，航行安全等工作，在水色监测中，可以检测海洋的水深，使用户的航行更加安全、可靠。
（3）用于监控：可以识别和定位已知的移动目标，并将移动目标的信息当成可视化的图像，以识别和定位未知的移动目标，进行导航、监测和预警，实现全天候智能监控功能。
合成孔径雷达的现状与发展趋势
二、合成孔径雷达现状
然而，目前合成孔径雷达技术还存在一些问题，如图像质量不稳定、处理速 度慢、无法识别特定目标等。此外，由于合成孔径雷达系统的复杂性和成本较高， 也限制了其应用范围。
三、合成孔径雷达发展趋势
三、合成孔径雷达发展趋势
随着技术的不断进步和应用需求的增长，合成孔径雷达未来的发展将趋向于 高分辨率、高灵敏度、宽测绘带以及多模式多波段的发展。
2、国外现状和趋势
2、国外现状和趋势
全球范围内，合成孔径雷达卫星技术发展迅速。商业公司如Planet Labs、 DigitalGlobe等纷纷推出具有高性能的SAR卫星，以满足不同用户的需求。同时， 一些国际组织如欧洲航天局也积极参与SAR技术的研究和应用，推动全球SAR技术 的发展。
2、国外现状和趋势
发展历程
1、起源和发展阶段
1、起源和发展阶段
合成孔径雷达卫星技术起源于20世纪50年代，当时美国国防部开始研究雷达 成像技术。到了20世纪70年代，雷达成像技术开始应用于卫星遥感领域。最初的 SAR技术采用机械扫描方式，随后逐渐发展为电子扫描方式。20世纪90年代初， 第一颗商业合成孔径雷达卫星TerraSAR-X成功发射，标志着SAR技术进入商业化 应用阶段。
与此同时，针对SAR系统的干扰方法也在不断发展。常见的SAR干扰技术包括 欺骗式干扰、压制式干扰和复合式干扰等。欺骗式干扰通过向SAR系统发送虚假 信号，使其无法正确解码和成像；压制式干扰则通过干扰SAR系统的接收机或发 射机，降低其信号接收能力；复合式干扰则结合欺骗式和压制式干扰，使SAR系 统无法正常工作。
三、合成孔径雷达发展趋势
3、宽测绘带：合成孔径雷达未来的发展趋势之一是实现大测绘带（SAR）的 覆盖。通过采用先进的信号处理技术和分布式系统，合成孔径雷达将能够实现大 范围的目标探测和地图绘制。
合成孔径雷达SAR课件
利用SAR系统的高分辨率特性 ，对敌方活动进行侦查，提供
详细情报。
目标识别与跟踪
通过SAR图像的纹理、形状等特征 提取，实现对敌方目标的识别与方导弹发射的早 期预警，引导己方导弹进行拦截。
SAR在环境监测领域的应用
大气环境监测
通过对SAR图像的分析，监测大 气污染源、污染物扩散等情况。
合成孔径雷达sar课件
目录
• SAR系统概述 • SAR成像算法 • SAR图像处理 • SAR系统性能评估 • SAR系统应用与发展趋势
01
SAR系统概述
SAR定义及特点
定义
SAR，全称合成孔径雷达，是一种雷达成像技术，利用飞行 器平台携带的雷达在空间中扫描，通过合成孔径技术对地面 目标进行成像。
反射信号
地面目标反射信号回到雷 达接收机。
数据处理
雷达接收机将反射信号进 行处理，生成图像。
02
SAR成像算法
距离-多普勒算法
线性调频（Linear Frequency Modulation，LFM）信号：用于产生具有大带宽的 信号，通过改变频率增量来实现目标距离和速度的测量。
成像处理步骤：收发雷达信号、信号接收、信号处理、图像生成等。
分辨率和速度分辨率
算法对目标和速度具有较高的分辨率和速度分辨率。
成像处理中的其他关键技术
成像处理中的数字波束形成（DBF）技术
通过对多个接收天线接收到的信号进行加权和相位调整，实现波束指向控制和目标信号增强。
成像处理中的动目标检测与跟踪技术
通过对回波信号进行频谱分析和目标跟踪，实现动目标的检测和跟踪。
成像处理中的杂波抑制技术
通过采用滤波器、空域滤波等技术，抑制杂波干扰，提高图像质量。
合成孔径雷达遥感在林业中的应用
合成孔径雷达遥感在林业中的应用合成孔径雷达（SAR）是一种主动微波遥感技术，其应用在林业领域具有广泛的潜力。
通过SAR技术，可以获取高分辨率、全天候和全天时的地表信息，从而可用于森林资源监测、森林生态环境保护、森林灾害监测等方面。
本文将从SAR技术的原理、在林业中的应用以及未来发展趋势等方面，对合成孔径雷达遥感在林业中的应用进行深入探讨。
一、合成孔径雷达技术原理SAR技术是通过飞行器或卫星向地面发射微波信号，然后接收并记录地面反射回来的信号，最后利用计算机处理这些数据，生成地面图像。
SAR技术具有分辨率高、覆盖范围广、对地面环境适应能力强等特点，因此在林业遥感中具有独特的优势。
SAR技术的分辨率取决于所使用的频率和天线尺寸，一般来说，频率越高、天线尺寸越大，分辨率就越高。
而SAR技术的覆盖范围主要取决于所使用的平台高度和天线类型，它可以实现对大范围森林区域的监测和研究。
二、SAR技术在林业中的应用1. 森林资源监测SAR技术可以获取森林资源的大范围、高分辨率的信息，可以用于森林资源调查、森林覆盖度估算、森林类型划分等方面。
由于SAR技术不受云层、雨雾等天气影响，因此可以在全天候下实现对森林资源的监测和评估。
2. 森林生态环境保护SAR技术可以实现对森林植被、土壤湿度、地形特征等信息的获取，可以为森林生态环境的保护和管理提供技术支持。
森林资源的合理利用和保护是森林生态系统平衡发展的重要保障，SAR技术可为此提供丰富的信息支持。
3. 森林灾害监测SAR技术可以实现对森林火灾、病虫害、风灾等灾害的监测和预警，及时发现和处理森林灾害，可以有效减小森林灾害对生态环境和资源造成的破坏。
三、合成孔径雷达技术在林业中的发展趋势1. 提高数据处理和解译能力随着技术的不断进步，SAR技术的数据处理和解译能力将进一步提高，更准确地获取和解释森林资源信息。
这将有助于提高森林资源监测的准确性和可靠性。
2. 结合多源数据在未来的发展中，SAR技术将更多地结合多源数据，如光学遥感数据、激光雷达数据等，以获取更全面和多维度的森林资源信息。
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SAR成像模式
Stripmap(条带式):
最早的成像模式，1950’s 低分辨率成像的最有效方法
Spotlight(聚束式):
在1970’s提出 获得较高的分辨率 一次飞行中，通过不同视角改变对同
脉冲重复周期(PRI)或频率(PRF) 采样定理的限制 脉冲重复频率增加，方位分辨率提高
SAR信号处理
距离采样
满足采样定律
方位采样(PRF)
必须满足:
PRI2 c(Rf a r Rnea ) rTp
Rfar = 远距点, Rnear =近距点
SAR使用的波段
VHF/UHF 125 to 950 MHz C band 5.3 GHz X band 7.5 to 10.2 GHz Ku band 14 to 16 GHz Ka band 32.6 to 37.0 GHz
The Alaska SAR Facility. /
合成孔径雷达SAR技术
SAR的特点 I
为什么使用雷达成像技术
全天候，穿透云雾能力 全天时工作 穿透植被和树叶 目标与频率的相互关系 运动检测
SAR的特点 II
方位分辨率:
实例:
R
D
23.5cm R85k0m 25m D8km
星载SAR距离850km，工作频率 1.276GHz，像素分辨率25m 需要 8km 合成孔径
Soumekh, M. Synthetic Aperture Radar Signal Processing. Wiley, New York, 1999.
Carrara, W. G., et al. Spotlight Synthetic Aperture Radar Signal Processing Algorithms. Artech House, Boston, 1995.
一区域成像
SAR成像模式
Scan(扫描模式):
信号处理非常复杂
ISAR(逆SAR)
雷达静止, 目标运动
SAR信号处理
Example: Received raw stripmap data from point targets
图像分辨率不高 聚焦处理 距离关系
R(xxi,R i)R i2(xxi)2
SAR图像例
美国加州洛杉矶的卫星雷达图像
南极卫星图像
参考文献
Tony Freeman, Jet Propulsion Laboratory. What Is Imaging Radar.
Fitch, J. P. Synthetic Aperture Radar. SpringerVerlag, New York, 1988.
合成孔径原理
8km 的孔径长度由小天线实现 原理
SAR合成孔径原理
SAR 基本概念
最大聚焦合成孔径长度:
Lmax R
D
天线尺寸的
聚焦分辨率:
sa r
R
D
2Lm ax 2
分辨率的改善与天线尺寸有关，与距离和波 长无关
星载SAR
机载SAR
SAR成像模式
点目标提取: 聚焦 数据距离校正 处理算法: 匹配滤波
SAR信号处理
匹配滤波
计算速度 频域相乘方法 时域卷积方法
SAR信号处理
运动补偿问题 多普勒频率漂移问题 数据采样
距离向 方位向
SAR信号处理
脉冲宽度(T) 与带宽成反比 带宽增加，距离分辨率提高 线性调频信号