星载sar方位分辨率计算
SAR技术2005
7.4.4 SAR系统分辨率的计算
(1) 距离分辨率计算
斜距分辨率计算公式
B─信号带宽 (MHz)
k─展宽系数 (处理加权和系统误差造成)
地距分辨率计算公式
θ─雷达波束在地面的入射角
斜距分辨率ρr与地距分辨率ρg关系
脉冲宽度τ’
雷达
R 斜距 脉冲宽度τ’
ρr
地面
α
ρg
地距
距离分辨率的极限
“点”目标： 本身尺寸远小于分辨单元的目标。是物 理的“点”目标模型。例如应答器(ARC)、角反射器等。
雷达测试用的“点”目标：强度应适当，使主瓣在图 像线性动态范围内，并尽可能看得到旁瓣。目标太强
会使图像饱和失真，目标太弱会受到噪声的干扰，都
会降低对目标测量的精度。
(2) 系统的传递函数
输入 f ( t) 成像系统 H(t) 输出 g ( t)
符号 Da K1 K2 名 称 天线长度 加权展宽系数 物理意义 天线长度是决定方位向分辨率的关键因素 成像处理中，为降低副瓣引入的方位向加权 造成的系统方位向冲激响应主瓣展宽，≥1
主要在地面数据处理中进行运动补偿，较少采用实时补偿， 但对卫星姿态及姿态稳定度有一定要求； 必须使用星地数据传输； 必须使用遥控遥测和程序控制； 设备要满足火箭发射和空间工作的环境条件（振动、冲击、 噪声、温度、真空、辐射）； 体积、质量、功耗受卫星尺寸、载荷能力、供电能力限制；
成像带宽： 与分辨率是一对矛盾。 工作距离： 与分辨率有密切关系。 (4) 系统灵敏度：检测弱目标的能力，与所有参数都有关。 (5) 系统定标精度(辐射精度)：内定标精度，外定标精度等。
7.1 SAR工作平台
(1) 机载SAR的工作平台是各种飞机，性能参数：
国外相关星载SAR及InSAR卫星的系统参数
本报告主要调研了国际上到目前为止所存在的一些星载InSAR系统的发展情况，总结了各系统的一些技术指标及参数选择。
以下调研系统中，除了TanDEM-X干涉系统之外，其他的星载SAR系统都不是用来专门进行干涉测量使用的，它们基本的任务还是实现二维高分辨成像，因此大多采用的是重复轨道干涉测量模式。
在进行干涉测量之前，首先要估算此次测量的基线数值，如果不满足要求，此次测量数值就不会采用，因此，对于重复轨道干涉测量的基线实际上是针对需要的测高精度筛选出来的。
1、美国Seasat系统1978年6月，美国国家航空航天局发射了海洋卫星（SeaSat），在卫星上首次装在了合km的面积进行了测绘，该卫星在空间飞行100天，采用的成孔径雷达，对地球表面1亿2是重复轨道干涉模式，首次从空间获得地球表面雷达干涉测量数据。
ERS-1和ERS-2雷达卫星为欧洲空间局分别于1991年和1995年发射，携带有多种有效载荷，包括侧视合成孔径雷达和风向散射计等装置。
ERS-1和ERS-2雷达卫星构成对同一地面访问时间相差一天的星对，使得两次取得的SAR数据之间的相干性得到了一定保障，采用太阳同步晨昏轨道，该系统采用的是重复轨道干涉模式，卫星编队形式为跟飞。
获得。
3、日本JERS-1系统JERS-1雷达系统是日本于1992年发射升空的，采用太阳同步晨昏轨道，该卫星采用了重复轨道干涉模式，但其轨道控制方式不太理想，在交轨方向的基线分量不如日本之后发射的ALOS卫星。
表3中的基线长度是对JERS-1持续观测四年（1993年—1994年）期间的基线变化范围。
雷达卫星Radarsat除了有一个地面卫星数据接收站外，卫星上还载有磁带记录器，可覆盖全球。
该卫星除陆地及海洋应用外，其还肩负两个方面的重要任务：一是对南极大陆提供第一个完全的高分辨率卫星覆盖，二是对全球产生多次卫星覆盖。
Radarsat雷达卫星由加拿大于1995年11月4日发射，具有7种模式、25种波束及不同入射角，因而具有多种分辨率、不同幅宽和多种信息特征，使用于全球环境、土地利用和自然资源监测等。
SAR成像算法docx
SAR 成像1 合成孔径雷达（SAR ）1.1 SAR 简介合成孔径雷达(SAR)是一种可以全天候、全天时工作的高分辨率成像雷达。
它利用天线和目标之间相对运动而形成等效合成孔径，解决了雷达设计中高分辨率与大尺寸天线和短工作波长之间的矛盾，在遥感和国防中潜在着极大的应用价值。
星载SAR 一般工作在正侧视状态,但在特殊应用中，也会工作在斜视状态。
图1给出了星载SAR 正侧视模式的空间几何关系。
飞行路径在地面上的投影(地面轨迹)方向称为方位方向，而与其垂直的方向称为距离方向。
距离向使用脉冲压缩技术实现高分辨率；方位向利用多普勒效应,经过相干处理得到高分辨率。
图1 SAR 的几何关系1.2 SAR 信号模型：SAR 信号可以分为距离向信号和方位向信号。
首先考虑SAR 距离向信号。
SAR 距离像脉冲可表示为:()()20()cos 2r rs rect f K T ττπτπτ=+ (1.2.1)其中，r T 为脉冲持续时间，r K 为距离向昧冲的调频率，0f 为中心频率， τ以脉神中心为参考原点。
任一照射时刻的反射能量脉冲波形和照射区域内地面反射系数r g 的卷积，如下所示:()()()r r s g s τττ=⊗ (1.2.2) 考察距雷达0R 处的一个目标点，其后向散射系数0σ的幅度为A ，则式(1.2.2)中的()02r g A R c δτ=-，其中c 为光速，02R c 为该点的信号延时。
所以可知，该点目标的接收信号为:()()()()200002()cos 222r r rR cs Arect f R c K R c T ττπτπτφ-=-+-+(1.2.3)其中，φ表示地表散射过程可能引起的首达信号相位改变。
现在考虑方位向信号。
由于大多数SAR 天线在方位面内没有加权，其单程方向图可以近似为一个sin c 函数:()0.886sin a bw P c θθβ⎛⎫≈⎪⎝⎭(1.2.4) 其中θ为斜距平面内测得的与视线的夹角，bw β方位向波束宽度0.886a L θλ，a L 为方位向天线长度。
星载SAR方位模糊研究
位置 的频谱被 不 同幅度 的方 向 图加权 （ 双程 方 向 图
波长对 方 位模 糊 的影 响 主要 表 现在 两方 面 ： 一 是 波长会 影 响模糊 信 号 的聚 焦 程度 ， 而影 响 方位 从
模糊 能量 的大小 ， 另一 方面 波长 是 多普 勒 中心 频率
位模 糊 的影响 。通 过 分析 可知 ： 方位 分辨 率相 同时 ， 频段 Ｓ Ｒ 系统模糊 问题 更严 重 ， 可通 过提 低 Ａ 但
高 重频 、 低 方 向图 副瓣 电平等 方 法可 改善 方位模 糊 ， 压 最后 仿 真验证 了上 述 结论 并给 出改善 方位模
糊 的设计 考虑 。
关键 词 ： 载合 成 孔 径 雷 达 ； 位 校 糊 度 ； 星 方 多普 勒 频 率
第 ３节利 用 星 载 Ｓ Ｒ参 数仿 真验 证 上 述 分 析 结 果 Ａ 的正 确性 ； ４节 根 据 本 文 的相 关 结 论 给 出方 位 模 第
糊优 化 的系 统设计 考 虑 ； ５节对 全 文作 出总结 。 第
２ 方 位 模 糊 特 性 研 究
合 成 孔径 雷 达 的 回 波 信 号 的多 普 勒 频 谱 被 天
Ｘｕ ｌｕ ，Ｚｈ ｏ Ｄｉ Ｘｉ ｅ ｑ ａ ，Ｈｅ Ｄｏ ｇ ｕ ｎ ｔ ｉ ａ ， ｎ Ｐ ｉ ｕ ｎ‘ ｎ ｙａ
（ ．Ｎ ｎ ｅ ａｃ ｓｔｔ ｏ ｌ ｔ ｎｃＴｃｎ ｌ ｙ Ｎ ｎ ｎ １０ ３ １ ａ ｇ Ｒ ｓ ｒ Ｉ ｔｕ ｅ ｈ ｎ ｉ ｅ ｆＥｅ ｒ ｉ ｅｈ ｏｏ ， ａｆ ｇ２ ０ １ ； ｃｏ ｇ ｉ ２ ｈ ｎ ｈ ｉ ｎｔｕｅｏ ｔ ｌｅＥ ｇｎｅ ｎ Ｓ ａ ｇ ａ ０ ２ ０ ．Ｓ ａ ｇ ａ Ｉｓｔｔ ｆ Ｓ ｅ ｉ ｎ ｉｅｒ ｇ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ４ ） ｉ ａ ｌｔ ｉ ２
星载sar方位分辨率计算
星载sar方位分辨率计算
星载SAR（合成孔径雷达）是一种在卫星上搭载的雷达系统，能够通过发射和接收雷达波束来获取地面的高分辨率图像。
方位分辨率是SAR系统在纵向方向上对目标进行分辨的能力，也被称为横向分辨率。
方位分辨率是SAR系统的重要参数之一，它决定了SAR能够分辨的最小目标尺寸。
方位分辨率取决于SAR系统的波长和天线孔径大小。
波长越短，方位分辨率越高；天线孔径越大，方位分辨率也越高。
在星载SAR系统中，波长通常在厘米到毫米的范围内，而天线孔径可以达到几米甚至十几米。
因此，星载SAR系统具有很高的方位分辨率，可以对地面目标进行高精度的分辨和定位。
通过高分辨率的星载SAR图像，我们可以清晰地看到地表目标的细节，如建筑物、道路、水体等。
这对于军事侦察、土地利用规划、灾害监测等领域具有重要意义。
为了提高星载SAR系统的方位分辨率，科研人员不断进行技术创新和改进。
例如，采用多天线合成孔径雷达（MIMO-SAR）技术可以进一步提高方位分辨率。
此外，还可以通过增加天线孔径和调整波长等手段来改善方位分辨率。
星载SAR系统的方位分辨率是衡量其性能优劣的重要指标之一。
通过不断的技术创新和改进，我们可以获得更高分辨率的星载SAR图
像，为各个领域的应用提供更准确、更详细的地面信息。
高分辨率星载SAR相位历史的模型化方法
第28卷第6期2007年11月 宇 航 学 报Journal of As tronauticsV ol.28N ov ember No.62007高分辨率星载SAR 相位历史的模型化方法孙进平,毛士艺(北京航空航天大学电子信息工程学院203教研室,北京100083) 摘 要:星载合成孔径雷达中,由于相对距离变化的复杂性,在成像算法的研究中很难采用距离的解析表示式,因此通常需要对成像时的星地几何模型进行近似处理。
这种几何模型的近似和成像算法的有效性直接相关,简单的理想飞行模型近似所带来的回波域相位误差,会使成像算法无法满足高分辨率星载S AR 系统的成像要求。
给出了一种星载SAR 相位历史模型化方法,通过这种方法构造的理想飞行模型可以有效近似真实成像几何,在高分辨率星载S AR 成像算法的研究中可以得到很好的应用。
关键词:合成孔径雷达;星载;相位历史;模型中图分类号:T N95 文献标识码:A 文章编号:100021328(2007)0621704205收稿日期622; 修回日期62280 引言星载合成孔径雷达(S AR )技术[1]近年来得到了迅猛发展,即将发射的新一代星载S AR 系统的分辨率相比当前大多数在轨系统均有很大的提高,典型的如RadarS at II 最高分辨率3米、TerraS AR 2X 和COS MOS ΠSkymed 的最高分辨率可以到1米,而S AR 2Lupe 则可以达到0.5米的高分辨率;目前在轨运行的美国军用LACROSSE 系统的分辨率也优于1米。
在星载SAR 技术向多模式、多频段、多极化方向发展的同时,分辨率的提高始终还是本领域一个发展主流,优于1米的分辨率也会大大丰富星载S AR 在军事侦察方面的应用。
随着分辨率的提高,相应成像算法的研究需要对回波信号相位历史进行更为准确的计算[2]。
对于星载系统而言,卫星飞行轨道为椭圆轨道,地球表面则是椭球面模型,因此在成像算法研究中,雷达和地球表面照射区目标间相对距离变化很难采用精确的解析表示式[1]。
SAR图像小目标检测及目标方位角估计
SAR图像小目标检测及目标方位角估计方法研究1 SAR图像点目标检测雷达图像上的点状目标，指的是以亮斑的形式出现在雷达图像上的那些目标。
大多数战术目标，如坦克、战车、大炮、船只等，以及工业设施，如高压输电线塔、油井、孤立的小建筑物等，都呈现为点状目标。
目标检测就是要找出什么是目标，它是目标识别和分类的基础,检测结果影响目标的特征提取，最终影响目标识别和分类的精度。
其方法主要是根据目标在图像上的标记(特有的灰度特征和纹理特征，形状等)及其与相邻目标的相互关系，采用相应算法来进行检测。
较典型的检测方法有恒虚警法和扩展分形法。
1.1恒虚警法恒虚警处理技术(CFAR)是在雷达自动检测系统中给提供检测阈值，使杂波和干扰对系统的虚警概率影响最小的目标检测算法。
2000年万朋，王建国，赵志钦，黄顺吉在文献[1]中分析了在均匀杂波回波功率服从Gamma分布条件下SAR点目标检测，推导了点目标虚警概率和检测概率与阈值系数关系，提出了检测点目标阈值系数选择根据和方法。
在杂波均值估计方面，提出了以全局均值代替局部动态均值。
在检测效果方面，基于Gamma分布的全局均值检测算法优于基于Gamma 分布的局部动态均值检测算法，它们都优于双参数恒虚警检测算法。
在计算量方面，基于Gamma分布的全局均值检测算法比基于Gamma分布的局部动态均值检测算法小，在这方面也都优于双参数恒虚警检测算法。
UWB SAR图像中的目标检测通常指二面角目标检测,点目标检测由于没有发现军用车辆等人造目标这一直接效益而受到较少关注。
为满足一些UWB SAR图像中检测点目标的需求(如图像融合时的配准,通过路灯和树木进行道路检测和为了抑制树干杂波而识别树干杂波等)，2004年方学立，梁甸农，王岩在文献[2]中研究了其中的点目标检测问题，通过综合运用方向依赖滤波、隐马尔可夫模型和恒虚警率检测技术，设计了一种用于机载UWB SAR 图像中的点目标检测算法。
(完整版)各种SAR成像算法总结
各种SAR成像算法总结1 SAR成像原理SAR成像处理的目的是要得到目标区域散射系数的二维分布，它是一个二维相关处理过程，通常可以分成距离向处理和方位向处理两个部分。
在处理过程中，各算法的区别在于如何定义雷达与目标的距离模型以及如何解决距离－方位耦合问题，这些问题直接导致了各种算法在成像质量和运算量方面的差异。
一般来说，忽略多普勒频移所引起的距离向相位变化，距离向处理变为一维的移不变过程且相关核已知，即退化为一般的脉冲压缩处理；同时将雷达与目标的距离按2阶Taylor展开并忽略高次项，则方位向处理也是一个一维的移不变过程，并退化为一般的脉冲压缩处理，这就是经典的距离多普勒（Range-Doppler RD）算法的实质。
若考虑多普勒频移对距离向相位的影响，同时精确的建立雷达与目标的距离模型，则不论距离向处理还是方位向处理都变为二维的移变相关过程。
线性调频尺度变换（Chirp-Scaling CS）算法即在此基础之上将二维数据变换到频域，利用Chirp Scaling原理及频域的相位校正方法，对二维数据进行距离徙动校正处理、距离向及方位向的聚焦处理，最终完成二维成像处理。
当方位向数据积累延迟小于全孔径时间（即方位向为子孔径数据）的情况下，方位向处理必须使用去斜（dechirp）处理及频谱分析的方法。
在RD和CS 算法的基础之上，采用dechirp处理及频谱分析的方法完成方位向处理的算法分别称为频谱分析（SPECAN）算法和扩展CS（Extended Chirp Scaling ECS）算法。
1.1 SAR成像原理本节以基本的正侧视条带工作模式为例，对SAR的成像原理进行分析和讨论。
正侧视条带SAR 的空间几何关系如下图所示。
图中，αoβ平面为地平面，oγ垂直于αoβ平面。
SAR 运动平台位于S 点，其在地面的投影为G 点。
SAR运动平台的运动方向Sx 平行于oβ，速度大小为a v 。
SAR 天线波束中心与地面的交点为C ，CG 与运动方向Sx 垂直；S 与C 的距离为s R ，12B SB ∠称为天线波束的方位向宽度，大小为a β。
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星载sar方位分辨率计算
星载SAR（合成孔径雷达）的方位分辨率计算公式为：分辨率= λ / (2 * Δθ)，其中λ表示雷达波长，Δθ表示SAR雷达天线接收到的目标信号的相位差。
此公式说明，方位分辨率与波长的比例成正比，即波长越短，方位分辨率越高。
因此，要提高方位分辨率，需要减小波长或减小目标信号的相位差。
另外，合成孔径观点的SAR方位向分辨率表达式为：R_a = λR / 2L = l / 2，其中λ表示雷达波长，R为斜距，L为合成孔径长，l为真实雷达孔径长。
从该式可以看出，要提高方位向分辨率，需要减小真实孔径长度l或增大合成孔径长度L。
另外，合成孔径雷达由于自身在方位向上的移动，在照射目标过程中合成了一个等效的大天线，从而实现方位向高分辨率。
对于真实孔径雷达来说，它的方位向分辨率为ρ = Hλ / (Dsinβ)，其中H为天线距地高度，β为俯角，λ为波长，D为天线长度。
当雷达工作频率固定后，要提高方位分辨率必须增大天线长度D，这会受到雷达载体的限制。
总之，星载SAR的方位分辨率取决于多个因素，包括雷达波长、天线尺寸、目标信号的相位差等。
要提高方位分辨率，需要综合考虑这些因素并采取相应的措施。