ka波段合成孔径雷达
合成孔径雷达
欧空局(ESA)
欧空局分别于1991年7月和1995年4月,发射了欧洲遥感卫星(European Remote Sensing Satellite, ERS) 系列民用雷达成像卫星:ERS-1和ERS-2,主要用于对陆地、海洋、冰川、海岸线等成像。卫星采用法国Spot-I和 Spot-Ⅱ卫星使用的MK-1平台,装载了C波段SAR,天线波束指向固定,并采用VV极化方式,可以获得30 m空间分辨率 和100 km观测带宽的高质量图像。Envisat是ERS计划的后续,由欧空局于2002年3月送入太空的又一颗先进的近 极地太阳同步轨道雷达成像卫星。Envisat上所搭载的ASAR是基于ERS-1/2主动微波仪(AMI)建造的,继承了ERS-1 /2 AMI中的成像模式和波束模式,增强了在工作模式上的功能,具有多种极化、可变入射角、大幅宽等新的特性, 它将继续开展对地观测和地球(ESA)
意大利 德国
俄罗斯 加拿大航天局(CAS)
日本 以色列
美国宇航局(NASA)
在Seasat-A取得巨大成功的基础上,利用航天飞机分别于1981年11月、1984年10月和1994年4月将Sir-A、 Sir-B和Sir-C/X-SAR3部成像雷达送入太空。Sir-A是一部HH极化L波段SAR,天线波束指向固定,以光学记录方式 成像,对1000 ×104 km2的地球表面进行了测绘,获得了大量信息,其中最著名的是发现了撒哈拉沙漠中的地下古 河道,显示了SAR具有穿透地表的能力,引起了国际学术界的巨大震动。产生这种现象的原因,一方面取决于被观测 地表的物质常数(导电率和介电常数)和表面粗糙度,另一方面,波长越长其穿透能力越强。Sir-B是Sir-A的改进型, 仍采用HH极化L波段的工作方式,但其天线波束指向可以机械改变,提高了对重点地区的观测实效性。Sir-C/X-SAR 是在Sir-A, Sir-B基础上发展起来的,并引入很多新技术,是当时最先进的航天雷达系统:具有L、C和X3个波段, 采用4种极化(HH, HV, VH和VV),其下视角和测绘带都可在大范围内改变。
Ka频段车载SAR成像系统分析
达 的作用 距离要 大于 ７０ ｒＸＣ ２； ５ｍ（ ／ ）令车 载 平 台 高 度 为５ ｍ， ０ 此时 波 束 入 射 角 必 须大 干
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ８６ ．２ 。 。
Ｓ Ｒ的距 离 向分辨 率 主要取 决 于发 射线 Ａ 性 调频信 号的 带宽 ， 距离分 辨率 可表示 成 则
给 出的 系统 参数 进行 单点 目标和 多 点 目标 仿 真 实验 。 图２ 所示 为场 景 内单 点 目标 成 像结 果 ， 由 此 可见本 方 案 中跑车 实验 的系统 参数 设 计和 成像 算法 的 选择能 够满 足成 像要 求 。 所示 图３ 为 点 目标 距 离 向和 方位 向的 剖面 图 ， 由此 可 数Ⅳ 为 ｌ３ ４ 。 ６ ８点 见 点 目标 在 距离 向和 方位 向都实 现 了 良好 的 根 据天 线尺 寸 ， 离向波 束宽 度 ： ／ 距 聚焦 。 Ｄ＝ ．０ ６ ０ ３ａ ＝１６ 。 方位 向波束 宽度 ０ ０ ８／ ．ｒｄ ．４ ， 在进 行 场 景 内 多点 目标 成 像 之 前 ， 设计 ６＝ ／ Ｄ＝ ．０ ６ ０ ３ ａ ＝１ ６ 。 当距 离 Ｏ ０ ８ ／ ．ｒｄ ．４ 。 个９ 点的 目标点 阵 ， 个 各点 目 在 地面 测 绘 标 向 波 束 宽 度 为 １ ６ 。 车 载 平 台 高 度 为 带的 位 置 如 图４ 示 。 ．４ ， Ｎ ５ ｍ ， 束 中 心 视 角 为 ８ １ （ 景 中 心 距 ０ 波 ８．。 场 同样 的 ， 多点 目标 回波 数据 采 用 Ｃ 算 对 ｓ 离 ｌ ０ ｍ） ， 达 的 合 成 孔 径 长 度 为 法 ， 成 像结 果 如 图５ 示 。 见 ， Ｓ 法 对 ０ 时 雷 ５ 其 Ｎ 可 Ｃ 算 ４ ｍ， ３ 合成 孔径 时 间 ／ Ｎ等 于２ ２ ｓ 此 时 场景 中的 多点 目标 成 像 同样 有效 。 ｖ ． １。 个 合成 孔径 长 度的 方位 向采 ｆ ４Ａ￣％＝ ｒ Ｘ Ｒ ＝ １ ５ 对 横 向距 离为 １０ Ｐ Ｆ Ｉ０ ， ０ ｍ的测绘带进 ５ 实测数据成像 行 成 像 ， 在 方 位 向采 样 点 数 为 ｌ ０ 则 ／ ０ 本 小节 所采 用的 跑 车实验 实 测数 据 的主
合成孔径雷达的理论概念
SAR在测绘领域的应用分析及优势SAR成像技术诞生于20世纪50年代，开始用于美国军队，后来美国航空航天局喷气推进实验室和密执安环境研究所将SAR转化为民用，并于1972年4月，成功地进行了机载L波段的SAR实验，在1978年6月28日发射了第一颗合成孔径雷达卫SEASATL。
自从1991年欧洲空间局成功发射ERS一1卫星以来，许多学者都利用ERS一1重复轨道资料对SAR干涉测量的局限性和应用进行了实验研究。
2000年2月22日，装载于“奋进号”航天飞机上为获取全球三维地形信息而研制的单轨双天线雷达系统经过11天的对地观测，成功地获取了从北纬60度至南纬56度间80%陆地面积的高精度三维雷达数据，完成了航天飞机雷达测图计划(SRTM)。
而作为InSAR技术进一步扩展的D一InSAR技术的发展是在1989年Grbariel等首次论证了D一InSAR技术可用于探测厘米级的地表形变之后，他利用SeasatL波段SAR测量美国加利福尼亚州东南部的英佩瑞尔河谷灌溉区的地表形变。
但是，当时人们没有对此给予足够的重视。
直到1993年Massonnet等人利用ERS一1 SAR 数据获取了1992年Landers地震的形变场，并将D一INSAR的测量结果与其它类型的测量数据进行了比较，结果相当的吻合,自此引起了国际地震界的震惊。
人们也开始认识到D一InsAR在监测地表形变方面的优势，世界各国都开始了这方面的研究。
我国对合成孔径雷达干涉测量技术的研究起步较晚。
但是，现在国内对这一新技术的理论研究和应用研究己经蓬勃展开，从“六五”计划以来，国家对雷达遥感给予了充分的支持。
20世纪70年代后期开始了机载SAR的研制，到80年代中后期研制成功了单通道、单侧视方向X波段SAR，1983年得到了光学处理的地形图像，1987年研制成功了多通道、多极化SAR系统，命名为CAS/SAR，并在后来的工作中对机载SAR系统和信号处理作了进一步改进和完善。
合成孔径雷达SAR课件
将多个SAR图像融合可以增强图像的对比度和分辨率，提高图像的视觉效果。
图像解卷积
由Байду номын сангаасSAR图像的模糊和失真，需要通过解卷积技术对图像进行去噪和恢复，提高 图像的质量。
图像分割与目标识别
图像分割
通过对SAR图像进行分割，可以将图像中的目标和背景分离出来，便于后续的目标识别和特征提取。
目标识别
特点
高分辨率、全天候、无需光学窗口、对目标有较好的三维探 测能力。
SAR系统组成
01
02
03
雷达发射机
产生射频脉冲信号，通过 天线发射。
雷达接收机
接收反射回来的信号，进 行放大、滤波、解调等处 理。
数据处理器
对接收到的信号进行处理， 生成图像。
SAR工作原理简介
发射信号
SAR系统发射射频脉冲信 号，通过天线向地面目标 照射。
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。
距离徙动校正：解决因目标距离不同而引起的多普勒频移差异问题。
Chirp Z-Transform算法
基于短时傅里叶变换（STFT）的成像算法
将雷达信号变换到频域进行处理，通过对回波信号进行加窗处理、频域滤波等操作实现目 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、STFT变换、图像生成等。
合成孔径雷达卫星构型设计
合成孔径雷达卫星构型设计孙永岩 范季夏 于广洋 赵 彦(上海卫星工程研究所,上海 200240)摘 要 合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,简称SAR )卫星的构型与其它卫星相比具有一定的特殊性,主要体现在大面积的相控平面SAR 天线在工作时需侧视(长度方向沿飞行方向)和SAR 天线与太阳电池阵之间的相容性。
通过分析SAR 卫星构型的特点,根据卫星构型设计的原则,结合SAR 卫星的构型实例,给出SAR 卫星构型设计的基本思路和方法。
关键词 合成孔径雷达 构型 设计 卫星SyntheticAper tureRadar SatelliteConfigur ationDesignSunYongyan FanJixia YuGuangyang ZhaoYan(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering,Shanghai200240)Abst ract Theconfigurationofsyntheticapertureradar(SAR )satellitehadsomeparticularitycomparedwithothersatellites,mainlyembodyingtheslantwiseobservationofSARantenna (lengthdirectionalongflightdirection )andthe compatibilitybetweenthephysicallylargeantennaandthelargesolararray.ByanalyzingSARsatellitecharacteristic,basedontheprincipleofsatelliteconfigurationdesign,andwithsomesampleofSARsatelliteconfiguration,thebasicso2lutionandmethodofSARsatelliteconfigurationdesignwereproposed.KeyWords Syntheticapertureradar Configuration Design Satellite 收稿日期1 引言合成孔径雷达卫星(又称SAR 卫星)是自上世纪70年代末发展起来的新型对地观察遥感卫星,其有效载荷是工作在微波波段的主动式遥感器系统[1]。
Ka频段车载SAR成像系统分析
27科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald I T 技 术车载SAR平台相比于机载和星载来说，在时间和成本上具有明显优点，其自身也具有平台高度低，行驶速度缓慢，速度不稳定，雷达作用距离短，分辨率高（分米级）等特点。
所以在对车载SAR成像系统进行参数设计时，有必要对一些主要参数进行分析。
1 车载SAR 系统主要参数分析1.1 脉冲重复频率（PRF）选择脉冲重复频率的选择要同时满足以下两个条件：抑制方位向模糊（脉冲重复频率大于回波信号多普勒带宽）、抑制距离向模糊（测绘带宽度的回波在一个重复周期之内到达）。
（1）抑制方位向模糊为了抑制方位向模糊，要求脉冲重复频率大于方位多普勒信号的带宽。
方位多普勒信号的带宽计算公式为：，其中v 为汽K a 频段车载S A R 成像系统分析张琳1 闫军2(1.中国电子科技集团公司第27研究所 河南郑州 450005；2.武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室 湖北武汉 430079)摘 要：相对于机载和星载平台，车载平台具有成本低廉，时间不受限等优点，并也可以验证S A R 系统功能与性能，但车载平台也具有其自身的特点，因此本文针对K a 频段车载S A R 成像系统进行了分析、仿真和验证。
关键词：车载 Ka波段合成孔径雷达 成像中图分类号:TN 95文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(c)-0027-03表1 雷达系统主要参数图1 CS算法流程图图2 场景内单点目标成像结果(a)距离剖面图 (b)方位剖面图图3 点目标距离向和方位向剖面图. All Rights Reserved.28科技创新导报 Science and Technology Innovation HeraldI T 技 术车沿航向行驶速度，D a 为天线方位向孔径长度。
这里取行驶速度为70k m /h （70/3.6=19.44m/s）,天线方位向孔径长度为0.3m，此时其多普勒信号带宽由公式计算可得为129.6H z 。
第12章课件 第十二章 合成孔径雷达 (Synthetic-Aperture Radar) 卫星海洋学 PPT
我们假设某一声源发出的声波频率为f，波长为λ，它们与声波传播速度v
的关系为
f v
（12-3）
图12-5给出了阐述多普勒效应的示意图。第一种情况是观察者静止.
'S 'B S B S' S vv svv s （12-5） ff f
因此，在B点接收到的波动频率f′是
f' v v f ' vvs （12-6）
由于f ′ >f，故在B点接收到的波动频率比波源发出的频率要高。当波源以速
度vS由S点背向B做匀速直线运动时，用同样的方法可以导出
" v vs
f
f" v f v vs
（12-7）ຫໍສະໝຸດ 这时在B点接收的波动波长λ〞变长，对应频率f〞有所降低。
第二种运动是波源不动，而位于B点的接收装置以速度vS向着波源做匀速直 线运动。这相当于波动的传播速度增加，变为v+vS。这样，虽然波源发出的 频率保持不变，但是接收装置接收到的波动频率变为
f'vvs vvs f
五种工作模式：1）成像模式,可以提供七种不同入射角的图 像 2）交互极化模式,提供同一地区的两种不同极化方式的图 像，用户可根据需要从以下三种极化方式组合中选择：VV 和HH，HH和HV，VV和VH。3）宽刈幅模式4）全球探测 模式5）波浪模式
在上述五种工作模式中，高数据率的成像模式、交互极化模 式和宽刈幅模式可提供其它国家的各地面站接收，低数据率 的全球探测模式和波浪模式仅供欧空局的地面站接收。表 12-1显示了欧洲环境卫星ENVISAT-1携带的高级合成孔径雷 达ASAR五种模式的工作特性。12-2显示了成像模式提供的 七种不同图像的幅宽/卫星与星下点距离和入射角等信息。
合成孔径雷达技术的发展及其应用
中国科学院国家科学图书馆科学研究动态监测快报2007年11月1日第10期（总第10期）空间光电科技专辑(合成孔径雷达技术专题)中国科学院高技术研究与发展局中国科学院国家科学图书馆中国科学院国家科学图书馆北京市中关村北四环西路33号邮编：100080 电话：(010) 82629178 电子邮件：liud@空间光电科技专辑2007年第10期（总10期）出版日期：2007年11月1日专题编者按：合成孔径雷达（SAR）能够克服云雾雨雪和夜暗条件的限制对地面目标成像，可全天时、全天候、高分辨率、大幅面对地观测，在军事侦察、军事测绘及诸多民用领域发挥了重要作用，近年来受到世界各国高度重视并得到迅速发展。
本期专题对SAR技术的发展及其应用做以简要介绍，详细介绍美、德等国的SAR计划进展及相关技术，以及近期国际上关于SAR的最新情况。
合成孔径雷达技术的发展及其应用SAR是一种二维微波遥感成像雷达，由于具有远距离全天候高分辨力成像、自动目标识别、先进的数字处理能力等优点，使其拥有广泛的用途。
20世纪50年代初美国科学家最先提出来“合成孔径”的概念，主要是为了满足军事侦察雷达对高分辨率的需求。
经过多年的发展，SAR从开始的单波段、单极化、固定入射角、单工作模式，逐渐向多波段、多极化、多入射角和多工作模式方向发展，天线也经历了固定波束视角、机械扫描、一维电扫描及二维相控阵的发展过程。
未来几年SAR的研究热点以及发展趋势是：多参数（多频段，多极化和多视角）SAR系统，聚束SAR，极化干涉SAR及合成孔径激光雷达。
1.应用范围1.1军事应用美国的“长曲棍球”(Lacrosse)军用雷达卫星，自1988年至2005年已先后发射了5颗，分辨率从最初的1 m提高到0.3 m，这是目前为止分辨率最高的天基合成孔径雷达。
美国正在发展的“天基雷达”计划是为美国空军实施的一项具有空间力量增强战略的计划，该计划是一个由8~10颗成像卫星组成的星座，星上的主要有效载荷是SAR，且具有地面运动目标指示（GMTI）的功能。
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ka波段合成孔径雷达
摘要：
一、引言
二、ka 波段合成孔径雷达的定义与特点
三、ka 波段合成孔径雷达的应用领域
四、我国在ka 波段合成孔径雷达领域的发展状况
五、ka 波段合成孔径雷达的未来发展趋势
正文：
一、引言
随着科技的进步，合成孔径雷达（SAR）技术在遥感领域得到了广泛应用。
其中，ka 波段合成孔径雷达凭借其独特的优势，逐渐成为研究热点。
本文将详细介绍ka 波段合成孔径雷达的相关知识。
二、ka 波段合成孔径雷达的定义与特点
ka 波段合成孔径雷达是一种利用合成孔径雷达技术，在K 波段（26.5-40 GHz）工作的雷达系统。
相较于其他波段，ka 波段合成孔径雷达具有以下特点：
1.高分辨率：ka 波段具有较短的波长，能够实现更高的空间分辨率。
2.穿透能力强：ka 波段具有较强的穿透能力，能够穿透云层和部分植被，实现全天候观测。
3.数据传输速率高：ka 波段具有较高的频段，可以实现较高的数据传输速率。
三、ka 波段合成孔径雷达的应用领域
ka 波段合成孔径雷达广泛应用于遥感领域，主要包括：
1.地质勘探：ka 波段合成孔径雷达可穿透地表植被，实现地下的探测。
2.环境监测：ka 波段合成孔径雷达可实现对云层、雾霾等恶劣天气条件下的监测。
3.军事侦察：ka 波段合成孔径雷达具有较高的分辨率，可用于目标识别和跟踪。
4.农业估产：ka 波段合成孔径雷达可用于监测作物长势，为农业估产提供数据支持。
四、我国在ka 波段合成孔径雷达领域的发展状况
近年来，我国在ka 波段合成孔径雷达领域取得了显著成果，已成功研制出多种型号的ka 波段合成孔径雷达卫星。
此外，我国还积极开展ka 波段合成孔径雷达技术的研究，包括提高分辨率、增强穿透能力等方面。
五、ka 波段合成孔径雷达的未来发展趋势
未来，ka 波段合成孔径雷达将朝着以下方向发展：
1.高分辨率：提高ka 波段合成孔径雷达的空间分辨率，以满足更精细的观测需求。
2.多极化：发展多种极化方式，提高ka 波段合成孔径雷达的信息获取能力。
3.集成化：将ka 波段合成孔径雷达与其他遥感技术相结合，形成集成化的遥感系统。
4.商业化：推广ka 波段合成孔径雷达在民用领域的应用，实现商业化运
作。
总之，ka 波段合成孔径雷达凭借其独特的优势，在遥感领域具有广泛的应用前景。