星载合成孔径雷达技术研究
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。
SAR技术ppt课件
率ρg ，地距分辨率是随入射角不同而变化的。
(2) 单点目标分辨率
单点目标分辨率定义：点目标冲激响应主瓣半功率点 (-3dB)处宽度对应的空间长度
0dB -3dB -4dB
…… 副瓣 副瓣 副瓣
速度取决于轨道精度，是有规律的。 ● 安装空间和位置：安装空间和载荷能力是有限的。 ● 供电能力：卫星电源供电能力是有限的。
7.2 波段和极化
● 目前SAR的工作波段已经几乎覆盖了全部雷达波段， 多波段SAR系统是一个发展方向。
● 不同目标对不同极化的电磁波散射特性也不同，并 会产生不同的极化方向旋转。 多极化SAR系统是一个发展方向。
回顾 2 合成孔径雷达采用的先进技术
宽频带的天线馈线系统； 分布式有源相控阵天线系统； 距离向多波束扫描方式（ScanSAR）； 方位向多波束工作方式； 聚束工作方式（Spotlight）； 多频段、多极化SAR技术； 干涉SAR技术； 宽频带相干发射接收系统； 高稳定度信号源； 线性调频脉冲产生和脉冲压缩技术；
特别 B = fMax 时——信号带宽使用100%（实际做不到）
SAR是一种微波全息
SAR是微波全息成像，SAR 原始数据就是数 字化的全息图，成像处理就是图像重建。
在方位向通过载机飞行和 PRF 进行全息图的 采样，因此要求载机直线飞行。
采样间隔必须固定不变，因此通常 PRF 随地 速成正比变化。或记录飞行速度（或加速度） 在成像处理中进行校正。
在距离向通过距离采样时钟进行全息图的采样。
合成孔径雷达技术
2005年6月
合成孔径雷达技术内容
回顾：1 合成孔径雷达的基本特点 2 合成孔径雷达采用的技术 3 合成孔径雷达系统的组成
星载InSAR技术在地质灾害监测领域的应用
星载 InSAR技术在地质灾害监测领域的应用摘要：InSAR是一项太空对地球开展的三维成像技术，它象征着空间遥感已进入一个新的阶段，即从二维信息获取变为三维信息获取，这一巨大的变化为大地测量引来一场较大的变革，且这一项技术是研究地质灾害的先进工具。
本文论述了星载InSAR技术在地质灾害监测领域的应用。
关键词：星载InSAR技术；地质灾害监测；应用一、星载InSAR技术概述1、内涵。
InSAR技术的全称是合成孔径雷达干涉技术，是一种现代化新型地面变形测量技术和手段。
以波的干涉为主，利用平行飞行的两个分离雷达天线去获取同一个区域两幅微型图像，或利用同一个雷达对同一个区域重复飞行两次，进而获得两幅微波图像。
随着科技水平的提升，GPS技术(全球定位系统)成为了测量地面变形的主要工具和手段之一，但此技术的测量也只能得到部分离散点，在点与点间也会造成大量重要信息的丢失。
而InSAR技术的诞生，为地质灾害监测工作带来了极大的便利，不仅工作效率高，且能突破GPS技术在测点中造成的信息丢失问题，进而提升测量精度。
此外，若在地质灾害监测中，能将GPS技术和InSAR技术进行有机结合，测量效果和精度俱佳。
2、优势①大范围全天候。
星载InSAR技术通过卫星雷达获取数据，覆盖范围广，可达几百甚至上千平方公里，且卫星雷达监测可穿透云层、无昼夜之分，能实现全天候监测。
②高精度高分辨率。
SAR卫星传感器空间分辨率高，地表监测精度达厘米甚至毫米级，可连续捕获持续较慢发展的边坡活动。
③可监测人员无法进入区域，成本低。
星载InSAR技术使用卫星SAR数据，无需设置地面基准点；从经济角度来看，虽然数据成本高，但由于一次性监测和分析面积大，总体造价较低。
二、地质灾害监测领域的应用1、地震形变监测。
DInSAR技术应用于地震形变监测的研究最早可追溯到1993年。
另外，根据地震周期概念，地震周期可分为震间、同震和震后三个阶段。
其中震间阶段是指两次地震间，地壳相对稳定的运动，时间尺度从几十年到上千年；同震阶段是指地震发生时，断层发生破裂和岩石快速滑动，通常持续几秒到几分钟；震后阶段是指地震发生后的几年到几十年时间。
星载多极化合成孔径雷达波位设计研究
（ ｅｅｒｈ＆ Ｄ ｖｌ ｍ ｎ Ｃ ｎｅ ， ｈｎ ｃｄ ｍ ｆ ｐ ｃ ｅｈ ｏ ｇ ， Ｂ ｉｎ ０ ０ ４ ｈｎ ） Ｒ ｓａ ｃ ｅｅｏ ｅ ｔ ｅ ｔ Ｃ ｉａＡ ａｅ ｙｏ ａ ｅＴ ｃ ｎ ｌ ｙ ｅ ｉｇ１０ ９ ，Ｃ ｉａ ｐ ｒ Ｓ ｏ ｊ
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计 是 星载合 成孔 径雷 达 （ Ａ 系统参 数设 计 的重 要组 Ｓ Ｒ）
成 部分 ， 要全 面考 虑 天 线 尺 寸 、 射 脉 冲遮 挡 、 需 发 星下
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星 载 多 极 化 合 成 孑 径 雷 达 波 位 设 计 研 究 Ｌ
金丽花 ， 志伟 赵
合成孔径雷达差分干涉测量ppt课件
差分干涉测量的原理 两轨法
其基本思想是利用已知的外部DEM来消除地形相位。 在两轨法中，外部DEM的精度、空间分辨率、插值方法及干涉基线对形变 量的精度都有显著的影响。
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差分干涉测量的原理 三轨法 是由1994年由Zebker等人提出的，由于该方法可以直接从SAR图像中提 取出地表形变信息，被认为是差分干涉模型最经典的方法。
2
差分干涉测量的原理 基本原理 合成孔径雷达干涉测量原理在很多文献中已有详细介绍。现在将以星载 重复轨道为例简要介绍差分合成孔径雷达干涉基本原理。
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差分干涉测量的原理
如图所示，S．、S2和S3分别为卫 星三次对同一地区成像的位置(即成像 时雷达天线的位置)。则经相位干涉处 理，由S。和S2可生成一幅干涉图，s， 和S 可生成另一幅干涉图，利用这两 幅干涉图进行差分处理，即所谓的差 分雷达干涉测量。
11差分干涉测量的原理差分干涉方所需数据dem两景图像和一个dem外部不需要三景sar图像由一个insar像对形成需要四景sar图像由一个insar像对形成需要12差分干涉测量的应用目前dinsar的应用主要集中在地震同震形变场的监测火山形变的监测冰川运动的监测地面沉降的监测等领域
合成孔径雷达差分干涉测量原理
由一个InSAR像对 形成
解缠 不需要 需要 需要
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差分干涉测量的应用 目前D-InSAR的应用主要集中在地震同震形变场的监测、火山形变的监
测、冰川运动的监测、地面沉降的监测等领域。
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差分干涉测量在地震监测的应用
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差分干涉测量地震监测的应用
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差分干涉测量地震监测的应用 地震可以引起电离层异常
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差分干涉测量在地表沉降监测的应用
测绘技术中的波束形成与合成孔径雷达技术
测绘技术中的波束形成与合成孔径雷达技术随着科技的不断进步，测绘技术在现代社会中扮演着十分重要的角色。
而在测绘技术中，波束形成与合成孔径雷达技术被广泛应用于地球观测和地图制作等领域。
本文将从波束形成与合成孔径雷达技术的基本概念、原理及其在测绘技术中的应用等方面进行探讨。
首先，我们来了解波束形成技术。
波束形成是指通过调控天线阵列内各个单元天线的相位和幅度，使得它们在特定方向上形成一个窄束。
与传统的单天线或固定阵列相比，波束形成技术具有更高的方向性，能够提高雷达检测的精度和灵敏度。
波束形成技术可以通过调整天线的发射相位和幅度来实现，从而使得天线阵列向特定方向发射或接收信号。
这种技术的应用使得测绘的范围进一步扩大，能够获取更多的地理信息。
接下来，我们来探讨合成孔径雷达（SAR）技术。
合成孔径雷达是一种能够通过合成成像来获得高分辨率雷达图像的技术。
SAR技术利用飞行器或卫星上的雷达向地表发射连续的射频信号，并接收被地表物体散射回来的信号。
通过采集多个不同位置接收到的雷达回波数据，使用信号处理算法将这些数据合成成一张高分辨率的雷达图像。
这样的图像能够反映地表物体的形状和特征，为地图制作和测绘提供了重要的数据源。
波束形成与合成孔径雷达技术的结合，使得地球观测和地图制作取得了重大的突破。
首先，通过波束形成技术，可以实现对地表目标的精确定位，提高图像的分辨率。
具体来说，通过调节天线阵列内各个单元天线的相位和幅度，使得发射的波束聚焦在目标上，从而获取更加清晰的图像信息。
这为解析度更高的地图制作提供了可靠的技术手段。
其次，合成孔径雷达技术的应用，使得地球观测和地图制作能够跨越时间和空间的限制。
通过利用大量的SAR数据，可以实现连续观测同一地区的变化情况，如土地利用的动态变化、地表沉降的监测等。
同时，由于合成孔径雷达技术能够穿透云层和雨带，以及对地表目标进行高分辨率的成像，因此即使在恶劣的天气条件下，也能够获取到高质量的地表图像。
星载合成孔径雷达信号的多普勒调频斜率的估计
Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ａ ｅ ｏｎ ＡＲ； Ｄｏ ｐｅ ｒｑ ｅ ｃ ｄ ｌｔ ｎ ｓｏ ｅ Ｒ ｎ ｏ — Ａ ｉ ｉ ｒｎ ・ ｙ ｗｏ ｄ ： ｐ ｃ ｂ ｒｅ Ｓ ｐ ｌｒ ｆ ｕ ｎ ｙ ｍｏ ｕａｉ ｌｐ ； ａ ｄ ｎ ｅ ｏ ｍｂｇ ｔ ｔ ｓ ｕ ｙ ａ
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估计 方 法进 行 了比较 。
关键词 ：星栽合成孔径雷达 ；多普勒调频斜率 ；Ｒ ｄｎ Ａ ｂｇｉ 变换 ；Ｗｉ ｅ — ｉｅ ａｏ — ｍ ｉ ｔ ｕ ｙ ｇ ｒ ＶＵ 变换 ｎ
中图分类 号 ：Ｔ ９ Ｎ５ 文献标 识 码 ：Ａ 文章编 号 ：１７ ４５ （０６ ０ 一 ｌ２一 ４ ６２— ５０ ２０ ） １ Ｏ ｌ ｏ
ｓｏ ｅｏ ｐ ｃ ｂ ｒｅ Ｓ ｌｐ ｆ ａ ｅ ｏｎ ＡＲ，ｗｈｃ ｓｂ ｓ ｄｏ ｎ ｏ ｓ ｉｈ ｉ ａｅ ｎ Ｒａ ｄ ｎ—Ａｍ ｉ ｉ ｒｎ ｆｒ ，ａ ｄ ｍａ ｅ ｏ ａｉ ｎ ｏ ｂ ｇ ｔ ｔ ｓ ｍ ｎ ｋ ｓａｃ ｍｐ ｒ ｏ ｆ ｕ ｙ ａ ｏ ｓ
Ｗｉ ｅ —Ｖｌ ｎ ｇ ｒ ｉｅ具有 双线 性 特 性 ，对 于 多分 量 的 ｌ
以惯性空 间坐标 系作为参 照物 ，设 星载 Ｓ Ｒ Ａ
和目标的相对位置 、速度和加速度矢 量分别为 ｒ 、
＇ ， ， 、ａ 在短时间内，把相对距离 ｒ（） ＝Ｉ Ｉ ｔ ， 围绕 ．
ＬＦ Ｍ 信号的 Ｗｉ ｅ — ｉｅ ｎ ｇ ｒ Ｖｌ 变换 有交叉 项 ，当地面 某一时刻 ｔ ｔ展开成泰勒级数 ，只取前三项 ，有 ： ｌ ＝。 目标分布较为复杂或者点 目标分布比较集中且相关 １ ． ｒｔ （）＝ｒ ・ ＋ ｒ ・ ＝ ０＋ｒ ｔ －， ｔ ｏ ， ０ 性较大时，互 Ｗｉ ｅ — ｉ 分布使 Ｓ Ｒ成像时产 ｎ ｇ ｒ Ｖｌ ｌ ｅ Ａ
合成孔径雷达技术及其应用
Electronic Technology •电子技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 87【关键词】合成孔径雷达 系统组成 典型应用合成孔径雷达（SAR ）是一种利用微波成像技术进行地海面目标探测的遥感系统。
自20世纪50年代美国提出并研制成功以来，SAR 雷达发展迅速且有成效，具有全天时、全天候、高精度、大范围、远距离的特点。
在世界各国的农业、林业灾害防治，遥感测绘导航、地质勘探、环境海洋监测及军事等方面得到广泛应用。
装载平台遍及各类飞机、导弹、卫星和车辆等。
本文从SAR 雷达技术入手，对其应用进行了阐述，并探讨其发展趋势。
1 SAR雷达技术SAR 雷达通过发射大带宽线性调频信号，实现目标距离向高分辨。
在雷达平台与目标之间的相对运动过程中，通过相干积累及运动补偿，以时间换空间的方式实现天线长度的延展，实现方位向高分辨。
1.1 系统组成典型SAR 系统由天线、发射机、接收机、频率源、信号处理机、惯导、数据记录仪、控制与显示等组成。
天线发射宽带信号、接收目标回波；发射机完成宽带信号的产生、调制和放大；接收机用于对回波的变频、放大和采集；频率源产生全机所需时钟及本振信号；信号处理机实现全机时序同步、参数控制和雷达信号处理；惯导是SAR 雷达重要组成，实时测量天线姿态并传输给信号处理机用于运动补偿计算；数据记录仪可记录信号回波和图像数据；控制与显示实现全机控制及图像显示。
如图1所示。
1.2 主要参数SAR 的主要参数含使用参数、内部参数和图像参数。
使用参数直接面向用户，含分辨率、作用距离、测绘带宽和定位精度等。
分辨率指距离分辨率和方位分辨率，距离分辨率与信号带宽成反比，方位分辨率与天线长度成反比；作合成孔径雷达技术及其应用文/翁元龙用距离是指图像场景中心到平台的斜距；测绘带宽是指SAR 雷达的成像宽度；定位精度用于描述图像中目标与真实地理坐标之间的相对关系。
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星载合成孔径雷达技术研究
随着科技的不断革新，航空航天领域也在不断地发展和壮大。
而现今的空间探
测需要高精度、高分辨率的空间成像技术作为支撑，而这个技术的关键就在于合成孔径雷达技术。
本文将主要论述近年来星载合成孔径雷达技术的研究现状与趋势。
合成孔径雷达，简称SAR技术，是一种以雷达为信号源，通过复杂的数据处
理技术进行目标成像与测量的高尖端技术。
它广泛应用于空间技术、精密农业、海洋环境等领域，具有高精度、高分辨率、遥感探测能力强等优点。
星载合成孔径雷达技术，顾名思义是把SAR技术应用于卫星和宇宙飞行器上，用卫星俯瞰地球表面，获取地形地貌、海洋环境、天气、农业等方面的数据。
与其他成像技术相比，星载合成孔径雷达技术具有成像能力强、适应多种不同天气条件、覆盖范围广等优点，并且在环境监测、军事侦查以及野生动植物保护等领域也有非常广泛的应用。
近年来，随着航空航天领域的不断发展，星载合成孔径雷达技术的研究也获得
了迅速发展。
主要表现在五个方面：
1.数据处理和算法的进一步深入：SAR数据处理和成像算法一直是研究的热点
之一。
在星载合成孔径雷达技术中，数据处理和算法的精度和速度将直接影响成像质量和效率。
目前，研究者们正致力于发展更高效、更精准、更智能化的算法，用于提高数据处理的速度和效率。
2.多模式SAR技术的研究：随着航空航天技术的不断进步，现代卫星多次向同一地区拍摄的能力日益提高。
因此，一种新的多模式SAR技术正在逐渐发展。
这
种技术可以将多模式图像整合成高质量、高分辨率的三维立体影像，从而实现更清晰的三维成像。
3.极化SAR技术的研究：极化SAR技术是利用电磁波的偏振现象来获得目标
信息的一种高级成像技术。
目前，该技术已广泛应用于军事领域、气象预测、海洋
环境监测等多个领域。
然而，目前的极化SAR技术面临的仍是成像质量低、敏感度和分辨率不够高等问题，需要继续改善和完善。
4.新一代星载SAR的研究：目前，国内外已经有多家公司和机构开始研究新一代星载SAR，以期望从质量、分辨率、遥感精度、信噪比等方面取得更进一步的提高和发展。
这些新的SAR系统将采用先进的信号处理技术、全数字方式、高度自适应的复杂波束形成技术等，从而实现更高的满足不同空间任务的要求。
5.多传感器遥感技术的应用：星载合成孔径雷达技术需要和其他遥感技术结合使用，以提高遥感数据的多样性、信息质量的可靠性与信度。
多传感器遥感技术的应用包括卫星光学成像、高光谱、微波辐射计、雷达高度计和激光高度计等，以及其在大地测量、隐身技术、导航、搜救、地震、环境等领域的应用。
综上所述，星载合成孔径雷达技术是目前航空航天领域中尖端的技术之一。
在SAR技术中，数据处理和算法的精度，多模式和极化技术不断推进，新一代星载SAR的研究不断推进。
多传感器遥感技术的应用使得遥感数据的多样性、信息可靠度和信度不断提高。
在未来，随着多项技术的不断推进，SAR技术将有更广泛的应用，其在环境监测、自然灾害预测、气象预测、战略部署、生态环境保护和精密农业等领域的应用将会持续地不断壮大。