雷达新发展之合成孔径雷达
摘要:雷达技术被广泛应用于军事、国防、勘测、遥感等多个领域,雷达技术发展到现在形成了许多成熟的技术,其中包括宽带雷达技术、高精度雷达技术、以及本文将要谈到的合成孔径雷达技术(SAR)等等。本文主要阐述了合成孔径雷达技术(SAR)的历史、成像原理以及成像算法。
关键字:雷达技术 SAR 成像
一. 雷达发展概况
雷达是现代电子科学飞越发展的成就之一,它不但广泛应用于军事领域,而且在民用方面也开辟了极为广阔的市场。它已成功地应用于地面、舰载、机载、星载方面,这些雷达已经和正在执行着各种军事和民用任务。雷达信号理论形成的一个重要时期是二十世纪四、五十年代。在此期间,众多的专家学者运用经典的统计检测和参量估计理论对雷达技术中的目标探测和信号处理等问题进行了大量的研究,建立了许多经典理论,总结出了一系列雷达信号处理的基本准则,如最佳线性滤波和预测理论,匹配滤波器理论。特别是Woodwar 于 1953 年提出了著名的模糊函数理论,奠定了雷达分辨理论基础。并首次对脉冲雷达的分辨率问题进行系统地研究,使人们对雷达信号形式及处理的认识上升到了一个新的高度,从而进一步促进了对雷达波形设计及雷达信号检测的深入研究,并由此推动了脉冲压缩技术的发展和应用。
进入六十年代后,由于许多新技术和新器件相继成功开发并应用于雷达系统中,使得雷达系统的性能和指标有了大幅度提高。与此同时,由于航空航天等技术发展的需要,雷达的应用范围不断的扩大,功能不断的增强,众多不同体制的雷达研制成功并投入使用,雷达技术的应用空前繁荣。如采用脉冲压缩技术,在发射机峰值功率受到限制的条件下可以采用增加发射脉冲宽度的方法来增加发射的平均功率。这样,在提高雷达作用距离的同时又保持了窄脉冲雷达系统的距离分辨力和测距精度。同一时期,计算机技术的发展推动了数字信号处理理论和方法的研究。尤其是1965年Cooley和Tukey发现了离散傅立叶变换的快速算法FFT,为数字信号频域处理的实用化打下了坚实的基础。之后又陆续出现了许多快速算法和数字滤波器的设计方法,使数字信号处理理论逐渐地成熟和完善。信号处理也有了时域和频域两类技术并进的局面。本文主要探讨关于合成孔径雷达的成像方法。
二.合成孔径雷达
2.1背景知识
合成孔径雷达是一种主动的机载或星载传感器。它的基本原理是:卫星在轨道飞行中,于不同位置定时地对同一地物发射电磁波脉冲信号,同时接收回波信号。在某种意义上,可以认为是延伸了雷达天线的长度,从而大大提高了分辨率。另外,由于合成孔径雷达还具有全天时、全天候、不受大气传播和气候影响、穿透力强等优点,因此在民事和军事方面的应用非常广泛。1978年第一颗合成孔径雷达卫星Seasat成功地实施了合成孔径雷达对地观测,之后美、日及欧洲各国等相继利用星载合成孔径雷达技术进行以军事侦察、资源调查、环境监测为目的的对地观测。
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