SAR回波专题

姓名:杜旺旺;学号:20021210938;学院:电子工程学院

原链接:https://blog.csdn.net/fengying2016/article/details/80487722

【嵌牛导读】SAR(Synthetic Aperture Radar),即合成孔径雷达,是一种主动式的对地观测系统,可安装在飞机、卫星、宇宙飞船等飞行平台上,全天时、全天候对地实施观测、并具有一定的地表穿透能力。因此,SAR系统在灾害监测、环境监测、海洋监测、资源勘查、农作物估产、测绘和军事等方面的应用上具有独特的优势,可发挥其他遥感手段难以发挥的作用,因此越来越受到世界各国的重视。

【嵌牛鼻子】SAR(合成孔径雷达)的回波

【嵌牛正文】

本节从分析回波信号的特性入手,从频谱分析、相关、匹配滤波角度来说明合成孔径原理。

1 回波信号特性


  假设被测目标为一理想点目标p,p点与航线x的垂直斜距为R0,我们把航线x和R0R0 所构成的平面作为坐标平面。设飞机在t=0处在坐标原点。在某一瞬时t,飞机的位置在xa=vat。点目标p的位置在这个坐标系里是固定的,其坐标为(xp,R0)(xp,R0)。在t时刻,p点与飞机上雷达天线的斜距R为:


天线发出的是周期性的相干等幅高脉冲波,设其频率为f0,振幅为A,脉冲重复频率为fr,重复周期为Tr=1/fr,脉冲宽度为τ。

①假设发射的为一连续波余弦信号,把实际信号看成是对连续信号的抽样,其抽样率即为脉冲重复频率fr;

②假定余弦信号的振幅归一化为1,起始相位为0,则有:

归一化后,

φ1:原始发射信号的一次相位(线性相位);

φ2:是随R0R0而变的相位项,但与时间无关。对同一垂直斜距的目标来讲, R0是常数,φ2是常数相位;

φ3:最重要的相位项,也可写成

随时间呈平方律变化的二次相位项。

将相位对时间进行求导,再除以2π,即得回波信号的瞬时频率:


式中,f0 是发射信号的载频。第二项是因为天线与目标有相对运动而引起的多普勒频移,通常用fd 表示。


它随时间呈线性变化,可见回波信号是一种线性调频信号,其调频斜率为



从上图可以看出,点目标p引起的多普勒频移有一个范围,以t=t0为中心向正负两方向变化。当t=t0t时,天线位置正好处在p点与航线的垂直斜距点fd=0f;在t=t0时刻以前,t−t0<0→fd>0,其最大值发生在t0−Ts/2,此时的多普勒频移为:


上式表明,回波信号的多普勒带宽与飞机航速va、合成孔径长度Ls或航向波束宽度θa成正比。

从线性调频信号的频谱来考察回波信号的特点,即


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