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field ii哪个版本可以实现合成孔径聚焦成像

发布时间:2019-11-30 00:43 来源:未知 编辑:admin

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  合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar ,简称SAR)是一种高分辨率成像雷达技术。它利用脉冲压缩技术获得高的距离向分辨率,利用合成孔径原理获得高的方位向分辨率,从而获得大面积高分辨率雷达图像。

  SAR回波信号经距离向脉冲压缩后,雷达的距离分辨率由雷达发射信号带宽决定: ,式中 表示雷达的距离分辨率, 表示雷达发射信号带宽, 表示光速。同样,SAR回波信号经方位向合成孔径后,雷达的方位分辨率由雷达方位向的多谱勒带宽决定: ,式中 表示雷达的方位分辨率, 表示雷达方位向多谱勒带宽, 表示方位向SAR平台速度。

  根据SAR波束照射的方式,SAR的典型成像模式有Stripmap(条带式),Spotlight(聚束式)和Scan(扫描模式),如图2.1。条带式成像是最早研究的成像模式,也是低分辨率成像最简单最有效的方式;聚束式成像是在一次飞行中,通过不同的视角对同一区域成像,因而能获得较高的分辨率;扫描模式成像较少使用,它的信号处理最复杂。

  这里分析SAR点目标回波时,只讨论正侧式Stripmap SAR,正侧式表示SAR波束中心和SAR平台运动方向垂直,如图2.2,选取直角坐标系XYZ为参考坐标系,XOY平面为地平面;SAR平台距地平面高h,沿X轴正向以速度V匀速飞行;P点为SAR平台的位置矢量,设其坐标为(x,y,z); T点为目标的位置矢量,设其坐标为 ;由几何关系,目标与SAR平台的斜距为:

  由图可知: ;令 ,其中 为平台速度,s为慢时间变量(slow time),假设 ,其中 表示SAR平台的x坐标为 的时刻;再令 , 表示目标与SAR的垂直斜距,重写2.1式为:

  就表示任意时刻 时,目标与雷达的斜距。一般情况下, ,于是2.2式可近似写为:

  可见,斜距是 的函数,不同的目标, 也不一样,但当目标距SAR较远时,在观测带内,可近似认为 不变,即 。

  图2.2(a)中, 表示合成孔径长度,它和合成孔径时间 的关系是 。(b)中, 为雷达天线半功率点波束角, 为波束轴线与Z轴的夹角,即波束视角, 为近距点距离, 为远距点距离,W为测绘带宽度,它们的关系为:

  SAR在运动过程中,以一定的PRT(Pulse Repitition Time,脉冲重复周期)发射和接收脉冲,天线波束照射到地面上近似为一矩形区域,如图2.2(a),区域内各散射元(点)对入射波后向散射,这样,发射脉冲经目标和天线方向图的调制,携带目标和环境信息形成SAR回波。从时域来看,发射和接收的信号都是一时间序列。

  图3.1表示SAR发射和接收信号的时域序列。发射序列中, 为chirp信号持续时间,下标 表示距离向(Range);PRT为脉冲重复周期;接收序列中, 表示发射第 个脉冲时,目标回波相对于发射序列的延时;阴影部分表示雷达接收机采样波门,采样波门的宽度要保证能罩住测绘带内所有目标的回波。

  雷达回波信号由发射信号波形,天线方向图,斜距,目标RCS,环境等因素共同决定,若不考虑环境因素,则单点目标雷达回波信号可写成:

  式中, 为点目标的雷达散射截面, 表示点目标天线方向图双向幅度加权, 表示载机发射第n个脉冲时,电磁波在雷达与目标之间传播的双程时间, ,代入3.2式

  3.3式就是单点目标回波信号模型。其中, 为chirp分量,它决定距离向分辨率, 为doppler分量,它决定方位向分辨率。

  距离向变量 远大于方位向变量t(典型相差 量级),于是一般可以假设SAR满足“停——走——停”模式,即SAR在发射和接收一个脉冲信号中间,载机未发生运动。为了理论分析方便,称 为慢时间变量(slow time),称t为快时间变量(fast time)于是,一维回波信号可以写成二维形式,正交解调去除载波后,单点目标的回波可写成:

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