合成孔径雷达概述 1合成孔径雷达简介 (2) 1.1 合成孔径雷达的概念 (2) 1.2 合成孔径雷达的分类 (3) 1.3 合成孔径雷达(SAR)的特点 (4) 2合成孔径雷达的发展历史 (5) 2.1 国外合成孔径雷达的发展历程及现状 (5) 2.1.1 合成孔径雷达发展历程表 (6) 2.1.2 世界各国的SAR系统 (9) 2.2 我国的发展概况 (11) 2.2.1 我国SAR研究历程表 (11) 2.2.2 国内各单位的研究现状 (12) 2.2.2.1 电子科技大学 (12) 2.2.2.2 中科院电子所 (12) 2.2.2.3 国防科技大学 (13) 2.2.2.4 西安电子科技大学 (13) 3 合成孔径雷达的应用 (13) 4 合成孔径雷达的发展趋势 (14) 4.1 多参数SAR系统 (15) 4.2 聚束SAR (15) 4.3极化干涉SAR（POLINSAR） (16) 4.4合成孔径激光雷达（Synthetic Aperture Ladar） (16) 4.5 小型化成为星载合成孔径雷达发展的主要趋势 (17) 4.6 性能技术指标不断提高 (17) 4.7 多功能、多模式是未来星载SAR的主要特征 (18) 4.8 雷达与可见光卫星的多星组网是主要的使用模式 (18) 4.9 分布SAR成为一种很有发展潜力的星载合成孔径雷达 (18) 4.10 星载合成孔径雷达的干扰与反干扰成为电子战的重要内容 (19) 4.11 军用和民用卫星的界线越来越不明显 (19) 5 与SAR相关技术的研究动态 (20) 5.1 国内外SAR图像相干斑抑制的研究现状 (20) 5.2 合成孔径雷达干扰技术的现状和发展 (20) 5.3 SAR图像目标检测与识别 (22) 5.4 恒虚警技术的研究现状与发展动向 (25) 5.5 SAR图像变化检测方法 (27) 5.6 干涉合成孔径雷达 (31) 5.7 机载合成孔径雷达技术发展动态 (33) 5.8 SAR图像地理编码技术的发展状况 (35) 5.9 星载SAR天线方向图在轨测试的发展状况 (37) 5.10 逆合成孔径雷达的发展动态 (38) 5.11 干涉合成孔径雷达的发展简史与应用 (38)
第四章 合成孔径雷达 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar ，简称SAR ）是成像雷达中应用最 多，也是本书讨论的重点。在前几章对雷达如何获取高的距离分辨率和横向分辨 的基础上，从本章开始用三章的篇幅对合成孔径雷达作较详细的讨论。 首先，结合工程实际介绍合成孔径雷达的原理。在前面的讨论中已经提到， 根据不同的要求，成像算法（特别是横向成像算法）有许多种，本章只介绍最简 单的距离-多普勒算法的原理，目的是由此联系到对合成孔径雷达系统的要求以 及工程实现方面的问题。 合成孔径雷达通常以场景作为观测对象，它与一般雷达有较大不同，我们将 在本章讨论合成孔径雷达有别于一般雷达的一些技术性能和参数。 4.1 条带式合成孔径雷达成像算法的基本原理 4.1所示，设X 轴为场景的中心 线，Q 为线上的某一点目标，载机以 高度H 平行于中心线飞行，离中心线 的最近距离B R 为 B R = （4.1） 当载机位于A 点时，它与Q 点的斜距 为 R = （4.2） 式中t X 为点目标Q 的横坐标。 当分析中心线上各个点目标的回波状况及成像算法时，可以在包括场景中心 线（即X 轴）和载机航线的平面里进行。至于场景里中心线外的情况将在后面 说明，这里暂不讨论。 一般合成孔径雷达发射线性调频（LFM ）脉冲，由于载机运动使其到目标的 距离发生变化，任一点目标回波在慢时间域也近似为线性调频，而且包络时延也 几何示意图
随距离变化，即所谓距离徙动。合成孔径雷达成像算法的任务是从载机运动录取得到的快、慢时间域的回波数据，重建场景图像，它是二维匹配滤波问题。 严格考虑距离徙动的成像算法比较复杂，在实际应用中，一般均根据情况采用一些较简单的算法，这些将在第五章里系统介绍。在这里我们主要讨论分辨率较低，距离徙动影响可以忽略的最简单的情况，这时可采用简易的距离-多普勒基本算法。 所谓距离徙动的影响可以忽略不计是指雷达波束扫过某点目标的相干处理时间里，目标斜距变化引起的距离徙动值小于距离分辨单元长度的1/4~1/8，即场景中心线上所有点目标的回波（距离压缩后的）在慢时间域里均位于同一个距离单元。当然，因斜距改变引起的二次型相位变化还是需要考虑的，即系统的脉冲响应函数应考虑二次型相位。这种情况下的成像算法是比较简单的，可将回波信号先在快时间域作脉压匹配滤波，然后再对快时间域的每一个距离单元分别沿慢时间作方位压缩的匹配处理，于是得到场景的二维图像。在上面的图4.1中，我们提出只对中心线上的目标进行讨论，场景的二维图像当然包括场景里中心线以外的目标，这将在下一节里说明。 脉压匹配滤波可以在时域用回波数据与系统函数作卷积处理，也可以在频域作乘积处理，由于乘积的运算量小，同时时频域之间的傅里叶变换有FFT快速算法，频域计算用得更多。此外，由于场景有一定宽度，比发射脉冲宽度宽不少，而沿慢时间录取的数据长度一般也比波束扫过一个点目标的相干积累时间长得多，即时域信号长度比系统匹配函数长得多，这里应将信号分段处理后再加以拼接。 4.2合成孔径雷达回波的多普勒特性 信号有时域表示和频域表示，一般情况直接获取的是时域信号，通过傅里叶变换得到它的频谱。合成孔径雷达信号也是如此，快时间表示的发射信号是在时域生成，而慢时间回波则为载机运动过程中回波的变化序列。通过傅里叶变换，可以得到快时间频谱（距离谱）和慢时间频谱（多普勒谱或方位谱）。 合成孔径雷达信号有它的特殊性，它的回波为众多点目标回波的线性组合，而对一个点目标来说，其快、慢时间回波均为（或近似为）线性调频信号。对于
合成孔径雷达（SAR） 合成孔径雷达（SAR）数据拥有独特的技术魅力和优势，渐成为国际上的研究热点之一，其应用领域越来越广泛。SAR数据可以全天候对研究区域进行量测、分析以及获取目标信息。高级雷达图像处理工具SARscape，能让您轻松将原始SAR数据进行处理和分析，输出SAR 图像产品、数字高程模型（DEM）和地表形变图等信息，应用永久散射体PS、短基线处理SBAS等方法快速准确地获取大范围形变信息，并可以将提取的信息与光学遥感数据、地理信息集成在一起，全面提升SAR数据应用价值。 基本概念 合成孔径雷达就是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达，也称综合孔径雷达。合成孔径雷达的特点是分辨率高，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物。所得到的高方位分辨力相当于一个大孔径天线所能提供的方位分辨力。 分类 合成孔径雷达可分为聚焦型和非聚焦型两类。用在飞机上或空间飞行器上可有几种不同的工作模式,最常见的是正侧视模式,称为合成孔径侧视雷达；此外还有斜视模式、多普勒波束锐化模式和定点照射模式等。如果雷达保持相对静止，使目标运动成像,则成为逆合成孔径雷达，也称距离-多普勒成像系统。合成孔径雷达在军事侦察、测
绘、火控、制导，以及环境遥感和资源勘探等方面有广泛用途。 发展概况 合成孔径的概念始于50年代初期。当时，美国有些科学家想突破经典分辨力的限制，提出了一些新的设想：利用目标与雷达的相对运动所产生的多普勒频移现象来提高分辨力；用线阵天线概念证明运动着的小天线可获得高分辨力。50年代末，美国研制成第一批可供军事侦察用的机载高分辨力合成孔径雷达。60年代中期，随着遥感技术的发展，军用合成孔径雷达技术推广到民用方面，成为环境遥感的有力工具。70年代后期，卫星载合成孔径雷达和数字成像技术取得进展。美国于1978年发射的“海洋卫星”A号和80年代初发射的航天飞机都试验了合成孔径雷达的效果，证明了雷达图像的优越性。空中SAR概况 1. 1951年, Carl Wiley 首次提出利用频率分析方法改善雷达的角分辨率. 2. 1953年, 伊利诺依大学采用非聚焦方法使角度分辨率由4.13度提高到0.4度,并获得第一张SAR图像. 3. 1957年, 密西根大学采用光学处理方式, 获得了第一张全聚焦SAR图像. 4. 1978年, 美国发射了第一颗星载Seasat-1. 5. 1991年, 欧洲空间局发射了ERS-1. 6. 1995年, 加拿大发射了Radarsat-1.
合成孔径雷达成像自聚焦算法的比较 【摘要】本文简要地分析和比较两类合成孔径雷达自聚焦算法的特点，并通过多点目标自聚焦成像对其进行验证，表明结论可靠。 【关键词】自聚焦算法；多点目标；孔径雷达 0 引言 SAR自聚焦算法的任务是首先要对经过处理后的未补偿的SAR信号进行相位误差估计，然后消除其相位误差。SAR自聚焦算法就其本质而言是一个二维估计问题，在公式（2）中的相位误差既是空变的又是不可分离的乘性噪声的事实使问题变得极为棘手。影响成像的几何线性，分辨率、图像对比度和信噪比的主要因素取决于相位误差的性质和大小，基于处理孔径上相位误差形式，表1给出两大类相位误差及其每一类对SAR成像的一般影响。 表1 相位误差的分类 1 几种实用的自聚焦算法的比较 一般来说，自聚焦算法可以划分为两类：基于模式算法和非参数算法。基于模式的自聚焦算法估计相位误差的模式展开系数。低阶模自聚焦仅能估计二阶相位误差，而更复杂的方法还可以估计高阶多项式相位误差。子孔径相关法（MD）和多孔经相关法（MAM）是针对低频相位误差补偿提出的基模自聚焦算法的范例。基于模式算法虽然执行起来相对简单而且算法高效。不过只能相位误差被正确估计的情况下才能保证这样的优越性。 第二类自聚焦算法，即非参数自聚焦算法，典型的有相位梯度自聚焦算法，基于最小熵准则和最大对比度准则的自聚焦方法，这些方法都不需要相位误差的先验知识。特别地，相位梯度自聚焦算法几种改进的算法。其中特征向量法是在PGA框架下运用了极大似然算子取代了原始的相位差算子核，改进的相位梯度自聚焦算法的策略通过选择一组高质量的目标以提供非迭代的PGA解。另一种方法是运用加权最小二乘法以实现相位误差最小化的PGA。适用范围扩大，计算高效。 在一些SAR应用中，相位误差显著依赖位置，空变的自聚焦的常用的方法是将大场景分成更小的子图像，每个子图像的误差近似不变的，因此，传统的空间不变的自聚焦程序可以应用到每个子图像。当重新聚焦时，个别的子图像拼接或镶嵌在一起产生完整的场景图像聚焦图像。 2 性能评价标准 第一个测试是检查在方位域一维的点目标响应。聚焦质量质量指标包括3dB
合成孔径雷达概述 蔡 Beautyhappy521@https://www.doczj.com/doc/1b11171084.html, 二OO八年三月二十三
1合成孔径雷达简介 (3) 1.1 合成孔径雷达的概念 (3) 1.2 合成孔径雷达的分类 (4) 1.3 合成孔径雷达(SAR)的特点 (5) 2合成孔径雷达的发展历史 (6) 2.1 国外合成孔径雷达的发展历程及现状 (6) 2.1.1 合成孔径雷达发展历程表 (7) 2.1.2 世界各国的SAR系统 (10) 2.2 我国的发展概况 (12) 2.2.1 我国SAR研究历程表 (12) 2.2.2 国内各单位的研究现状 (13) 2.2.2.1 电子科技大学 (13) 2.2.2.2 中科院电子所 (13) 2.2.2.3 国防科技大学 (14) 2.2.2.4 西安电子科技大学 (14) 3 合成孔径雷达的应用 (14) 4 合成孔径雷达的发展趋势 (15) 4.1 多参数SAR系统 (16) 4.2 聚束SAR (16) 4.3极化干涉SAR（POLINSAR） (17) 4.4合成孔径激光雷达（Synthetic Aperture Ladar） (17) 4.5 小型化成为星载合成孔径雷达发展的主要趋势 (18) 4.6 性能技术指标不断提高 (18) 4.7 多功能、多模式是未来星载SAR的主要特征 (19) 4.8 雷达与可见光卫星的多星组网是主要的使用模式 (19) 4.9 分布SAR成为一种很有发展潜力的星载合成孔径雷达 (19) 4.10 星载合成孔径雷达的干扰与反干扰成为电子战的重要内容 (20) 4.11 军用和民用卫星的界线越来越不明显 (20) 5 与SAR相关技术的研究动态 (21) 5.1 国内外SAR图像相干斑抑制的研究现状 (21) 5.2 合成孔径雷达干扰技术的现状和发展 (21) 5.3 SAR图像目标检测与识别 (23) 5.4 恒虚警技术的研究现状与发展动向 (26) 5.5 SAR图像变化检测方法 (28) 5.6 干涉合成孔径雷达 (32) 5.7 机载合成孔径雷达技术发展动态 (34) 5.8 SAR图像地理编码技术的发展状况 (36) 5.9 星载SAR天线方向图在轨测试的发展状况 (38) 5.10 逆合成孔径雷达的发展动态 (39) 5.11 干涉合成孔径雷达的发展简史与应用 (39)
合成孔径雷达（SAR） 合成孔径雷达产生的过程 为了形成一幅真实的图像增加两个关键参数：分辨率、识别能力。 合成孔径打开了无限分辨能力的道路 相干成像特性：以幅度和相位的形式收集信号的能力 相干成像的特性可以用来进行孔径合成 民用卫星接收系统SEASA T、SIR-A、SIR-B 美国军用卫星(LACROSSE) 欧洲民用卫星（ERS系列） 合成孔径雷达(SAR)是利用雷达与目标的相对运动将较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一个较大孔径的等效天线孔径的雷达。 特点：全天候、全天时、远距离、和高分辨率成像并且可以在不同频段不同极化下得到目标的高分辨率图像 SAR高分辨率成像的距离高分辨率和方位高分辨率 距离分辨率取决于信号带宽 方位高分辨率取决于载机与固定目标相对运动时产生的具有线性调频性质的多普勒信号带宽 相干斑噪声 机载合成孔径雷达是合成孔径雷达的一种 极化：当一个平面将空间划分为各向同性和半无限的两个均匀介质，我们就可以定义一个电磁波的入射平面，用波矢量K来表征：该平面包含矢量K以及划分这两种介质的平面法线垂直极化（V）：无线电波的振动方向是垂直方向与水平极化（H）：无线电波的振动方向是水平方向 TE波：电场E与入射面垂直
TH波：电场E属于入射平面 合成孔径雷达的应用 军事上、地质和矿物资源勘探、地形测绘和制图学、海洋应用、水资源、农业和林业 合成孔径雷达在军事领域的应用：战略应用、战术应用、特种应用。 SAR系统的几个发展趋势：多波段、多极化、多视角、多模式、多平台、高分辨率成像、实时成像。 SAR图像相干斑抑制的研究现状 分类：成像时进行多视处理、成像后进行滤波 多视处理就是对同一目标生成多幅独立的像，然后进行平均。 这是最早提出的相干斑噪声去除的方法，这种技术以牺牲空间分辨率为代价来获取对斑点的抑制 成像后的滤波技术成为SAR图像相干噪声抑制技术发展的主流 均值滤波、中值滤波、维纳滤波用来滤去相干斑噪声，这种滤波方法能够在一定程度上减小相干斑噪声的方差 合成孔径雷达理论概述 合成孔径雷达是一种高分辨率成像雷达，高分辨率包含两个方面的含义：方位向的高分辨率和距离向高分辨率。它通过采用合成孔径原理提高雷达的方位分辨率，并依靠脉冲压缩技术提高距离分辨率 由于SAR雷达发射信号（距离向信号）和合成孔径信号（方位信号）均具有线性调频性质，SAR成像的实质就是通过匹配滤波器对距离向和方位向具有线性调频信号的信号进行二维脉冲压缩的过程，也就是依靠脉冲压缩技术提高距离分辨率，通过合成孔径原理提高雷达的方位分辨率的过程 SAR成像处理是先利用距离向匹配滤波器，进行距离脉压，实现距离向高分辨率后，再通过方位向德匹配滤波，最终得到原始目标的高分辨图像。
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目录 0-Persistent Scatterers (1) 介绍 (1) PS模块介绍 (1) 1-Connection Graph (2) 工具详细参数 (2) 输出文件 (2) 目的 (2) 技术说明 (3) 帮助文档 (3) 2-Interferometric Process (4) 输入文件 (4) 输出文件 (4) 工具详细参数 (4) 目的 (5) 技术说明 (5) 3-Inversion:First Step (7) 输入文件 (7) 输出文件 (7) 工具详细参数 (7) 目的 (8) 技术说明 (8) 4-Inversion:Second Step (9) 输入文件 (9) 输出文件 (9) 工具详细参数 (9) 目的 (9) 技术说明 (9) 5-Geocoding (11) 输入文件 (11) 输出文件 (11) 工具详细参数 (12) 目的 (12) 技术说明 (13)
现役全球InSAR卫星简介
1、德国TanDEM-X卫星 德国TanDEM-X任务是利用两颗TerraSAR-X卫星进行编队飞行的一个高精度的雷达干涉测量系统，第一颗TerraSAR-X卫星于2007年发射升空，计划使用寿命为5年，第二颗TerraSAR-X卫星于2009年发射升空，计划使用寿命为5年，两颗卫星有三年的工作交叠期，德国预计在这三年中生成全球的高精度DEM数字高程模型，高程定位精度优于2m，DEM网格间距为12m。 表2给出了以上几种星载干涉系统在不同基线的情况下高程模糊度的具体数值 不同波段下系统干涉的性能比较 L、X、C波段所生成的SAR图像有其各自的特点，高程信息的精度主要取决于雷达波长和相干系数。对于同一区域的SAR图像干涉处理，L波段的图像相干性高于X、C波段的图像，但是就高程信息的敏感度，X、C波段优于L波段。
2、加拿大Radarsat-2雷达系统 Radarsat-2是加拿大第二代地球观测卫星，于2006年12月发射升空，它几乎保留了Radarsat-1的所有优点，雷达采用C波段，HH极化，数据分辨率3—100m，幅宽10—500km,设计使用寿命为7年，采用多极化工作模式，轨道定位精度15m。能够大大增加可识别地物或目标的类别，能够左视和右视，并且可以实现相互转换，主要用于测绘以及环境和自然资源的检测等方面。 3、日本ALOS观测卫星 2006年1月日本发射了先进陆地观测卫星(ALOS),它携带有L波段相控阵合成孔径雷达(PALSAR)，该卫星主要用于对全球陆地资源和环境实施全天候监测，在高分辨率模式下距离向分辨率优于2m，轨道定位精度10m。PALSAR有较高的距离向分辨率和较高的信噪比，并且在交轨方向对轨道有较好的控制。
雷达干涉测量（崔松整理） 第一章绪论 第二章雷达 SAR：使用短天线一段时间内不断收集回波信号，通过信号聚焦处理方法合成一较大的等效天线孔径的雷达。 1.1雷达及雷达遥感发展概况 ENVISAT 与ERS的SAR传感器相比，Envisat ASAR的优点主要表现在： 扫描合成孔径雷达(ScanSAR)可达到500km的幅照宽度；（ERS只有100km） 可获得垂直和水平极化信息； （如果发射的是水平极化方式的电磁波，与地物表面发生作用后会使电磁波极化方向产生不同程度的旋转，形成水平和垂直两个分量，用不同极化方式的天线接收，形成ＨＨ和ＨＶ两种极化方式的图像。若雷达发射的是垂直极化方式的电磁波，同理，会产生ＶＶ和ＶＨ两种极化方式的图像。） 交替极化模式可使目标同时以垂直极化与水平极化方式成像； 有不同的空间分辨率和数据率； 可提供7个条带，入射角在15°～45°的雷达数据。 RADARSAT 多极化、多入射角 ALOS ALOS采用了先进的陆地观测技术，能够获取全球高分辨率陆地观测数据。 该卫星载有三种传感器：全色立体测图传感器，新型可见光和近红外辐射计、相控阵型L波段合成孔径雷达（PALSAR）。PALSAR不受云层，天气和昼夜影响，可全天时全天候对地观测，该卫星具有多入射角，多极化，多工作模式及多种分辨率的特性，最高分辨率可达7m。（ERS、ENVISAT是多入射角吗？） TerraSAR-X TerraSAR-X TerraSAR-X 是固态有源相控阵的X 波段合成孔径雷达（SAR）卫星，具有多极化、多入射角的特性，具备4 种工作方式和4 种不同分辨率的成像模式。 高分辨率聚束式(High Resolution SpotLight(HS)) 聚束式(SpotLight Mode(SL)) 宽扫成像模式(ScanSAR Mode(SC)) 条带成像模式(Stripmap Mode(SM)) COSMO-SkyMed COSMO-SkyMed星座共包括4颗SAR卫星 工作在X波段，具有多极化、多入射角的特性，具备3种工作方式和5种分辨率的成像模式，作为全球第1个分辨率高达1 m的雷达成像卫星星座，COSMO-SkyMed系统将以全天候、全天时对地观测的能力、卫星星座特有的高重访周期和l m高分辨率成像1.2InSAR及发展概况 SAR的不足： SAR传感器获取的原始资料主要包含两种信息：一是地面目标区域的二维图像，二 是地面目标反射回来的相位 SAR成像没有利用回波相位信息。经过SAR成像处理后，对于地表三维目标，得到
Abstract Polarimetric SAR interferometry techniques (Pol-InSAR) have been much studied as hot research topics in the area of Synthetic Aperture Radar (SAR)remote sensing in recent years.In this paper,the basic theories of polarimetric SAR interferometry techniques,the current status and their applications are reviewed.With three typical space-borne polarimetric SAR systems,ALOS-PALSAR,TerraSAR-X and Radarsat-2as examples,the applications of polarimetric SAR interferometry are analyzed. Keywords polarimetric SAR;polarimetry;interferometry; Synthetic Aperture Radar 0引言 极化干涉合成孔径雷达（Polarimetric SAR Interferometry ， Pol-InSAR ）是在极化和干涉的理论、技术和方法充分发展和 积累的情况下，通过融合而产生的一种新型的对地观测技术。Pol-InSAR 通过干涉信息和极化信息的有效组合实现了观测空间的扩展，并使之既具有InSAR 地表植被散射体的空 间分布敏感的特性，又具有PolSAR 对植被散射体的形状和方向敏感的特性[1]。因此，Pol-InSAR 技术具有从数据中分解出来自不同高度的不同散射机制的特征分量，可以为相位差估计确定具有最高相干性的分量，为微波遥感的定量测量、高精度数字高程信息以及观测对象形变信息的提取提供了可能性。 极化干涉SAR 作为近年来雷达遥感研究的热点之一，受到各国研究机构的重视。从2000年以前国际上最先进的、运行在地球轨道高度的、由美国、意大利、德国共同研制的多波段、多极化同时成像SIR-C/X-SAR 雷达系统，到2007年可在卫星轨道的左或右边沿多种成像模式均有效的、加拿大太空总署和MDA 公司联合研制的RADARSAT-2对地观测卫星系统，为测绘、区域观测、灾害监视和地球资源勘探等诸多遥感领域提供了丰富的数据源，推动了Pol-InSAR 技术的快速发展。 本文在总结极化干涉SAR 应用现状的基础上，通过新一代对地观测卫星系统的介绍对极化干涉SAR 技术的应用前景进行了展望。 1Pol-InSAR 简介 极化干涉测量是以干涉测量和极化测量为基础发展起来 的，它既保持了干涉测量对空间分布和高度的敏感性，又引入了极化测量对目标散射特性的敏感性。普通干涉测量是利用 在空间上略微分开的两个天线，对同一区域目标以同一分辨率进行观测得到的两幅单视复图像进行干涉，元数据是复数标量回波信号，这样的干涉图生成方法称为标量干涉法；极化干涉测量中，用于干涉的元数据是由被测目标的全极化散射矩阵矢量化而得的向量，故这样的干涉图生成方法称为矢量干涉法[2]。 极化干涉合成孔径雷达技术发展与应用 摘要 极化干涉SAR 技术是近年SAR 遥感领域内的研究热点。本文首先概述了极化干涉SAR 技术基本理论，并总结了目前极化 干涉SAR 技术的应用现状；然后在详细介绍国外ALOS-PALSAR 、TerraSAR-X 和RADARSAT-2三个典型星载极化SAR 系统的基础上，分析了极化干涉SAR 技术的应用前景。 关键词极化干涉合成孔径雷达；极化；干涉；合成孔径雷达 中图分类号TN958文献标识码A 文章编号1000-7857(2008)21-0090-04 周梅，王新鸿，唐伶俐，李传荣 中国科学院光电研究院，北京100190 Developments and Applications of Polarimetric SAR Interferometry Techniques 收稿日期：2008-08-25 作者简介：周梅，北京市海淀区中关村东路95号中国科学院光电研究院，助理研究员，E-mail:zhoumei@https://www.doczj.com/doc/1b11171084.html, ZHOU Mei,WANG Xinhong,TANG Lingli,LI Chuanrong Academy of Opto-Electronics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China
合成孔径雷达干涉测量（InSAR）简述 摘要：本文主要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术的发展简史、基本原理、及其3种基本模式，并且对其数据处理的基本步骤进行了概述。最后，还讲述合成孔径雷达干涉测量的主要应用，并对其未来发展进行了展望。 关键字：合成孔径雷达合成孔径雷达干涉测量微波遥感影像 1.发展简史 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种高分辨率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术，近20年来获得了巨大的发展，现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统的可见光、红外遥感技术相比，SAR 具有许多优越性，它属于微波遥感的范畴，可以穿透云层和甚至在一定程度上穿透雨区，而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点，使其具有全天候、全天时的观测能力，这是其它任何遥感手段所不能比拟的；微波遥感还能在一定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息。随着SAR 遥感技术的不断发展与完善，它已经被成功应用于地质、水文、海洋、测绘、环境监测、农业、林业、气象、军事等领域。 L. C. Graham 于1974 年最先提出了合成孔径雷达干涉测量（InSAR ）三维成像的概念，并用于金星测量和月球观察。后来Zebker、G. Fornaro及A. Pepe 等做出了进一步的研究,以解决InSAR 处理系统中有关基线估计、SAR 图像配准、相位解缠及DEM 生成等方面的问题。自1991 年7 月欧空局发射载有C 波段SAR 的卫星ERS- 1 以来，极大地促进了有关星载SAR 的InSAR 技术研究与应用。由于有了优质易得的InSAR 数据源，大批欧洲研究者加入到这个领域，亚洲（主要是日本）的一些研究者也开展了这方面的研究。日本于1992 年2 月发射了JERS- 1，加拿大于1995 年初发射了RADARSAT，特别是1995 年ERS- 2 发射后，ERS- 1 和ERS- 2 的串联运行极大地扩展了利用星载SAR 干涉的机会，为InSAR 技术的研究提供了数据保证。目前用于InSAR 技术研究的数据来源主要有:ERS- 1/2、SIR- C/X SAR、RADARSAT、JERS- 1、TOPSAR 和SEASAT 等。 1979年9月，我国自行研制的第一台合成孔径雷达原理样机在实验室完成，并在试飞中获得我国第一批SAR影像。1989年起国家科委设立了“合成孔径雷达遥感应用实验研究项目”，拉开了大规模雷达遥感研究的帷幕。目前国内外许多部门和科研机构正积极从事着InSAR 技术机理及其应用的研究，已经取得了许多成果，InSAR 技术的前景日益看好。 2.InSAR的基本原理 InSAR 技术是一门根据复雷达图像的相位数据来提取地面目标三维空间信息的技术。其基本思想是：利用两副天线同时成像或一副天线相隔一定时间重复成像，获取同一区域的复雷达图像对，由于两副天线与地面某一目标之间的距离
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910257236.6 (22)申请日 2019.04.01 (71)申请人 中国科学院电子学研究所 地址 100190 北京市海淀区北四环西路19 号 (72)发明人 罗运华 徐开明 喻忠军 邓云凯 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 任岩 (51)Int.Cl. G01S 13/90(2006.01) (54)发明名称 一种圆弧地基干涉合成孔径雷达及其测量 方法 (57)摘要 本发明提供了一种圆弧地基干涉合成孔径 雷达及其测量方法，圆弧地基干涉合成孔径雷达 包括：转动平台和天线单元，所述天线单元包括 至少两个天线，所述天线与所述转动平台连接， 通过所述转动平台实现所述天线作连续的圆弧 运动，所述天线用于信号的同时收发；在距离横 向上通过所述天线在圆弧运动中收发信号，利用 信号处理的方式进行孔径综合，从而获取距离横 向分辨率。本发明在增大监测方位场景范围的同 时缩短了监测周期，在大范围连续监测方面具有 监测分辨率高、监测周期短、监测范围大的优势， 可以广泛应用于微小形变的地基监测系统中。权利要求书1页 说明书6页 附图2页CN 109917386 A 2019.06.21 C N 109917386 A
1.一种圆弧地基干涉合成孔径雷达，其特征在于，包括：转动平台和天线单元，所述天线单元包括至少两个天线，所述天线与所述转动平台连接，通过所述转动平台实现所述天线作连续的圆弧运动，所述天线用于信号的同时收发； 在距离横向上通过所述天线在圆弧运动中收发信号，利用信号处理的方式进行孔径综合，从而获取距离横向分辨率。 2.根据权利要求1所述的圆弧地基干涉合成孔径雷达，其特征在于，所述转动平台包括转台(1)和杆臂(2)，所述杆臂(2)的一端设置在所述转台(1)上，另一端设置所述天线，所述转台(1)能够做旋转运动，带动所述杆臂(2)转动，从而使得所述天线以所述转台(1)的旋转中心O为中心，以所述杆臂(2)的至少部分长度为半径，实现最大360°的圆弧运动。 3.根据权利要求1所述的圆弧地基干涉合成孔径雷达，其特征在于，所述天线为喇叭天线(3)。 4.一种如权利要求1-3任一项所述的圆弧地基干涉合成孔径雷达的测量方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、设置工作起始位置，圆弧地基干涉合成孔径雷达进入工作状态，发射与接收信号，在距离横向上进行孔径综合，获取距离横向分辨率； S2、圆弧地基干涉合成孔径雷达旋转至终止位置后，停止发射与接收信号，圆弧地基干涉合成孔径雷达旋转至工作起始位置； S3、圆弧地基干涉合成孔径雷达旋转至起始位置后，进入待机状态，到达等待时间后，重复步骤S1-S2。 5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述圆弧地基干涉合成孔径雷达的距离横向角分辨率ρag 和距离横向分辨率ρsp 如下： 距离向分辨率如下： 其中，L为旋转半径，R为目标点距离所述旋转中心O的距离，θ为所述天线的波束宽度，λ为信号波长，c为光速，B为发射带宽。 权 利 要 求 书1/1页2CN 109917386 A
合成孔径雷达发展历程表 1951年6月美国古德依尔宇航公司的威利首先提出最初的频率分析的方法改善雷达的角分辨力，他将其称为多谱勒波束锐化。与此同时，伊里诺斯大学控制系统实验室的一个研究小组采用相干机载侧视面雷达数据，研究运动目标检测技术。 1952年，C. W. Shervin第一次提出了采用相位校正的全聚焦阵列概念，另外他还提出了运动补偿概念。正是这些新思想最终导致了X－波段相干雷达的研制。 1953年获得第一幅SAR图像。 1957年美国密歇根大学雷达和光学实验室研制的SAR系统获得第一张全聚焦的SAR图像。 1958年，美国密执安大学(University of Michigan)的雷达和光学实验室在L. J. Cutrona的领导下，用他们研制的雷达进行飞行试验，用光学相关器件将相干雷达视频信号变成了高分辨的图像。 在1967年Greenberg首先提出在卫星上安装SAR的设想。由于卫星飞行高度高测绘带宽，可以大面积成像等优点，科学家开始着手进行航天飞机、卫星等作为载体的空载SAR的研究，并取得了巨大进展。 直到60年代末、70年代初，美国宇航局NASA主持了一些民用SAR系统的研制，主要研究单位是密西根环境研究所(Environmental Research Institute of Michigan, ERIM)和喷气动力实验室(Jet Propulsion Laboratory, JPL)。 20世纪70年代美国密歇根环境研究所（ERMI）和国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）研制出1.25GHz和9GHz多极化合成孔径雷达。 1972年JPL进行了L波段星载SAR的机载校飞。 1975年，NASA将SAR作为Seasat任务的一部分。由于SAR在Seasat任务中的突出表现，使得星载SAR得到高度重视，成为合成孔径雷达的一个重要发展方向。 1978年5月美国宇航局(NASA)成功地发射了全球第一颗装载了空间合成孔径雷达的人造地球卫星(Seasat-a) ，对地球表面1亿平方公里的面积进行了测绘。Seasat卫星的高度约800公里，工作波段为L波段，测绘带宽为100公里。Seasat 卫星具有很大的全球覆盖率，转发了不同地形特征的SAR数据，获得了大量过去未曾有过的信息，引起了科学家们的极大重视。标志着星载SAR己成功进入了太空时代。 1981年11月12日美国“哥伦比亚”号航天飞机搭载SIR-A顺利升空。雷达影像上成功观测到撒哈拉沙漠的地下古河道，显示了SAR具有穿透地表的能力，引起国际科技界的震动。 1984年10月5日美国进行了“挑战者”号航天飞机搭载SIR-B的实验。 SIR-A和SIR-B都源于SEASAT-A，都工作于L波段。其中SIR-A于1981年11月发射，轨道高度为252公里，分辨率为37米，而SIR-B于1984年7月发射，轨道高度为250-326公里，倾角为570，测绘带宽为50公里，分辨率为
利用干涉合成孔径雷达技术 提取数字地面模型 单新建1,刘浩 2(1.中国地震局地质研究所,中国地震局构造物理开放实研室,北京 100029; 2.中 国科学院遥感应用研究所,北京 100101) 摘要:简单介绍了干涉测量合成孔径雷达((I NSA R,Inter ferometric Synthetic Aperture R adar;简称:干涉雷达)的技术特点及原理,概述了干涉图像的相位解缠算法,并以西藏玛尼地区ERS-1/2SAR 图像为例,提取了数字高程模型(DEM )。 关键词:干涉雷达;相位解缠;数字高程模型 中图分类号:T P 79;T N 957.52 文献标识码:A 文章编号:1001-070X(2001)02-0043-050 引言 合成孔径雷达(SAR)概念是相对真实孔径雷达而提出的,其基本原理是:卫星在同一轨道不同位置上定时地对同一地物发射电磁波脉冲信号,然后接收回波信号,在某种意义上,可以认为是延伸了雷达天线的长度,从而大大提高了空间分辨率。SAR 不仅具有全天时、高灵敏度的成像能力,而且接收信号的同时记录了振幅强度和相位两种信息,为探测地物高程提供了可能。近年来,INSAR 技术已逐渐成为研究热点,该技术正是利用SAR 图像中的相位信息,通过同一地区两幅SAR 图像相减,得到两幅SAR 图像的相对相位(相位干涉图),通过相对相位与地表目标之间的位置关系,提取地形高程数据。 许多学者在这方面开展过研究工作。1990年Li 用Seasat 的SAR 数据展示了单天线近轨道数据的干涉测量结果[1] ;NASA/JPL(Jet Propulsion Laboratory)于1991年采用带有GPS 的机载干涉SAR 系统(TOPSAR)对6.5@30km 2的地区进行了测试,在确定绝对相位时,采用了多视技术(距离向因素为4,方位向因素为32),最后获得了该地区水平误差为10m 的地形图。把所获地形结果与DEM 进行比较表明:在平坦地区有2m 的均方根测量偏差,山区有5~6m 的均方根偏差。NASA/JPL 在5a 一度的IEEE 国际雷达会议(1995年5月8日~11日,加利福尼亚)上展示了1994/奋进号0航天飞机上SIR-C/X-SAR 合成孔径雷达的成像结果,给出了将1994年SIR-C/L 波段获得的SAR 图像与1994年4月和1994年10月两次的SAR 图像的干涉图像导出的高程叠加数据,所得到的加利福尼亚Long Valley 地区的三维成像结果[5]观测精度可达cm 级。 目前能用于干涉处理的雷达卫星资料有美国1978年发射的L 波段Seasat SAR;美国/奋收稿日期:1999-12-01;修订日期:2001-04-10 基金项目:国家自然科学基金项目(49802027);国家基础研究发展规划项目(G1998040703)赞助第2期,总第48期 国土资源遥感No.2,20012001年6月15日 R EM OT E SENSIN G FOR LAN D &RESOU RCES Jun.,2001
合成孔径雷达成像几何机理分析及处理方法研究合成孔径雷达作为二十世纪出现的尖端对地观测技术,由于它具有全天时、全天候的成像能力并能穿透一些地物,在土地覆盖制图、生态和农业、固体地球科学、水文、海冰等众多领域有着广泛的应用。随着未来更高分辨率、多极化、多波段、更优化的干涉测量设计的SAR系统的出现,合成孔径雷达遥感技术将会在更多的领域扮演更重要的角色。 合成孔径雷达遥感技术在我国有着极大的潜在应用市场,对于某些特殊问题的解决,例如西部困难地区的地形图测绘及南方阴雨地区地形图的快速更新,它甚至是唯一可行的解决之道。由于有关几何处理、辐射定标等基础问题没有很好地解决,影响了这一技术在我国的大规模应用及产业化进程。 本文致力于解决SAR影像的几何问题及与地形有关的辐射问题,对合成孔径雷达图像的几何特性作了系统深入的研究,以对构像方程的分析及推导为中心,研究并解决了包括地理编码、目标定位、影像模拟、利用控制点进行空间轨道精确重建、地形辐射影响的消除等一系列问题。为了加强对合成孔径雷达图像的理解,首先对合成孔径雷达成像的技术本质从数学上进行了简明阐述。 从信号处理的角度,分析了脉冲压缩的工作原理,解释了匹配滤波器的构造。分析了多普勒频率的特征及其作用。 从理论上推导了SAR距离向和方位向分辨率所能达到的极限值,并且指出了他们在实际中的限制。从系统的角度,分析了SAR距离向和方位向模糊度的限制。 构像方程是所有几何处理的基础。为推导了SAR构像方程,在定量分析了地球摄动力对卫星轨道影响的基础上,提出了一套改进的SAR轨道参数模型,与国外已有的模型相比,该模型更加简洁而且具有极高的精度。
合成孔径雷达干涉测量概 述 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
合成孔径雷达干涉测量（I n S A R）简述摘要：本文主要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术的发展简史、基本原理、及其3种基本模式，并且对其数据处理的基本步骤进行了概述。最后，还讲述合成孔径雷达干涉测量的主要应用，并对其未来发展进行了展望。 关键字：合成孔径雷达合成孔径雷达干涉测量微波遥感影像 1.发展简史 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种高分辨率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术，近20年来获得了巨大的发展，现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统的可见光、红外遥感技术相比，SAR 具有许多优越性，它属于微波遥感的范畴，可以穿透云层和甚至在一定程度上穿透雨区，而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点，使其具有全天候、全天时的观测能力，这是其它任何遥感手段所不能比拟的；微波遥感还能在一定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息。随着SAR 遥感技术的不断发展与完善，它已经被成功应用于地质、水文、海洋、测绘、环境监测、农业、林业、气象、军事等领域。 L. C. Graham 于1974 年最先提出了合成孔径雷达干涉测量（InSAR ）三维成像的概念，并用于金星测量和月球观察。后来Zebker、G. Fornaro及A. Pepe等做出了进一步的研究,以解决InSAR 处理系统中有关基线估计、SAR 图像配准、相位解缠及DEM 生成等方面的问题。自1991 年7 月欧空局发射载有C 波段SAR 的卫星ERS- 1 以来，极大地促进了有关星载SAR 的InSAR 技术研究与应用。由于有了优质易得的InSAR 数据源，大批欧洲研究者加入到这个领域，亚洲（主要是日本）的一些研究者也开展了
干涉合成孔径雷达在海洋遥感中的应用 1.干涉合成孔径雷达的原理 1．1 雷达的原理 雷达遥感（微波遥感）可分为主动和被动两种方式。被动方式与可见光和红外遥感类似，是由微波扫描辐射计接收地表目标的微波辐射。目前多数星载雷达采用主动方式，即由遥感平台发射电磁波，然后接收辐射和散射回波信号，主要探测地物的后向散射系数和介电常数。它发射的电磁波波长一般较长，在1mm至1m之间。合成孔径雷达（SAR）概念的提出是相对真实孔径雷达天线而提出的。对于真实孔径雷达，当雷达随载体（飞机或卫星）飞行时，向地表发射雷达波束，然后接受地面反射信号，这样便得到了地表雷达图像。 我们知道卫星雷达天线越长，对地物的观测分辨率就越高。由于受雷达天线长度的限制，真实孔径雷达的地表分辨率往往很低，难以满足应用要求。而合成孔径雷达正是解决了利用有限的雷达天线长度来获取高分辨率雷达图像的问题。 合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）技术是干涉合成孔径雷达（INSAR，Interferometric Synthetic Aperture Radar ，简称：干涉雷达）技术和差分干涉合成孔径雷达（D-INSAR，Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar ，简称：差分干涉雷达）技术的基础，它涉及到侧视雷达系统、雷达波信号处理技术以及雷达图像的生成等诸方面。而干涉雷达技术和差分干涉雷达技术则是基于合成孔径雷达技术的图像处理方法和模型，是合成孔径雷达技术的应用延伸和扩展。 合成孔径雷达干涉测量技术（INSAR，Interferometric Synthetic Aperture Radar；简称：干涉雷达测量）是以同一地区的两张SAR图像为基本处理数据，通过求取两幅SAR图像的相位差，获取干涉图像，然后经相位解缠，从干涉条纹中获取地形高程数据的空间对地观测新技术。 差分干涉雷达测量技术（D-INSAR）是指利用同一地区的两幅干涉图像，其