SAR距离徙动

SAR 成像1 合成孔径雷达（SAR ）1.1 SAR 简介合成孔径雷达(SAR)是一种可以全天候、全天时工作的高分辨率成像雷达。

它利用天线和目标之间相对运动而形成等效合成孔径，解决了雷达设计中高分辨率与大尺寸天线和短工作波长之间的矛盾，在遥感和国防中潜在着极大的应用价值。

星载SAR 一般工作在正侧视状态,但在特殊应用中，也会工作在斜视状态。

图1给出了星载SAR 正侧视模式的空间几何关系。

飞行路径在地面上的投影(地面轨迹)方向称为方位方向，而与其垂直的方向称为距离方向。

距离向使用脉冲压缩技术实现高分辨率；方位向利用多普勒效应,经过相干处理得到高分辨率。

图1 SAR 的几何关系1.2 SAR 信号模型：SAR 信号可以分为距离向信号和方位向信号。

首先考虑SAR 距离向信号。

SAR 距离像脉冲可表示为:()()20()cos 2r rs rect f K T ττπτπτ=+ (1.2.1)其中，r T 为脉冲持续时间，r K 为距离向昧冲的调频率，0f 为中心频率， τ以脉神中心为参考原点。

任一照射时刻的反射能量脉冲波形和照射区域内地面反射系数r g 的卷积，如下所示:()()()r r s g s τττ=⊗ (1.2.2) 考察距雷达0R 处的一个目标点，其后向散射系数0σ的幅度为A ，则式(1.2.2)中的()02r g A R c δτ=-，其中c 为光速，02R c 为该点的信号延时。

所以可知，该点目标的接收信号为:()()()()200002()cos 222r r rR cs Arect f R c K R c T ττπτπτφ-=-+-+(1.2.3)其中，φ表示地表散射过程可能引起的首达信号相位改变。

现在考虑方位向信号。

由于大多数SAR 天线在方位面内没有加权，其单程方向图可以近似为一个sin c 函数:()0.886sin a bw P c θθβ⎛⎫≈⎪⎝⎭(1.2.4) 其中θ为斜距平面内测得的与视线的夹角，bw β方位向波束宽度0.886a L θλ，a L 为方位向天线长度。

合成孔径雷达成像算法SAR Imaging Algorithm谭维贤中国科学院电子学研究所微波成像技术国家级重点实验室成像算法基础SAR成像简介SAR回波数据模型和信号模型Rang-Doppler算法Chirp Scaling算法聚束和扫描模式的成像算法聚束模式的信号特征和成像算法扫描模式的信号特征和成像算法与成像处理相关的其他问题杂波锁定自聚焦处理小结成像算法基础SAR成像简介SAR回波数据模型和信号模型Rang-Doppler算法Chirp Scaling算法聚束和扫描模式的成像算法聚束模式的信号特征和成像算法扫描模式的信号特征和成像算法与成像处理相关的其他问题杂波锁定自聚焦处理小结早期的SAR 光学成像处理设备中国第一副SAR图像日期：1979年9月17日地点：宝鸡地区高度：6600米飞行速度：450公里/小时气象：阴天，云层厚度300米成像：光学处理转置存储器距离压缩参考函数方位压缩距离向IFFT距离压缩南极卫星雷达图像成像算法基础SAR成像简介SAR回波数据模型和信号模型Rang-Doppler算法Chirp Scaling算法合成孔径雷达(SAR)聚束和扫描模式的成像算法聚束模式的信号特征和成像算法扫描模式的信号特征和成像算法与成像处理相关的其他问题杂波锁定自聚焦处理小结xrσ(x,r)t载机飞行轨迹目标空间trr_mint r_maxstart /cend /cclosest /c2τP /c距离迁移是SAR处理中必然出现的现象，距离迁移为虽然距离迁移是SAR处理中必然出现的现象，但它的大小随系统参数不同而变化，并不总需要补偿。

通常认为，如果最大距离迁移值不大于四分之一个距离分辨单元，则距离迁移不需要补偿。

cR点目标回波数学模型a two-dimensional Chirp with range migration 带距离徙动的二维线性调频信号，即：其中，距离Chirp e －j φr 为发射Chirp的延时拷贝delayed replica；＋方位Chirp e －j φa 由载荷平台和被测目标间的相对运动而形成。

SAR 成像1 合成孔径雷达（SAR1。

1 SAR 简介合成孔径雷达(SAR是一种可以全天候、全天时工作的高分辨率成像雷达。

它利用天线和目标之间相对运动而形成等效合成孔径,解决了雷达设计中高分辨率与大尺寸天线和短工作波长之间的矛盾,在遥感和国防中潜在着极大的应用价值。

星载SAR 一般工作在正侧视状态,但在特殊应用中，也会工作在斜视状态.图1给出了星载SAR 正侧视模式的空间几何关系.飞行路径在地面上的投影（地面轨迹方向称为方位方向，而与其垂直的方向称为距离方向。

距离向使用脉冲压缩技术实现高分辨率；方位向利用多普勒效应，经过相干处理得到高分辨率。

图1 SAR 的几何关系1.2 SAR 信号模型：SAR 信号可以分为距离向信号和方位向信号。

首先考虑SAR 距离向信号。

SAR 距离像脉冲可表示为：（(20(cos 2r rs rect f K T ττπτπτ=+ (1.2.1其中,r T 为脉冲持续时间,r K 为距离向昧冲的调频率，0f 为中心频率，τ以脉神中心为参考原点。

任一照射时刻的反射能量脉冲波形和照射区域内地面反射系数r g 的卷积，如下所示：((（r r s g s τττ=⊗（1.2.2 考察距雷达0R 处的一个目标点，其后向散射系数0σ的幅度为A ,则式(1.2。

2中的（02r g A R c δτ=-，其中c 为光速,02R c 为该点的信号延时.所以可知,该点目标的接收信号为:((（（200002（cos 222r r rR cs Arect f R c K R c T ττπτπτφ-=-+—+(1。

2。

3其中,φ表示地表散射过程可能引起的首达信号相位改变。

现在考虑方位向信号。

由于大多数SAR 天线在方位面内没有加权,其单程方向图可以近似为一个sin c 函数:(0。

886sin a bwP c θθβ⎛⎛≈⎛⎛⎛（1。

2.4 其中θ为斜距平面内测得的与视线的夹角,bw β方位向波束宽度0.886a L θλ，a L 为方位向天线长度.由于雷达能量的双程传播过程，接收信号的强度由式（1。

各种SAR成像算法总结1 SAR成像原理SAR成像处理的目的是要得到目标区域散射系数的二维分布，它是一个二维相关处理过程，通常可以分成距离向处理和方位向处理两个部分。

在处理过程中，各算法的区别在于如何定义雷达与目标的距离模型以及如何解决距离－方位耦合问题，这些问题直接导致了各种算法在成像质量和运算量方面的差异。

一般来说，忽略多普勒频移所引起的距离向相位变化，距离向处理变为一维的移不变过程且相关核已知，即退化为一般的脉冲压缩处理；同时将雷达与目标的距离按2阶Taylor展开并忽略高次项，则方位向处理也是一个一维的移不变过程，并退化为一般的脉冲压缩处理，这就是经典的距离多普勒（Range-Doppler RD）算法的实质。

若考虑多普勒频移对距离向相位的影响，同时精确的建立雷达与目标的距离模型，则不论距离向处理还是方位向处理都变为二维的移变相关过程。

线性调频尺度变换（Chirp-Scaling CS）算法即在此基础之上将二维数据变换到频域，利用Chirp Scaling原理及频域的相位校正方法，对二维数据进行距离徙动校正处理、距离向及方位向的聚焦处理，最终完成二维成像处理。

当方位向数据积累延迟小于全孔径时间（即方位向为子孔径数据）的情况下，方位向处理必须使用去斜（dechirp）处理及频谱分析的方法。

在RD和CS 算法的基础之上，采用dechirp处理及频谱分析的方法完成方位向处理的算法分别称为频谱分析（SPECAN）算法和扩展CS（Extended Chirp Scaling ECS）算法。

1.1 SAR成像原理本节以基本的正侧视条带工作模式为例，对SAR的成像原理进行分析和讨论。

正侧视条带SAR 的空间几何关系如下图所示。

图中，αoβ平面为地平面，oγ垂直于αoβ平面。

SAR 运动平台位于S 点，其在地面的投影为G 点。

SAR运动平台的运动方向Sx 平行于oβ，速度大小为a v 。

SAR 天线波束中心与地面的交点为C ，CG 与运动方向Sx 垂直；S 与C 的距离为s R ，12B SB ∠称为天线波束的方位向宽度，大小为a β。

sar距离徙动校正方法
SAR（合成孔径雷达）的距离徙动校正方法主要用于解决由于雷达平台的运动和目标之间的相对运动所导致的距离徙动问题。

距离徙动会导致同一个点目标在雷达接收机中的回波分布在几个相邻的距离门中，如果不进行校正，这会对图像质量产生较大的影响。

具体来说，SAR距离徙动校正方法可以通过对回波信号进行距离压缩，然后利用脉压峰值对应的时刻来计算目标的距离。

但是，由于雷达平台在运行过程中与目标的距离是变化的，这会导致在对于同一目标，雷达不同时刻上，距离脉冲压缩后的峰值不在同一时刻。

因此，需要进行距离徙动校正，以确保图像质量。

如果您需要了解更详细的SAR距离徙动校正方法，建议查阅相关论文或咨询专业人士。

SAR 成像1 合成孔径雷达(SAR1.1 SAR 简介合成孔径雷达(SAR是一种可以全天候、全天时工作的高分辨率成像雷达。

它利用天线和目标之间相对运动而形成等效合成孔径,解决了雷达设计中高分辨率与大尺寸天线和短工作波长之间的矛盾,在遥感和国防中潜在着极大的应用价值。

星载SAR 一般工作在正侧视状态,但在特殊应用中,也会工作在斜视状态。

图1给出了星载SAR 正侧视模式的空间几何关系。

飞行路径在地面上的投影(地面轨迹方向称为方位方向,而与其垂直的方向称为距离方向。

距离向使用脉冲压缩技术实现高分辨率;方位向利用多普勒效应,经过相干处理得到高分辨率。

图1 SAR 的几何关系1.2 SAR 信号模型:SAR 信号可以分为距离向信号和方位向信号。

首先考虑SAR 距离向信号。

SAR 距离像脉冲可表示为:((20(cos 2r rs rect f K T ττπτπτ=+ (1.2.1其中,r T 为脉冲持续时间,r K 为距离向昧冲的调频率,0f 为中心频率,τ以脉神中心为参考原点。

任一照射时刻的反射能量脉冲波形和照射区域内地面反射系数r g 的卷积,如下所示:(((r r s g s τττ=⊗ (1.2.2 考察距雷达0R 处的一个目标点,其后向散射系数0σ的幅度为A ,则式(1.2.2中的(02r g A R c δτ=-,其中c 为光速,02R c 为该点的信号延时。

所以可知,该点目标的接收信号为:((((200002(cos 222r r rR cs Arect f R c K R c T ττπτπτφ-=-+-+(1.2.3其中,φ表示地表散射过程可能引起的首达信号相位改变。

现在考虑方位向信号。

由于大多数SAR 天线在方位面内没有加权,其单程方向图可以近似为一个sin c 函数:(0.886sin a bwP c θθβ⎛⎫≈⎪⎝⎭(1.2.4 其中θ为斜距平面内测得的与视线的夹角,bw β方位向波束宽度0.886a L θλ,a L 为方位向天线长度。