雷达成像技术(保铮整编)第一章概论

雷达成像技术在气象探测中的应用气象探测是探测大气环境和气象现象的一种技术，在现代气象预报和天气监测中占有举足轻重的地位。

而雷达成像技术则是被广泛应用于气象领域的一种重要技术手段。

本文将详细阐述雷达成像技术在气象探测中的应用。

一、雷达成像技术的原理及特点雷达成像技术是利用微波信号对某物体进行扫描，通过信号反射的强度来确定物体的位置、形态和构成，并形成成像的技术。

与传统的距离雷达相比，雷达成像技术有以下特点：1.成像分辨率高。

传统的雷达可以侦测到目标的位置和速度等信息，但不能提供目标的形态信息。

而雷达成像技术可以提供目标的形态信息，并且分辨率较高，能够探测到更小的目标。

2.成像速度快。

传统的雷达需要多次扫描来确定目标的位置和速度，而雷达成像技术只需要一次扫描就能够形成目标的图像。

3.应用范围广。

雷达成像技术可以应用于各种领域，如航空、军事、气象等，被广泛应用。

二、1.天气监测雷达成像技术在天气监测中的应用主要是探测降水和气象雷达。

降水雷达是一种专门用于探测降水的雷达。

它通过探测反射回来的微波信号的强度和时延来确定降水的强度、类型和分布。

气象雷达则是用于探测大气中的物理参数，如雨滴、冰晶、云层等。

通过对这些物理参数的探测，可以更准确地预测天气变化，提高天气预报的准确性。

2.气象灾害监测雷达成像技术在气象灾害监测中的应用主要是探测风暴和龙卷风等气象灾害。

通过雷达成像技术可以获取风暴和龙卷风的大小、形态、强度和移动方向等信息，从而可以及时预警和采取必要的应对措施，保障公众的生命财产安全。

3.航空气象监测雷达成像技术在航空气象监测中的应用主要是探测飞行中的降雨、冰晶和雷暴等气象现象。

通过对这些气象现象的探测，可以为航空公司和机场提供实时的天气信息，以便决策和调整航班计划，提高航班安全性。

三、雷达成像技术在气象探测中的发展趋势随着雷达成像技术的不断发展，其在气象探测中的应用也在不断扩展和深化。

未来，雷达成像技术在气象探测中的发展趋势主要有以下几个方向：1.提高分辨率。

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本章前四节主要介绍SAR的基本概念、SAR两维分辨 原理、SAR成像原理和成像算法。最后一节简单介绍单脉 冲雷达三维成像技术。
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11.1合成孔径
合成孔径技术的基本原理源自于实孔径技术。实孔径 天线雷达对目标形成两维分辨的原理就是采用宽带信号分 辨空间分布的点目标，采用波束形成区分方位向(平行于孔 径方向)的点目标。
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显然能得到与实际阵列相类似的结果，即可以得到很高的 方位分辨率。这样虽然天线的实际孔径很短，但是对每个 被观测的点而言，虚拟的天线孔径却很长。由此类推，将 雷达安装在飞机或卫星上，在飞行过程中发射和接收宽频 带的信号对固定的地面场景作观测，则将接收存储的信号 作合成阵列处理，便得到径向距离分辨率和横向距离分辨 率均很高的地面场景图像，而合成孔径雷达也正是由此得 名的。
第11章雷达成像技术
11.1 11.2 11.3 合成孔径雷达成像 11.4 SAR 11.5 单脉冲雷达三维成像
1
现代雷达不完全停留在发现目标并对目标进行定位的 功能，而是在一些应用场合需要区分或识别目标的类型。 1951年，美国Goodyear公司的CarlWiley第一次发现侧视雷 达通过利用回波信号中的多普勒频移可以改善雷达横向(方 位向)分辨率。这意味着通过雷达可以实现对观测对象的二 维高分辨成像，极大地提升了雷达的信息感知和获取能力。 这个里程碑式的发现标志着合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)技术的诞生。简单来说，合成孔径 雷达(SAR)是利用信号处理技术，将主动发射和接收的信 号进行处理，实现以小的真实天线长度(实孔径)对场景目 标进行高分辨成像的系统。
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利用飞行的雷达平台对地面场景实现高的方位分辨还 可用多普勒效应来解释。如图11.2(a)所示与飞机航线平行 的一条地面线上，在某一时刻O，线上各点到雷达天线相 位中心连线与运动平台速度向量的夹角是不同的，因而具 有不同的瞬时多普勒。但是，为了得到高的多普勒分辨率， 必须有长的相干积累时间，也就是说飞机要飞一段距离， 它对某一点目标的视角是不断变化的。图11.2(b)的上图用 直角坐标表示飞行过程中点目标O的雷达回波相位变化图， 当O点位于飞机的正侧方时，目标O到雷达的距离最近， 设以这时回波相位为基准(假设为0)，而在此前后的相应距 离要长一些，即回波相位要加大。

飞行器雷达成像技术雷达成像技术在飞行器上的应用已经成为现代天空探测技术的重要组成部分。

随着雷达技术的不断发展和进步，飞行器探测能力越来越强。

本文将介绍飞行器雷达成像技术的发展，原理和应用。

一、发展二十世纪初期，人们开始利用雷达探测物体。

随着雷达技术的发展，应用范围也越来越广泛，包括航空、海军、探测等领域。

雷达成像技术的出现，使得雷达探测能力更加可靠、准确和高效。

二、原理雷达成像技术利用雷达发射器向目标发射电磁波，目标表面反射回的波被接收器接收。

利用这些反射回来的电磁波，我们可以构建出一个目标的三维图像。

雷达成像技术包括距离测量、角测量、频率测量、波形分析等。

三、分类飞行器雷达成像技术可以分为成像雷达和合成孔径雷达（SAR）。

成像雷达主要通过目标的反射信号生成一幅目标的二维图像，而SAR主要利用目标反射的信号，通过合成图像来得到更高的分辨率。

四、应用飞行器雷达成像技术的应用非常广泛。

其中，军事领域是利用该技术最为广泛的一个领域。

航空领域应用较多的包括天气预报、飞行安全、轨迹跟踪等。

此外，这项技术还可以用于资源探测、地质探测和环境监测等领域。

五、未来随着雷达技术的不断发展和进步，飞行器雷达成像技术在未来的应用前景也非常广阔。

在军事方面，飞行器雷达成像技术将发挥更加重要的作用。

在航空领域，对于飞行安全和轨迹跟踪的需求将会越来越大。

此外，飞行器雷达成像技术还可以应用于智能汽车的自动驾驶等领域。

六、结论飞行器雷达成像技术已经成为现代天空探测技术的重要组成部分。

飞行器雷达成像技术的发展给我们带来了更加准确、高效、可靠的探测能力。

在未来，这项技术将会得到更加广泛的应用。

雷达成像技术在目标识别中的应用第一部分：雷达成像技术的基本原理雷达成像技术是以雷达信号为基础的目标成像技术。

雷达信号是由雷达发射器发射出去的电磁波，经过一定时间后，通过雷达接收器接收到回波信号。

雷达成像技术是通过对雷达接收到的回波信号进行处理和分析，形成目标的成像图像。

雷达成像技术的基本原理可以用以下公式来描述：R = ct/2其中，R表示目标与雷达设备的距离，c是光速，t是回波信号所需时间。

利用这个公式，可以测量目标与雷达设备之间的距离。

对于雷达成像技术，其基本原理是利用雷达设备从不同的方向对目标进行探测，通过聚合多次探测到的回波信号，形成目标的成像图像。

其中，雷达设备在探测时可以通过改变发射信号的频率，或者改变探测时的视角等方式来获取更为准确的目标成像图像。

第二部分：雷达成像技术在目标识别中的应用1. 地貌和海洋观测雷达成像技术在地貌和海洋观测中有着非常重要的应用。

在地貌观测中，雷达成像技术可以用来探测地面的高度、地形等信息，进而进行地图制作等工作。

在海洋观测中，雷达成像技术可以用来探测海面的波浪、海流等信息，对于洋流等大规模海洋现象的分析和研究有着重要的意义。

2. 空中交通管制雷达成像技术在空中交通管制中有着非常重要的应用。

在航空管制中，雷达成像技术可以用来追踪和识别飞机等飞行器，对于航班的安全和正常进行有着非常重要的作用。

3. 军事领域在军事领域，雷达成像技术可以用来进行目标识别和打击。

例如，在导弹和炸弹的打击中，可以利用雷达成像技术对目标进行识别和定位，从而实现精准制导和打击。

4. 航天领域在航天领域，雷达成像技术可以用来进行航天器的定位和跟踪，对于轨道控制和调整有着非常重要的意义。

此外，雷达成像技术还可以用来探测太空中的天体和宇宙射线等信息。

第三部分：雷达成像技术的未来发展1. 多波段雷达为了获得更为精确的目标成像信息，未来的雷达成像技术可能会发展成为多波段雷达。

多波段雷达可以同时利用多个频段的信号进行探测，从而获得更为丰富的目标信息。

05
雷达成像技术发展与展望
雷达成像技术的发展历程
雷达成像技术的起源
20世纪40年代，雷达技术开始应用于军事 领域，随着技术的发展，人们开始探索雷达 在成像方面的应用。
雷达成像技术的初步发展
20世纪60年代，随着计算机技术和信号处理技术的 发展，雷达成像技术开始进入初步发展阶段，出现 了多种成像模式。
提取雷达图像中的边 缘信息，用于目标识
别和形状分析。
纹理分析
提取雷达图像中的纹 理特征，用于分类和 识别不同的物质或结
构。
04
雷达图像解译
雷达图像的解译方法
直接解译法
01
根据雷达图像的直接特征，如斑点、纹理、色彩等，对目标进
行识别和分类。
间接解译法
02
利用雷达图像的间接特征，如地形、地貌、阴影等，结合地理
03
雷达图像处理
雷达图像预处理
去噪
去除雷达图像中的噪声，提高图像质量。
标定
对雷达图像进行几何校正和辐射校正，以 消除误差。
配准
将多幅雷达图像进行对齐，确保后续处理 的一致性。
滤波
平滑雷达图像，减少随机噪声和斑点效应 。
雷达图像增强
01 对比度增强
提高雷达图像的对比度， 使其更易于观察和理解。
03 直方图均衡化
雷达成像技术的成熟
20世纪80年代以后，随着数字信号处理技 术的广泛应用，雷达成像技术逐渐成熟，分 辨率和成像质量得到显著提高。
雷达成像技术的未来展望
高分辨率成像技术
未来雷达成像技术将进一步提高分辨率，实现更精细的成像效果 ，为各种应用提供更准确的信息。
多模式成像技术
未来雷达成像技术将发展多种模式，包括透射、反射、合成孔径等 多种模式，以满足不同场景的需求。

雷达成像原理雷达成像是一种利用雷达技术进行目标探测和成像的技术手段。

它通过发射一束电磁波，利用目标散射回来的信号来获取目标的位置、速度和形状等信息。

雷达成像技术在军事、航天、气象、地质勘探等领域有着广泛的应用。

本文将介绍雷达成像的原理及其应用。

雷达成像的原理主要包括发射、接收和信号处理三个部分。

首先是发射部分，雷达系统通过天线向目标发射一束电磁波，这些电磁波在空间中传播并与目标发生相互作用。

目标会对电磁波进行散射，一部分散射回到雷达系统的接收天线。

接收部分接收到散射回来的信号，并将其转换成电信号。

最后是信号处理部分，雷达系统对接收到的信号进行处理，通过信号处理算法得到目标的位置、速度和形状等信息，从而实现雷达成像。

雷达成像技术可以分为合成孔径雷达（SAR）和实时雷达成像两种。

合成孔径雷达通过合成孔径技术，可以在不同位置接收到目标的信号，从而获得目标的高分辨率成像。

实时雷达成像则是在接收到目标信号后，立即进行信号处理，实现目标的实时成像。

这两种技术在不同的应用场景中有着各自的优势。

雷达成像技术在军事领域有着重要的应用。

它可以用于目标探测、目标识别和目标跟踪等任务，为军事作战提供重要的情报支持。

在航天领域，雷达成像可以用于行星探测和地形测绘等任务，为航天探测提供重要的数据支持。

在气象领域，雷达成像可以用于天气预报和气象监测，为人们的生活提供重要的信息。

在地质勘探领域，雷达成像可以用于地下资源勘探和地质灾害监测等任务，为地质勘探提供重要的技术手段。

总之，雷达成像技术是一种重要的目标探测和成像技术。

它通过发射、接收和信号处理三个部分，实现对目标的探测和成像。

在军事、航天、气象、地质勘探等领域有着广泛的应用前景。

随着雷达技术的不断发展，相信雷达成像技术将会在更多的领域发挥重要作用。

《成像雷达技术》
前言
目录
第一章概论
第二章距离高分辨和一维距离像
（初稿）
目录
第一章概论
1.1雷达成像及其发展简况
1.2雷达成像的基本原理
1.3本书的结构与内容安排
第二章距离高分辨和一维距离像
2.1宽带信号的逆滤波、匹配滤波和脉冲压缩
2.2线性调频信号和解线频调处理
2.3散射点模型与一维距离像
2.4一维距离像回波的相干积累
第三章方位高分辨和合成孔径
3.1空时耦合与多普勒高分辨
3.2二维匹配滤波
3.3聚焦平面、成像平面和显示平面
3.4仰角平面的距离像与实际场景的关系
第四章合成孔径雷达原理
4.1合成孔径雷达系统简介
4.2合成孔径雷达成像处理器
4.3合成孔径雷达举例
第五章合成孔径雷达成像算法
5.1距离多普勒（）算法及其改进算法
5.2线频调空变平移算法（）
5.3距离陟动（）算法
5.4极坐标格式（）算法
5.5频域变尺度（）算法
5.6卷积反投影（）算法
5.7各种算法的比较
第六章合成孔径雷达运动补偿
6.1由载机引起的合成孔径阵列误差
6.2基于运动传感器的运动补偿
6.3基于实际回波数据的运动参数估计与运动补偿
6.4自聚焦补偿算法
第七章逆合成孔径雷达原理
7.1转台目标成像
7.2目标的平动补偿――包络对齐
7.3目标的平动补偿――初相校正
7.4机动目标成像
7.5单脉冲逆合成孔径雷达成像
第八章干涉成像原理
8.1垂直干涉和高程测量
8.2运动方向干涉和地面动目标显示。

2
第一章 概述
1.1 雷达成像及其发展概况 1.2 雷达成像的基本原理
2012年3月3日星期六
3
1.2.2 合成孔径技术
平台 类型
SAR
天线扫描方式
2012年3月3日星期六 Stripmap
Spotlight
Scan
4
平台动， 平台动，场景静止
SAR 特点
用大带宽提高距离分辨率 用Dopple提高方位分辨率 提高方位分辨率
R0λ 将合成孔径时间 Ta = 代人 vD v2 Ta 2 λ2R0 最大距离弯曲量为： 最大距离弯曲量为： Rq = ( ) = 2R0 2 8D2
X 波段机载 波段机载SAR 系统： 系统： ρ 波长λ = 0.03 m，场景中心最近距离 R0 ＝20km，方位分辨率 a ＝1.5m； 最大距离弯曲Rq 为0.25m。距离弯曲可忽略。 同样X 波段机载SAR： 同样 波段机载 ： 将方位分辨率ρa 提高为1m，则Rq =2.25m。距离弯曲不可忽略。 对于C 波段星载SAR： 对于 波段星载 ： λ =0.056m， R0 ＝106m，ρa =10m，Rq =1m，距离弯曲可以忽略。 对于P 波段机载SAR： 对于 波段机载 ： λ =0.4 m， R0 ＝20km，ρa =2m，Rq =25，距离弯曲不可忽略。
2012年3月3日星期六 9
上述相位变化的时间导数即多普勒 上述相位变化的时间导数即多普勒， 多普勒， 如图1.5（ 的下图所示， 如图1.5（b）的下图所示，这时的多普勒 近似为线性变化， 近似为线性变化，图中画出了水平线上多 个点目标回波的多普勒变化图， 个点目标回波的多普勒变化图，它们均近 似为线性调频信号，只是时间上有平移。 似为线性调频信号，只是时间上有平移。 在多普勒为常数的情况下， 在多普勒为常数的情况下，我们用傅 里叶变换作相干积累，也就是脉冲压缩。 里叶变换作相干积累，也就是脉冲压缩。 现在是线性调频信号， 现在是线性调频信号，只要线性调频率已 对它作脉冲压缩是不困难的。 知，对它作脉冲压缩是不困难的。

▪ 1954年投放市场的高灵敏摄像管(Vidicon)基本 具有了成本低，体积小，结构简单的特点使广播 电视事业和工业电视事业有了更大的发展。
▪ ▪ 1965年推出的氧化铅摄像管(Plumbicon)成功地
取代了超正析像管，发展了彩色电视摄像机，使 彩色广播电视摄像机的发展产生了一次飞跃，诞 生了1英寸、1／2英寸，甚至于1／3英寸(8mm) 靶面的彩色摄像机。然而，氧化铅摄像管抗强光 的能力低，余辉效应影响了它的采样速率。
▪ 亚毫米波、红外辐射、可见光、
紫外辐射、 射线、 射线等。
▪ 综合上述分析，可以得出简要的结论。
▪ 通常用于光电成像的电磁波，其波长范围是由
无线电超短波到 射线为止。
▪ 有效的波谱区是:
▪ 亚毫米波、红外辐射、可见光、
紫外辐射、 射线、 射线等。
1、3 光电成像技术的应用范畴
▪ 人们采用光电成像技术突破了人类视觉的部分限 制，特别是突破了人眼在低照度和有限光谱响应 下的视觉限制。
▪ 当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力 将显著降低。
▪ 因此对波长超过毫米数量级的电磁波，如果用有 限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将 会很低。
▪ 所以基本上排除பைடு நூலகம்波长较长的电磁波的成像作用。
▪ 目前光电成像对光谱长波阈的延伸仅扩展到亚毫 米波成像。
▪ 除了衍射造成分辨力下降而限制了长波的 电磁波用于成像而外，同时用于成像的电 磁波也存在一个短波限制。
▪ 首先是灵敏度的限制，夜间无照明时人的视觉能力很差； ▪ 其次是分辫力的限制，没有足够的视角和对比就难以辫认； ▪ 又有时间上的限制，已变化过的景象无法留在视觉上； ▪ 还有光谱的限制，人眼只对电磁波谱中很窄的可见光区敏感。

第七章逆合成孔径雷达在概论里已经提到，运动目标目标相对于雷达的运动可以分解为平动和转动两个分量，如能设法将平动分量补偿掉，而将目标上某特定的参考点移至转台轴心，则对运动目标成像就简化为转台目标成像。

当目标在较远距离平稳飞行时，它相当于匀速平台转动的转台目标。

本章将从这一相对简单的情况开始，在第一章概论简要介绍的基础上，作比较详细的讨论，然后再推广到更复杂的情况。

7.1 平动补偿的基本情况平动补偿是将运动目标上的某一特定参考点通过平动补偿移到转台的轴心，这一参考点可以是实际的，也可以是虚拟的，在后面还要专门说明，这里暂设该点是实际的。

若发射信号为02ˆ( j f t s te π①，其中ˆ( s t 为复包络，0f 为载波频率，则参考点的子回波为02( ˆ( j f t r s te πττ--，其中τ为回波延时，( r s t 与( s t 相比，仅仅是复幅度变化，即差一复比例常数。

将该子回波转换到基频，其基带信号为02ˆ( jf r s te πττ-。

因此，平动补偿可以分两步进行，第一步是包络对齐，即把移动目标的复包络（也称复距离像）对齐排列成以慢时间为横坐标的矩形平面；第二步是初相校正，即把变化的初相02f πτ校正为零或某一常数。

之所以要分两步走，主要是由于它们对补偿的精度要求不同，因而采用的方法也有别。

实际目标包络沿距离（相当于快时间）的变化相对缓慢，距离分辨单元一般为亚米级。

参考点子波一般不独立存在，而是混杂在整个目标回波之中，包络对齐是对整个目标进行的，一般要求对齐误差不大于1/8个分辨单元即可，即误差一般可容许到厘米级。

对初相校正就不一样了，对微波雷达，厘米级的误差对初相是绝对不能容许的，以波长3λ=厘米为例，1毫米的双向波程差相当的相位差为24º，已经是过大。

好在相位值以2π为模，对它可将时延校正改为相位校正，从而使问题简化。

有关包络对齐和初相校正的具体方法将在下两节里分别讨论。

雷达成像技术的应用与发展雷达成像技术是一种通过雷达波进行目标成像的技术。

它利用雷达波在空间中以恒定速度传输的特性来测量被扫描物体的三维空间数据，并从中重建物体的三维图像。

雷达成像技术在军事、民用等多个领域都有着广泛的应用，随着科技的发展，其应用范围也在不断拓展。

第一部分：雷达成像技术的基本原理雷达成像技术的基本原理是利用距离测量和角度测量推导出空间中目标的三维位置和形状。

雷达成像技术可以分为两种方式，分别是合成孔径雷达成像技术和相控阵雷达成像技术。

合成孔径雷达系统是一种高分辨率雷达成像系统，在进行测量时通过逐渐增加距离到发射天线和接收天线之间的距离来控制发射和接收的方向。

合成孔径雷达成像技术中使用的天线主要分为平面阵列天线和卫星管天线。

相控阵雷达是一种基于雷达坑面和数字信号处理技术进行目标成像的高性能雷达成像技术。

相比于传统的机械扫描雷达，相控阵雷达可以快速获取目标的三维信息，具有灵敏度高、精度高等优点。

第二部分：雷达成像技术在军事领域中的应用雷达成像技术在军事领域中有着广泛的应用。

其中最重要的应用领域之一是雷达远程侦察。

它通过成像雷达技术，可以在不进入敌方防御区域的情况下对敌方目标进行精确的探测和识别。

雷达成像技术在军事领域中的另一个应用领域是指挥和控制系统中的雷达测距。

它可以提供给指挥员准确的敌情信息，帮助指挥员制定更有效、更精确的战术。

第三部分：雷达成像技术在民用领域中的应用雷达成像技术在民用领域中有着广泛的应用。

例如，在道路交通领域，雷达成像技术可以用于运动车辆的速度测量和信号灯的控制。

在航空航天领域，雷达成像技术可以用于飞机飞行和导航控制系统中，也可以识别降落航道的位置进行引导。

在建筑领域，雷达成像技术可以用于建筑物的结构安全监测，帮助工程师和设计师识别问题并采取适当的预防措施。

总之，随着科技的发展，雷达成像技术在各个领域的应用也在不断扩展和拓展。

在未来，雷达成像技术将继续发挥重要作用，为人类提供更加便捷、精确的服务。

雷达成像原理
雷达成像是一种利用雷达技术进行目标成像的方法，它可以在不受天气、光照等自然条件限制的情况下，对地面、海面或空中目标进行高分辨率的成像。

雷达成像技术在军事、航空航天、地质勘探、气象观测等领域具有广泛的应用。

本文将介绍雷达成像的基本原理和工作过程。

首先，雷达成像的基本原理是利用雷达波束对目标进行扫描，接收目标返回的信号并进行处理，最终形成目标的图像。

雷达波束的扫描可以是机械扫描或电子扫描，其中电子扫描方式具有更高的速度和精度。

雷达波束照射到目标后，目标会反射部分能量，形成回波信号。

接收系统接收并处理这些回波信号，通过信号处理算法可以得到目标的位置、速度和形状等信息，从而实现目标成像。

其次，雷达成像的工作过程包括发射、接收和信号处理三个基本环节。

在发射环节，雷达系统通过天线向目标发送脉冲波，脉冲波与目标相互作用后产生回波信号。

接收环节是指接收系统接收目标回波信号，并将其转化为电信号。

信号处理环节是指对接收到的信号进行滤波、放大、时域和频域处理，最终形成目标的图像。

信号处理是雷达成像的关键环节，其算法的设计和优化直接影响成像的质量和分辨率。

此外，雷达成像的分辨率是衡量成像质量的重要指标之一。

雷达成像的分辨率包括距离分辨率和方位分辨率两个方面。

距离分辨率是指雷达系统在距离方向上对两个目标的最小分辨距离，其分辨能力取决于雷达系统的脉冲宽度。

方位分辨率是指雷达系统在方位方向上对两个目标的最小分辨角度，其分辨能力取决于雷达系统的天线波束宽度。

提高雷达成像的分辨率是提高成像质量的关键。

总之，雷达成像是一种重要的目标成像技。

一路fd输出作阵列输出。 以fd＝0为例
tm和y的位置是离散的，不可 能列为一直线。
实际上对一短时间间隔，一
路fd输出（相当于DBS）对应一 段y的长度。
可用VTr 一段内的阵列（非
同时）来处理。
Y
14
FFT
FFT FFT
FFT FFT
W H a( 0 ) 1 min W H U 2 E [ W H UU H W ]
a2 M
0 1 1 a a 1 2 a a 1 2 2 2 a a 1 2 2 2 M M X a X fa d fd (2 M 2 M 1 r)frf X X 1 2 ffd d
0
aN M 1aN aN 2 aN 2M X afd2 M rf X N fd
AFX a X
17
AFaX XU
EUn
fd
2
fd
X aFA 1XFA 1U
o E
F A1U HF A1U
fd

2M 1 N
fm,n 2 g
m1 n1
18
2M1 N
2 F是典型的Vandermonde方
g
fm,n 阵，其逆矩阵中的每个元
m1 n1
素都可以直接用公式写出
N 1 N
sin 2
30
谢谢 ！
31
W
W H RW
WHU
W R 1a ( 0 )
15
解多普勒模糊所需要的卫星数目 直线星座最简单
长阵变短阵后，加权后的波束条件一般可实现 （完全重叠除外）
正常
正常
不正常
W 2 正常
可变重复频率
不正常
W 2 不正常
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《雷达成像技术》目录前言第1章概论1.1 成像及其发展概况1.2 雷达成像的基本原理1.2.1 逆合成孔径技术1.2.2 合成孔径技术1.3 本书的内容安排1.4 参考文献第2章距离高分辨和一维距离像2.1 宽带信号的逆滤波、匹配滤波和脉冲压缩2.2 线性调频信号和解线性调频处理2.3 散射点模型与一维距离像2.3.1 单个距离单元的回波特性2.3.2 距离像随转角的变化2.3.3 平均距离像2.4 一维距离像回波的相干积累2.5 高距离分辨雷达的检测和测高2.5.1 宽频带雷达信号的检测2.5.2 宽频带雷达信号的测高2.6 参考文献第3章方位高分辨和合成阵列3.1 合成阵列的特点3.1.1 实际阵列天线3.1.2 合成阵列的工作方式3.1.3 合成阵列的远场和近场3.1.4 合成阵列的近场处理3.2 运动平台的合成孔径雷达的横向分辨3.2.1 运动平台的合成孔径雷达的横向分辨原理和简单分析 3.2.2 运动平台的合成孔径雷达回波的多普勒特性3.2.3 运动平台的合成孔径雷达回波的匹配滤波3.3 用波数域分析合成孔径雷达的横向距离分辨率3.3.1 波数域的基本概念3.3.2 用波数域方法重建目标横向位置3.3.3 用波数域方法重建二维目标的位置3.3.4 聚束模式合成孔径雷达成像的波数域分析3.4 参考文献第4章合成孔径雷达4.1 条带模式合成孔径雷达成像的基本原理4.1.1 合成孔径雷达的系统响应函数4.1.2 用时域相关法重建目标图像4.1.3 距离-多普勒成像算法简介4.2 合成孔径雷达在三维空间里的二维成像4.2.1 三维空间数据录取、聚焦和成像的二维选择原则4.2.2 合成孔径雷达的数据录取4.2.3 聚焦和包络时延校正4.2.4 成像平面4.3 场景高程起伏引起的几何失真4.4 合成孔径雷达的性能指标4.4.1 合成孔径雷达的信噪比方程4.4.2 地面后向散射系数4.4.3 点散布函数4.4.4 噪声4.5 合成孔径雷达的电子反对抗4.6 参考文献第5章合成孔径雷达算法5.1 距离徙动5.2 距离-多普勒（R-D）算法及其改进算法5.2.1 原始的正侧视距离-多普勒算法5.2.2 校正线性距离走动的距离-多普勒算法5.2.3 时域校正线性距离走动并频域校正弯曲的距离-多普勒算法 5.2.4 频域校正距离走动和弯曲的距离-多普勒算法5.3 线频调变标（CS, Chirp Scaling）算法5.3.1 正侧视时的线频调变标算法5.3.2 大斜视情况下的非线性频调的变标算法5.4 频率变标（FS, Frequency Scaling）算法5.4.1 信号的距离-多普勒域分析5.4.2 频率变标5.4.3 距离徙动校正及压缩5.5 距离徙动算法（RMA）5.6 极坐标格式（PFA）算法附录 5.A频率变标算法中式(5.121)的证明5.7参考文献第6章基于回波数据的合成孔径雷达运动补偿6.1 SAR平台的运动情况6.1.1 惯导系统测量的运动参数情况介绍6.1.2 基于单个特显点回波数据的机载SAR运动误差分析6.1.3 基于实际回波数据的机载SAR运动误差估计概述6.1.4 天线相位中心(APC)位置误差对回波数据影响的分析6.1.5 基于多普勒参数的运动参数估计6.2 多普勒参数估计6.2.1 多普勒中心估计6.2.2 多普勒调频率估计6.3 法平面和沿航线运动误差的补偿6.3.1 法平面运动误差的补偿6.3.2 沿航线运动误差的补偿6.4 相位梯度自聚焦(PGA)相位补偿方法6.5 基于回波数据的结合运动补偿算法及实验结果举例6.5.1 采用基于回波数据的运动补偿方法时的SAR成像算法流程 6.5.2 实测数据的分析和处理6.5.3 几种基于回波数据的运动补偿的性能比较6.6 参考文献第7章逆合成孔径雷达7.1 ISAR成像的转台模型和平动补偿原理7.1.1 ISAR成像的转台模型7.1.2 运动目标平动补偿的原理7.2 平动补偿的包络对齐7.2.1 包络对齐的互相关法7.2.2 包络对齐的模-2距离和模-1距离方法7.2.3 包络对齐的最小熵方法7.3 平动补偿的初相校正7.3.1 初相校正的单特显点法7.3.2 多特显点综合法7.3.3 相干信号的初相校正7.4 目标转动时散射点徙动的影响及其补偿7.5 机动目标的ISAR成像7.5.1 用波数域方法分析ISAR成像7.5.2 几种不同转动情况的目标成像7.6 用时频分析方法对非平稳运动目标成像7.6.1 用Radon-Wigner滤波反投影成像7.6.2 用最小二乘-RELAX算法对非平稳运动目标成像7.7 参考文献第8章干涉合成孔径雷达8.1 InSAR高程测量的基本原理8.1.1 InSAR高程测量的几何原理8.1.2 InSAR高程测量可以采用的工作方法8.2 InSAR高程测量的过程8.3 InSAR观测去相关和预滤波8.3.1 InSAR空间视角去相关和预滤波8.3.2 方位去相关和预滤波8.4 图像配准8.4.1 图像配准的几何基础8.4.2 图像配准过程8.5 降噪滤波8.5.1 多视处理8.5.2 相位滤波8.6 二维相位解缠绕8.6.1 路径积分和残点(residue) 8.6.2 分支截断方法(branch cut) 8.6.3 最小二乘方法8.7 高程测量误差分析8.8 地面动目标检测(GMTI)8.8.1 DPCA方法的原理8.9 单脉冲ISAR8.10 本章小结8.11 参考文献。

雷达成像技术及其应用研究引言雷达作为一种重要的检测和观测手段，其成像技术已经得到了广泛的应用。

雷达成像技术是一种利用雷达探测信号形成图像的技术，在对目标进行无损检测、地质勘探及环保等领域有着重要的应用。

本文将首先介绍雷达成像技术的原理，然后深入探讨其应用及研究现状。

同时，我们还将讨论在这一领域中未来的发展方向和挑战。

第一章雷达成像技术原理1.1 形成雷达成像雷达成像的实现是通过将雷达信号发射到目标区域并接收回波信号，然后以一定的方式来反演目标的信息以形成图像。

雷达成像技术可以分为以下两种方法：（1）合成孔径雷达成像（SAR）合成孔径雷达成像技术是通过接收反射回来的雷达信号数据，并将其合成以形成清晰的图像。

这种技术可以实现对地面物体进行宽带频率扫描，这也是SAR成像技术的独特优势之一。

（2）甚高频雷达成像（UHF）甚高频雷达成像技术或者叫作干涉合成孔径雷达成像技术，它是通过传递多个星期反射回来的雷达信号，获得更清晰、更详细的图像。

这种技术在图像分辨率上优势明显，但也需要使用更复杂的处理算法来得到合适的图像。

1.2 雷达成像技术工作原理雷达成像技术可以工作在两种不同的模式下。

第一种是被动成像模式，这种模式下雷达仅仅能够接收到目标反射的电磁波。

而第二种模式，则是主动成像模式，此时雷达还能通过发送电磁波进行控制，从而获得更清晰、更详细的图像信息。

雷达成像技术常常采用Hard-target或Soft-target接收信号来实现反演目标的信息，Hard-target意味着反射的板状目标，而Soft-target则意味着接收到反射的散乱体。

第二章雷达成像技术应用2.1 航空与航天军事和航空领域通常是雷达成像技术的主要应用领域之一，其中包括飞机、舰船和无人机。

用于武器检测、目标搜索、导航和空气交通控制等多种场景。

航天领域也使用了雷达成像技术，其中包括着陆探测器及其载具、皮卫星及其搭载的雷达仪器等。

2.2 地质勘探雷达成像技术在地质勘探领域中也有着广泛的应用，作为对地面水、矿物、油藏等方面进行探测的一种有效手段，这种技术可以为采矿行业和资源开发产业带来重要的帮助。

医学影像由于含有极其丰富的人体信息， 能以非常直观的形式向人们展示人体内部 组织结构、形态或脏器的功能等，因此， 医学成像已成为医学研究及临床诊断中最 活跃的领域之一。
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教材
医学成像系统 作 者： 王学民，沈克涵 编著 出 版 社： 清华大学出版社
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第一章医学成像技术概论
什么是医学成像? 医学成像是借助于某种介质（如 X线
1896年，德国西门子公司研制出世界上第一支X线 球管。20世纪20年代，出现了常规X线机。其后的 体层装置、影像增强器、连续摄影、电视、电影 和录像记录系统的应用，到20世纪60年代中、末 期已形成了较完整的学科体系，称为放射诊断或 放射学（radiology）。
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1972年，英国工程师汉斯菲尔德（ G.N.Hounsfield）首次研制成功世界 上第一台用于颅脑的CT扫描机，是电 子技术、计算机技术和X线技术相结合 的产物，是1895年X线发现以来，医学 影像设备的一个革命性进展，为现代 医学影像设备学奠定了基础。
1927 康普顿(Compton等六人) 康普顿效应
1936 德拜 (Debye)
化学
1946 马勒 (Muller)
医学
1962 沃生(Wason等三人)
医学
1964 霍奇金 (Hodgkin) 化学
1979 柯马克和豪森菲尔德（Cormack/Hounsfield) 医学
1981 塞格巴恩(Siegbahn)
我国医学影像学高等教育已开展十多年，是目前发 展较快的一门学科。“全国高等医学影像教育研究 会”于1999年8月23日在天津正式成立，这可以说 是我国医学影像学高等教育发展史中的里程碑。
长 的 时 间 隧 道，袅
医学成像技术第一章：概论

雷达成像技术实验报告实验一——线性调频信号的匹配实验理论分析：线性调频信号的一般表示形式为：s=exp(j*pi*k*t.^2)，雷达发射信号脉冲线性调频信号，回波有一定的脉宽。

雷达测距的分辨率受回波脉宽的影响，因此对接收信号进行脉冲压缩可以提高雷达测距分辨率。

脉冲压缩的思路是对接受信号做相关。

对信号做相关，即使信号通过一匹配滤波器，匹配滤波器的冲激响应为s*（-t），系统传递函数S*(f) 。

对于线性调频信号S（f）=exp(-j*pi*f.^2/k)。

所以S*(f) =exp(j*pi*f.^2/k)。

可以有三种方法实现匹配滤波。

1.信号直接通过滤波器Hf=exp(j*pi*f.^2/k)。

2.对回波信号s（t）进行变换得到s*（-t），再将回波信号通过以s*（-t）为冲激响应的滤波器。

对回波信号s（t）进行变换得到S*(f)，再将回波信号通过以S*(f)为系统传递函数的滤波器。

源程序：clear allTu=10.e-6;Br=100.e6;fs=120.e6;ts=1/fs;kr=Br/Tu;N=round(fs*Tu);N=2^(round(log2(N))+1).*2;Tp=N/fs;t=(-Tp/2:ts:(Tp/2-ts))+14.e-6;s1=exp(j*pi*kr*(t-13.e-6).^2).*(abs(t-13.e-6)<Tu/2)+exp(j*pi*kr*(t-15.e-6).^2).*(abs(t-15.e-6)<Tu/2);s=exp(j*pi*kr*(t-14.e-6).^2).*(abs(t-14.e-6)<Tu/2);figure(1);plot(t-14.e-6,real(s));%h=fft(fftshift(s));%h=conj(h);h=conj(fliplr(s));H=fft(fftshift(h));%f=linspace(-fs/2,fs/2,N); %f=fftshift(f);%H=exp(j*pi*f^2/kr);ss=ifft(fft(s1).*H);figure(2);plot(t,abs(ss));运行结果：实验二——雷达采集信号的距离向压缩实验理论分析：雷达数据采集的模型如下图：条带sar回波信号可简化表示为：record=exp(j*pi*kr*(tr-2*Rt/c).^2).*(abs(tr-2*Rt/c)<Tp/2)*exp(-j*4*pi/lamd*Rt)*(tg1(k)<tan(ang/2)) 。