合成孔径雷达.ppt

合成孔径雷达 1.多普勒效应应 2.方位分辨率 3.距离分辨率 1 2 合成孔径 ？ 观测目标 天线孔径 合成孔径雷达长度 天线孔径观测范围 3 合成孔径雷达观测示意图 地距 4 合成孔径雷达与真实孔径侧视雷达的分辨率 距离分辨率： 由脉冲持续时间或者等价 的脉冲宽度确定 是入射角，c是电磁波传 播速度，c =r是雷达的 脉冲宽度 对于真实孔径和合成孔径雷达来 说，两者的距离分辨率是一样 的。 5 方位分辨率：由多普勒效应产生 XD 是卫星在整个采样时间内移动的距离，是雷达发射的 电磁波波长，r是从卫星到探测点的距离（斜距），是方 位角（雷达波束与卫星飞行方向间的夹角）。 真实孔径雷达（侧视雷达）的方位分辨率 ：雷达发射的电磁波波长 r：从卫星到探测点的距离（斜距） D：真实孔径雷达的孔径长度 6 D与2 XDsin 具有相同的作用 对于卫星高度为750km，微波波长为5cm（C波段）的 真实孔径雷达，实现100m星下点方位分辨率所需的孔径 长度为375m；L波段（23.5cm）则为1.8km！ 合成孔径雷达使用较小孔径通过多普勒频移合成技术实现 十米量级的高分辨率。 7 多普勒效应简介 当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率和波源发出的频率会产生差别，这 种现象叫多普勒效应。 两者相互接近时，观察者接收到的频率升高；两者相互远离时，观察者接收到的频率降 低。 1842年奥地利物理学家多普勒 某一波源发出的声波频率为 f，波长为 ；声波传播速度 v 8 多普勒效应三种情况 1. 观察者静止，波源相对于 媒质运动 波源以速度vs接近观察者 经过时间T（波周期）： B点接收到的声波波长为 频率为 波源运动速度vs背离观察者 波长和频率分别为 9 2.波源静止，观察者相对于媒质运动 观察者以运动速度vo接近波源 相当于声波传播速度变为 v+vo，而波长不变 则可获得接收到的频率表达式： 观察者以运动速度 vs 远离波源 S B 3.波源、观察者均相对于媒质运动 波源以速度 vs、观察者以速度 vo 互相接近. 相当于声波传播速度变为 v+vo，则可得到接收 到的频率表达式： 10 多普勒效应与合成孔径雷达 雷达发射电磁波频率为 f0，卫星与被观测点之间存在相对 运动，相对速度 w等于卫星速度矢量 w 在波束方向上的投影： 被观测点所接收的电磁波频率f 为 到达被观测点的电磁波以频率 f 散射，一部分被雷达接收。由于 相对运动，此时被观测点成为波源。雷达接收到的回波频率 f 为 波束指向卫卫星前下方： 波束指向卫卫星后下方： 11 方位分辨率推导 多普勒频率：由相对运动引起的接收频率和发射 频率之间的“差频” 12 多普勒频率的微分： 若以 表示多普勒频率的分辨率， 表示方位角 分辨率 根据离散数据的谱估计理论可知，频率分辨率由 采样长度决定，等于采样长度的倒数。因此，多普 勒频率的分辨率 | 可以通过采样时间长度 tS 近似 地表示为 13 ：整个采样时间 ts 内卫星移动距离 方位方向 SAR飞行方向 距离方向 r 合成孔径雷达的方位分辨率： 真实孔径雷达的孔径尺度 D 与 2 XDsin 具有相同的作用，等同于通过合成孔径技术 取得了一个比较大的天线孔径。 14 距离分辨率推导 S：卫星 ：入射角 SC：卫星与探测点之间的距离 AB：距离分辨率，用y表示 线段EB和脉冲持续时间的关系为 根据直角三角形各边的关系，y与线段 EB有关， 为了分辨A点和B点，从这两点返回的电磁波束不能重 合，这就要求EB的长度大于或等于脉冲宽度的一半。 15 距离分辨率与脉冲持续时间成正比，与入射角成反比: 脉冲持续时间越短，距离分辨率越高；反之越低 入射角越大，距离分辨率越高；反之越低。 利用技术：脉冲压缩技术 谢谢！