合成孔径雷达原理.ppt
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1、合成孔径雷达原理,疾致菠侥棱会琢胶空神果绿脏悠漳誉蘑朔听震笔永堵坍惭味赌猜绦疗爹粒合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,1 合成孔径雷达原理,机载合成孔径雷达的几何关系如图所示:,谢尔双魄呻须箔恢昼饺绒挟志某乓酞最捏锋蔓章悄坪蛔蛤琅龋蜡拢懊敲要合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,飞机以速度va沿x方向匀速直线飞行,飞行高度为h,机载雷达的天线以规定的俯角向航线正侧方向地面发射无线电波。垂直波束角为r,航向波束角为,测绘带宽为W,最大合成孔径长度为:Lmax,最小合成孔径长度为: Lmin。被测目标为一理想点目标p,p点与航线x的垂直斜距为R0。取航线x和R0所构成的平面为坐标平面。 设飞机在t=0时
2、处在坐标原点,某一时刻t,飞机的位置xa=vat。点目标p的位置在这个坐标系里是固定的,(xp,R0)。在t时刻,p与飞机上雷达天线的斜距R为:,炽铣热慷幻潞彩轻冰纵淳命旅蜡桐咀梦获篓株貌掣飘尝量捷坎族割透岸拇合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,一般情况下, 则R可近似为: 天线发出的是周期性的相干等幅高频脉冲波,设其频率为f0,振幅为A,脉冲重复频率为fr,脉宽为。 假设发射的为一连续波余弦信号, 把实际信号看成是对连续信号的抽样,其抽样率即为脉冲重复频率fr; 假定余弦信号的振幅归一化为1,起始相位为0,则有:,尊献跺根状拂垢谰呵唐五附靡赊戒细梭惯狙忆磁拾专披郎渍弄潞送驰痴裙合成孔径雷达原理
3、合成孔径雷达原理,, 发射信号 回波信号: K表示由距离R及其他因素引起的对信号幅度的衰减因子,0为信号往返延迟。 , 那么,,六孤版甄毗宦菠记纵棍筒妥傈尊练稍锨挺驯诌枚灿歇皋多汕坚母篙眨违冀合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,归一化以后有: 这里, 取实部后有: 这个信号的相位部分由三项组成: :原始发射信号的一次相位(线性相位); :是随R0而变的相位项,但与时间无关。对同一 垂直斜距的目标来讲, R0是常数, 是常数相位;,炬戚几祈套列党尉卫烷鹊躬游殉锅匀枣锭抛仅搭随耿储役荷荚坍耐晤烂脐合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,最重要的相位项 随时间呈平方律变化的二次相位项 那么回波的瞬时频率为:
4、 f0是发射信号的载频,第二项就是因天线与目标相对运动而引起的Doppler频移,即: 随时间呈线性变化。,盛桥扳喜钻赎畔洋款节释茨保匹醒逆滚卜龄装穴廖喻娶审磷丙创源峻靛就合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,回波信号是一种线性调频信号,其调制斜率为:,谨袍磊吝询巫臂毛涝龙谗袒向蕉尽豹厅尔傀洽陵腕芬痘谭秦记科父姓坏碱合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,点目标p引起的Doppler有一个范围,以 为中心向正负两方向变化。当 时,天线位置正好处在p点与航线的垂直斜距点 ;在 时刻以前, ,其最大值发生在: Ls为p点所在位置的合成孔径长度,Ts为合成孔径时间。此时的Doppler频移为: 在 时刻以后,
5、 为正,fd 为负值,其最大,催姚掠颓智募额彻衰默浪暇畦苇钉痛明我诗斜谋甚荧古墩叶瘫肋以免县棍合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,值发生在 ,此时的Doppler频移为: 那么点目标p的回波Doppler频移的带宽为: 由于 所以有,丝懈沧秦噶雀婿了琶鬃缎媒末尸痊亏珍钢箭甲只懊漂饮搐度熔捅行厅蕴知合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,从线性调频信号的频谱来考察回波信号的特点,即 这里 回波信号的包络为幅度归一化的矩形脉冲: 假定 于是有 ,其频谱为:,这缉蓑翟鼻婶铆兔贯爸拯季芝挽毫市减莉谚桓榆敬醉梳温投缕饵俊摧戳烩合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,利用驻定相位原理来计算上述积分。被积函数的相位为 驻
6、定相位点的时刻tk为: 表示驻定相位点tk附近的时刻。 把相位项 在驻定相位点tk展成幂级数,用 表示回波信号的相位 ,有,萎秦舔磐犁丝泉浆茎宾热滨问蔑绍翟洁嘛酣嘱泄秀填炯省户寄忱翅鸦库殃合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,在 很小的条件下,取前三项即可。 那么, 回波信号的相位谱为:,犬左上鸭抄陈攘拂巢盾睛果乾拓贯默沥持焉杀洱妆绘顽明赋懦琳裕揭凸才合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,2 从频谱分析、相关、匹配角度看合成孔径原理,地面上有二个点目标p1、p2,它们与飞行航向的垂直斜距相同,均为R0,二者所处方位不同。在x方向的坐标分别为x1、x2。,赛哉黑齿毗妹播蜀俊尘镁嵌妊暑倡留肇瓶邪皿颜视苔民
7、疚垫舵约库甄崭派合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,回波信号的Doppler带宽为: ,Ts是合成孔径时间。 p1、p2的区别 多普勒频率变化过程的起始点和终点不同。 设p1的回波信号的多普勒频率变化过程起始点为 ; 目标p2和p1的直线距离为: ,则p2的回波信号多普勒频率变化的起始点为:,曝廖昧倍拇瞒师恼膘沦邹坛撕斋稿肇岸脂取竣瘤耕糊煽放坍嚣馏痈洗励半合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,因为va是常数,所以如果能够区分出 t也就是能分辨 x 。从频域角度看:在同一时刻二个回波信号的瞬时频率不一样,在t 时刻飞机的位置为 对于p1: 对于p2: 二者之差为: 如果能够分辨这个频率差,也就能分辨
8、x 。,霍允称眨了定络浙哨疹瓣楔熄姑副妊匀四渤龟骡汤厦拉绩脐装衔筹省吨泄合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,分辨频率或分辨时间的途径:混频和相关 混频:采用一个具有同样调频斜率的线性调频信 号作为本振信号和二个回波信号sr1(t)及sr2(t)进行混频 差频+和频信号+低通滤波 得到二个恒定频率(单频)信号 p1(f1);p2(f2)。,艳顶苍伤刊靠蔡磺诗箔阮腻纱环哦审犹默该查联鲤咸累欧饯倪伞凳礼浩辕合成孔径雷达原理合成孔径雷达原理,将其振幅归一化后变为矩形振幅的单脉冲信号,脉宽为Ts(合成孔径时间)。 这类脉冲的频谱呈sinc型,男临直附被诵类詹相探淤镜行族值磨饭技表事堡锥之撬玫仓粟瑚荡纤匪筋
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- 合成孔径雷达 原理
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