第3.1~3.3节《合成孔径雷达成像原理-皮亦鸣》

1. 雷达有能力成像和识别运动目标（飞机、导弹等）、区域目标（地面等）；

2. 雷达成像的基本目的是实现目标成像、分类和识别

3. 雷达成像特点： a. 高分辨率 b. 有源系统，主动发射电磁波，全天成像 c. 微波穿透性，不受云、雨、雾的影响，全天候成像 d. 雷达成像技术包含目标的多种散射信息，具有大的动态范围和精密测距能力

4. 雷达成像的基本原理：采用各种方法提高雷达的诸维分辨率，使其分辨率单元的尺寸远小于成像的目标尺寸，从而获取目标不同部分的信息，形成雷达图像 a. 发射宽带信号 b. 方向分辨率：大实孔径天线或等效大孔径

1. 按雷达平台分类 a. 机载成像雷达 b. 星载成像雷达

2. 孔径类别分类 a. 实孔径雷达 b. 合成孔径雷达 c. 微波全息成像雷达 d. 合成孔径雷达干涉仪（InSAR）

3. 按运动方式分类： a. 合成孔径雷达(雷达运动，目标不动) b. 逆合成孔径雷达（ISAR）（雷达不动、目标运动）

4. 按辐射源分类 a. 无源成像雷达 b. 有源成像雷达

1. 不同的雷达载体 a. 星载SAR b. 机载SAR c. 无人机载SAR

2. 不同的工作方式 a. 条带模式：雷达波束的照射范围是与雷达飞行方向平行的条带区域 b. 聚束模式：雷达波束不断变化，可长时间照射同一区域 c. 扫描模式：雷达波束可以在几个子观测带之间快速转换

3. 雷达波束指向与雷达运动方向夹角不同 a. 正视：雷达波束指向垂直于雷达的运动方向 b. 斜视：夹角小于90° c. 前视

4. 划分信号处理方法 a. 聚焦：聚焦合成孔径是一个以目标散射点为中心，距离R为半径的圆弧。在圆弧上接收的任何回波信号都是相同的，叠加后可以获得高分辨率。但实际雷达飞行路线是直线而不是圆弧，因此在成像处理过程中，应补偿直线孔径上各点与圆弧孔径之间的相位差，通常称为聚焦处理。 b. 非聚焦：不含上述相位差补偿

1. 合成孔径雷达发射的电磁波有多种极化方法 a. 水平极化发射和接收（HH） b. 垂直极化发射和接收（VV） c. 水平极化发射，垂直极化发射（HV） d. 垂直极化发射，水平极化发射（VH）

   ps：采用多频段、多极化工作SAR与同极化相比，交叉极化的渗透性较弱

2. 极化 a. 水平极化（H）：水平极化是指当卫星向地面发出信号时，无线电波的振动方向是水平方向。例如，我们用绳子左右摇晃，波就是左右摇晃。 b. 垂直极化（V）：垂直极化是指当卫星向地面发出信号时，无线电波的振动方向是垂直的。例如，我们用绳子上下摇晃，波是上下波动。

3. 接收水平极化和垂直极化

   垂直极化和水平极化的接收是改变馈源矩形（矩形）波导口方向以确定垂直极化或水平极化。当矩形波导口的长边平行于地面时，接收垂直极化， 水平极化垂直于地面。极化方向(极化角)因地而异。因为地球是个球体，而卫星信号的下行波束却是水平直线传播，这就造成不同方位角所收的同一极化信号有所不同，所以地理位置不同，所接收的信号极化方向也有所偏差。

1. 数字处理是合成孔径雷达的信号处理，收集到的原始数据是二维数组
2. 由于雷达在运动时以一定的脉冲重复频率发射并接收线性调频的脉冲信号，处理器应对接收到的每个脉冲信号进行采样，并一排排存储，形成二维数组， a. 每行数组的数据是线性调频脉冲各采样点的值(距离) b. 每列数据是雷达在不同空间位置接收到的线性调频脉冲的相应采样点的值。(方向)

1. 二维高分辨率
2. 分辨率与波长、载体的飞行高度和雷达的距离无关
3. 投影性强，不受昼夜因素影响，具有全天候成像的特点，选择合适的雷达波长，可穿透一定的遮蔽物
4. 包括各种散射信息：不同的目标将呈现不同的散射特性和不同的渗透性，为目标分类和识别提供非常有效的新途径
5. 多功能多用途：如采用并行轨道或一定基线长度的双天线，包括地面面高度信息三维高分辨率图像
6. 多极性、多频段、多工作模式
7. 实现合成孔径原理需要复杂的信号处理过程和设备
8. 类似于一般相干成像，SAR图像具有相关斑效应，影响图像质量，需要采用多视平滑技术来减少其有害影响

1. 地址测绘和图学
2. 海洋应用：大面积海浪特性、冰川分布、海洋污染等
3. 农林应用:作物鉴定和植被分布研究
4. 军事:静态动态测量全天候全球战略侦察、全天候重点战区军事监测、隐藏目标散射特征

1. 通过距离脉冲压缩和方位向的匹配滤波可以获得距离向和方位向高分辨率图像

1. 通常使用目标的后向散射系数 σ \sigma σ 表示地物目标的散射特性。若雷达发射的信号功率为 P _ s P\_s P_s ，则雷达照射后向散射系数为

P r = P s G 2 λ σ 2 ( 4 π ) 3 R 4 P_r=\frac{P_sG^2\lambda\sigma^2}{(4\pi)^3R^4} Pr​=(4π)3R4Ps​G2λσ2​

其中： G G G 为天线增益、 / l a m b d a /lambda /lambda 为目标波长 ， R R R 为雷达与目标之间的距离

对于不同的电磁波极化方式及不同的电磁波波段，同一目标的后向散射系数特性是不同的