field ii哪个版本可以实现合成孔径聚焦成像
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解决时间 2021-02-25 12:56
- 提问者网友：贪了杯
- 2021-02-25 02:42
field ii哪个版本可以实现合成孔径聚焦成像
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- 五星知识达人网友：野味小生
- 2021-02-25 03:44
合成孔径雷达（SAR）的点目标仿真
一。 SAR原理简介
合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar ，简称SAR）是一种高分辨率成像雷达技术。它利用脉冲压缩技术获得高的距离向分辨率，利用合成孔径原理获得高的方位向分辨率，从而获得大面积高分辨率雷达图像。
SAR回波信号经距离向脉冲压缩后，雷达的距离分辨率由雷达发射信号带宽决定： ，式中 表示雷达的距离分辨率， 表示雷达发射信号带宽， 表示光速。同样，SAR回波信号经方位向合成孔径后，雷达的方位分辨率由雷达方位向的多谱勒带宽决定： ，式中 表示雷达的方位分辨率， 表示雷达方位向多谱勒带宽， 表示方位向SAR平台速度。
二。 SAR的成像模式和空间几何关系
根据SAR波束照射的方式，SAR的典型成像模式有Stripmap（条带式），Spotlight（聚束式）和Scan（扫描模式），如图2.1。条带式成像是最早研究的成像模式，也是低分辨率成像最简单最有效的方式；聚束式成像是在一次飞行中，通过不同的视角对同一区域成像，因而能获得较高的分辨率；扫描模式成像较少使用，它的信号处理最复杂。
图2.1：SAR典型的成像模式
这里分析SAR点目标回波时，只讨论正侧式Stripmap SAR，正侧式表示SAR波束中心和SAR平台运动方向垂直，如图2.2，选取直角坐标系XYZ为参考坐标系，XOY平面为地平面；SAR平台距地平面高h，沿X轴正向以速度V匀速飞行；P点为SAR平台的位置矢量，设其坐标为（x,y,z）； T点为目标的位置矢量，设其坐标为 ；由几何关系，目标与SAR平台的斜距为：
（2.1）
由图可知： ；令 ，其中 为平台速度，s为慢时间变量（slow time），假设 ，其中 表示SAR平台的x坐标为 的时刻；再令 ， 表示目标与SAR的垂直斜距，重写2.1式为：
（2.2）
就表示任意时刻 时，目标与雷达的斜距。一般情况下， ，于是2.2式可近似写为：
（2.3）
可见，斜距是 的函数，不同的目标， 也不一样，但当目标距SAR较远时，在观测带内，可近似认为 不变，即 。
图2.2：空间几何关系 （a）正视图 （b）侧视图
图2.2（a）中， 表示合成孔径长度，它和合成孔径时间 的关系是 。（b）中， 为雷达天线半功率点波束角， 为波束轴线与Z轴的夹角，即波束视角， 为近距点距离， 为远距点距离，W为测绘带宽度，它们的关系为：
（2.4）
三。 SAR的回波信号模型
SAR在运动过程中，以一定的PRT（Pulse Repitition Time,脉冲重复周期）发射和接收脉冲，天线波束照射到地面上近似为一矩形区域，如图2.2（a），区域内各散射元（点）对入射波后向散射，这样，发射脉冲经目标和天线方向图的调制，携带目标和环境信息形成SAR回波。从时域来看，发射和接收的信号都是一时间序列。
图3.1：SAR发射和接收信号
图3.1表示SAR发射和接收信号的时域序列。发射序列中， 为chirp信号持续时间，下标 表示距离向（Range）；PRT为脉冲重复周期；接收序列中， 表示发射第 个脉冲时，目标回波相对于发射序列的延时；阴影部分表示雷达接收机采样波门，采样波门的宽度要保证能罩住测绘带内所有目标的回波。
雷达发射序列的数学表达式为：
（3.1）
式中， 表示矩形信号， 为距离向chirp信号的调频斜率， 为载频。
雷达回波信号由发射信号波形，天线方向图，斜距，目标RCS，环境等因素共同决定，若不考虑环境因素，则单点目标雷达回波信号可写成：
（3.2）
式中， 为点目标的雷达散射截面， 表示点目标天线方向图双向幅度加权， 表示载机发射第n个脉冲时，电磁波在雷达与目标之间传播的双程时间， ，代入3.2式
（3.3）
3.3式就是单点目标回波信号模型。其中， 为chirp分量，它决定距离向分辨率， 为doppler分量，它决定方位向分辨率。
距离向变量 远大于方位向变量t（典型相差 量级），于是一般可以假设SAR满足“停——走——停”模式，即SAR在发射和接收一个脉冲信号中间，载机未发生运动。为了理论分析方便，称 为慢时间变量（slow time），称t为快时间变量（fast time）于是，一维回波信号可以写成二维形式，正交解调去除载波后，单点目标的回波可写成：
（3.3）
图3.2：单点目标回波二维分布示意图
在方位向（慢时间域）是离散的， ，其中V是SAR的速度， 是0时刻目标在参考坐标系中的x坐标。为了作数字信号处理，在距离向（快时间域）也要采样，假设采样周期为Tr,则 ，如图3.2，方位向发射N个脉冲，距离向采样得到M个样值点，则SAR回波为一 矩阵
一。 SAR原理简介
合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar ，简称SAR）是一种高分辨率成像雷达技术。它利用脉冲压缩技术获得高的距离向分辨率，利用合成孔径原理获得高的方位向分辨率，从而获得大面积高分辨率雷达图像。
SAR回波信号经距离向脉冲压缩后，雷达的距离分辨率由雷达发射信号带宽决定： ，式中 表示雷达的距离分辨率， 表示雷达发射信号带宽， 表示光速。同样，SAR回波信号经方位向合成孔径后，雷达的方位分辨率由雷达方位向的多谱勒带宽决定： ，式中 表示雷达的方位分辨率， 表示雷达方位向多谱勒带宽， 表示方位向SAR平台速度。
二。 SAR的成像模式和空间几何关系
根据SAR波束照射的方式，SAR的典型成像模式有Stripmap（条带式），Spotlight（聚束式）和Scan（扫描模式），如图2.1。条带式成像是最早研究的成像模式，也是低分辨率成像最简单最有效的方式；聚束式成像是在一次飞行中，通过不同的视角对同一区域成像，因而能获得较高的分辨率；扫描模式成像较少使用，它的信号处理最复杂。
图2.1：SAR典型的成像模式
这里分析SAR点目标回波时，只讨论正侧式Stripmap SAR，正侧式表示SAR波束中心和SAR平台运动方向垂直，如图2.2，选取直角坐标系XYZ为参考坐标系，XOY平面为地平面；SAR平台距地平面高h，沿X轴正向以速度V匀速飞行；P点为SAR平台的位置矢量，设其坐标为（x,y,z）； T点为目标的位置矢量，设其坐标为 ；由几何关系，目标与SAR平台的斜距为：
（2.1）
由图可知： ；令 ，其中 为平台速度，s为慢时间变量（slow time），假设 ，其中 表示SAR平台的x坐标为 的时刻；再令 ， 表示目标与SAR的垂直斜距，重写2.1式为：
（2.2）
就表示任意时刻 时，目标与雷达的斜距。一般情况下， ，于是2.2式可近似写为：
（2.3）
可见，斜距是 的函数，不同的目标， 也不一样，但当目标距SAR较远时，在观测带内，可近似认为 不变，即 。
图2.2：空间几何关系 （a）正视图 （b）侧视图
图2.2（a）中， 表示合成孔径长度，它和合成孔径时间 的关系是 。（b）中， 为雷达天线半功率点波束角， 为波束轴线与Z轴的夹角，即波束视角， 为近距点距离， 为远距点距离，W为测绘带宽度，它们的关系为：
（2.4）
三。 SAR的回波信号模型
SAR在运动过程中，以一定的PRT（Pulse Repitition Time,脉冲重复周期）发射和接收脉冲，天线波束照射到地面上近似为一矩形区域，如图2.2（a），区域内各散射元（点）对入射波后向散射，这样，发射脉冲经目标和天线方向图的调制，携带目标和环境信息形成SAR回波。从时域来看，发射和接收的信号都是一时间序列。
图3.1：SAR发射和接收信号
图3.1表示SAR发射和接收信号的时域序列。发射序列中， 为chirp信号持续时间，下标 表示距离向（Range）；PRT为脉冲重复周期；接收序列中， 表示发射第 个脉冲时，目标回波相对于发射序列的延时；阴影部分表示雷达接收机采样波门，采样波门的宽度要保证能罩住测绘带内所有目标的回波。
雷达发射序列的数学表达式为：
（3.1）
式中， 表示矩形信号， 为距离向chirp信号的调频斜率， 为载频。
雷达回波信号由发射信号波形，天线方向图，斜距，目标RCS，环境等因素共同决定，若不考虑环境因素，则单点目标雷达回波信号可写成：
（3.2）
式中， 为点目标的雷达散射截面， 表示点目标天线方向图双向幅度加权， 表示载机发射第n个脉冲时，电磁波在雷达与目标之间传播的双程时间， ，代入3.2式
（3.3）
3.3式就是单点目标回波信号模型。其中， 为chirp分量，它决定距离向分辨率， 为doppler分量，它决定方位向分辨率。
距离向变量 远大于方位向变量t（典型相差 量级），于是一般可以假设SAR满足“停——走——停”模式，即SAR在发射和接收一个脉冲信号中间，载机未发生运动。为了理论分析方便，称 为慢时间变量（slow time），称t为快时间变量（fast time）于是，一维回波信号可以写成二维形式，正交解调去除载波后，单点目标的回波可写成：
（3.3）
图3.2：单点目标回波二维分布示意图
在方位向（慢时间域）是离散的， ，其中V是SAR的速度， 是0时刻目标在参考坐标系中的x坐标。为了作数字信号处理，在距离向（快时间域）也要采样，假设采样周期为Tr,则 ，如图3.2，方位向发射N个脉冲，距离向采样得到M个样值点，则SAR回波为一 矩阵
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