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微型SAR(合成孔径雷达)的成像原理

itomcoil 2025-09-03 00:03 4 浏览

微型SAR（合成孔径雷达）的成像原理基于雷达信号的相干性和多普勒效应，通过飞行平台的移动形成虚拟长天线，实现高分辨率成像。以下是其核心原理的详细说明：

一、基本原理

雷达信号发射与接收微型SAR系统通过天线向目标区域发射线性调频脉冲信号（Chirp信号）。信号遇到目标后反射，雷达接收回波信号。
合成孔径技术物理天线长度有限，但雷达平台（如无人机、卫星）沿直线飞行时，同一目标会被不同位置的物理天线依次照射。这些不同位置的回波信号通过相干处理（相位对齐）后，等效于一个虚拟长天线（合成孔径），从而提升方位向分辨率。
多普勒效应雷达平台移动时，目标与雷达的相对运动导致回波信号频率发生偏移（多普勒频移）。通过分析频移信息，可精确确定目标在方位向的位置。

距离向压缩（Range Compression）对接收的回波信号进行脉冲压缩，将宽脉冲信号压缩为窄脉冲，提升距离向分辨率。原理：利用发射信号与回波信号的匹配滤波，将时域信号转换为频域信号，提取目标距离信息。
方位向压缩（Azimuth Compression）对不同位置接收的回波信号进行多普勒相位校正，将目标在方位向上的散射信号聚焦到同一像素点。原理：通过傅里叶变换和逆傅里叶变换，将时域信号转换为方位向的聚焦图像。
图像聚焦与校正将距离向和方位向压缩后的信号进行二维相干积累，生成高分辨率的雷达图像。对图像进行几何校正（如正射校正），消除平台运动误差和地形畸变。

分辨率距离向分辨率：由发射信号的带宽决定，公式为 ΔR=2Bc，其中 c 为光速，B 为信号带宽。方位向分辨率：由合成孔径长度决定，公式为 ΔA=2LλR，其中 λ 为波长，R 为目标距离，L 为合成孔径长度。
极化方式支持单极化（如HH、VV）或全极化（HH、HV、VH、VV）成像，提供目标的散射特性信息。
波段选择不同波段适用于不同场景：X/KU波段：高分辨率，适合地表监测。L/C波段：穿透性强，适合植被覆盖区或海洋监测。

ΔA=2×1000.03×5000=7.5米

微型SAR的成像原理基于合成孔径技术和多普勒效应，通过发射脉冲信号、接收回波、相干处理和二维聚焦，实现高分辨率成像。其核心优势在于：

这一技术广泛应用于军事侦察、灾害监测、农业管理、环境监测等领域，是现代遥感技术的重要组成部分。