文档介绍：认尸
创新性声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究
成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不
包含其他人己经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得西安电子科技大学或
其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做
的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
本人签名又现日期话
关于论文使用授权的说明
本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即学校
有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文学校可以公布论文的全部或
部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。
日期多砂多二,诏
本人签名
日期。又‘学
导师签名二
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第一章绪论
第一章绪论
合成孔径雷达的基本原理
合成孔径雷达是一种高分辨率成像雷达‘,〕,利用它可以在能见度极差的气象条
件下得到类似光学照相的高分辨率雷达图像。这里所谓的高分辨率包含两方面的
含义即高的距离向分辨率和方位向分辨率。
距离向分辨率
在雷达出现的早期,人们从实践中总结出雷达的距离分辨率是由雷达发射脉
冲的宽度决定的。如果雷达发射脉冲宽度用表示,则雷达距离向的分辨率可
用下式表示
一
式中为光速。限于当时的水平,不可能建立比较系统的雷达分辨理论,因此,
上述公式是经验性的,粗糙的。
年,美国数学家香农发表了“通信的数学理论”一文,
创立了信息论。年,伍德沃德首先将概率论和信息论引进
雷达领域,。
我们知道,雷达回波总是伴有噪声同时出现,诺斯曾指出〔,对
于在平稳白色高斯噪声中检测单一目标这类简单问题,接受机的最佳化将得到匹
配滤波器。伍德沃德及以后许多学者在匹配滤波器概念的基础上,系统地研究了
雷达目标的分辨问题,建立了模糊函数理论。按照这一理论,雷达距离分辨率将
由雷达信号带宽决定,且有以下公式
二
一
式中为光速。
在这个理论的指导下,人们努力寻找这样的波形,它既具有较大的带宽,以
便能得到较好的距离向分辨率又具有较大的持续时间,以获得较大的平均功率,
从而获得较大的雷达作用距离。
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机载合成孔径雷达成像算法及实时处理研究
人们很快发现,如果对一宽带信号如果此宽带信号各频谱分量同相,则它的
持续时间将是很窄的各频谱分量附加一随频率作非线性变化的相位值,则此宽
带信号将具有很长的持续时间。这种附加非线性相位的过程称为信号的展宽过程。
将展宽后的信号通过匹配滤波器,校正非线性相位值使之同相,在匹配滤波器输
出端将得到窄脉冲信号,这个过程称为脉冲压缩。
最早加以研究并获得使用的脉冲压缩信号就是线性调频信号,线性调频信号的
表达式如下
·“,一‘分,
上式中几为信号的脉冲宽度,为信号的调频率,线性调频信号具有平方律的相
位频率关系,经过匹配滤波器的压缩,可以输出窄脉冲。总之,采用脉冲压缩波
形,相对于原来的宽脉冲而言,由于通过匹配滤波器的压缩,大大改善了雷达距
离向的分辨率。
方位向分辨率
对于孔径尺寸为的雷达天线其波束宽度可用下式表示
义
式中之为天线辐射电磁波的波长,通常把作为雷达角度分辨率的量度,如果目标
与雷达的距离为,则目标方位向分辨率。可用下式表示
从上式可以看出,天线孔径越大,对目标的分辨率越高。但是,由于实际实现
上的困难,不可能无限制地增大天线孔径,因而,普通雷达的目标分辨率是相当
有限的。同时还应注意到,。正比于,即普通雷达对远距离目标的方位向分辨
率是很差的。
依靠实际天线孔径的增大来提高雷达对目标的方位向分辨率的想法是不现
实的。不过,我们可以借助雷达的运动,合成出一个较大的孔径。让雷达以匀速
直线运动,以固定的重复频率发射并接收信号,然后把接收信号的幅度和相位信
息存储起来,则随着雷达的前进将形成等效的线性阵列天线,这就是合成孔径雷
达的基本原理。借助载体的运动,形成一个较大的合成孔径,来提高方位向的分
第一章绪论
辨率,合成孔径形成示意图如下
图雷达天线方向图图合成孔径雷达示意图
根据图,工和图,用孔径为的小天线的运动来等效地构成一个长天线。
可以证明,若能满足一定的条件就可以在运动方向上获得一个等效的大的天线孔
径称为合成孔径,则雷达对目标的分辨率将提高倍。这样,合成孔径
雷达的方位向分辨率就可以由下式求得
。二合一全
式中的因子是考虑到下面这个事实合成孔径雷达的发