合成孔径雷达ppt课件.ppt

合成孔径雷达1 多普勒效应2 方位分辨率3 距离分辨率 合成孔径 观测目标 天线孔径 合成孔径雷达长度 天线孔径观测范围 合成孔径雷达观测示意图 地距 合成孔径雷达与真实孔径侧视雷达的分辨率 距离分辨率 由脉冲持续时间 或者等价的脉冲宽度确定 是入射角 c是电磁波传播速度 c r是雷达的脉冲宽度 对于真实孔径和合成孔径雷达来说 两者的距离分辨率是一样的 方位分辨率 由多普勒效应产生XD是卫星在整个采样时间内移动的距离 是雷达发射的电磁波波长 r是从卫星到探测点的距离 斜距 是方位角 雷达波束与卫星飞行方向间的夹角 真实孔径雷达 侧视雷达 的方位分辨率 雷达发射的电磁波波长r 从卫星到探测点的距离 斜距 D 真实孔径雷达的孔径长度 D与2XDsin 具有相同的作用 对于卫星高度为750km 微波波长为5cm C波段 的真实孔径雷达 实现100m星下点方位分辨率所需的孔径长度为375m L波段 23 5cm 则为1 8km 合成孔径雷达使用较小孔径通过多普勒频移合成技术实现十米量级的高分辨率 多普勒效应简介 当波源和观察者有相对运动时 观察者接收到的频率和波源发出的频率会产生差别 这种现象叫多普勒效应 两者相互接近时 观察者接收到的频率升高 两者相互远离时 观察者接收到的频率降低 1842年奥地利物理学家多普勒某一波源发出的声波频率为f 波长为 声波传播速度v 多普勒效应三种情况 1 观察者静止 波源相对于媒质运动 波源以速度vs接近观察者经过时间T 波周期 B点接收到的声波波长为频率为 波源运动速度vs背离观察者波长和频率分别为 2 波源静止 观察者相对于媒质运动 观察者以运动速度vo接近波源相当于声波传播速度变为v vo 而波长不变则可获得接收到的频率表达式 观察者以运动速度vs远离波源 S B 3 波源 观察者均相对于媒质运动 波源以速度vs 观察者以速度vo互相接近 相当于声波传播速度变为v vo 则可得到接收到的频率表达式 多普勒效应与合成孔径雷达 雷达发射电磁波频率为f0 卫星与被观测点之间存在相对运动 相对速度w 等于卫星速度矢量w在波束方向上的投影 被观测点所接收的电磁波频率f 为到达被观测点的电磁波以频率f 散射 一部分被雷达接收 由于相对运动 此时被观测点成为波源 雷达接收到的回波频率f为 波束指向卫星前下方 波束指向卫星后下方 方位分辨率推导 多普勒频率 由相对运动引起的接收频率和发射频率之间的 差频 多普勒频率的微分 若以 表示多普勒频率的分辨率 表示方位角分辨率 根据离散数据的谱估计理论可知 频率分辨率由采样长度决定 等于采样长度的倒数 因此 多普勒频率的分辨率 可以通过采样时间长度tS近似地表示为 整个采样时间ts内卫星移动距离 方位方向 SAR 飞行方向 距离方向 r 合成孔径雷达的方位分辨率 真实孔径雷达的孔径尺度D与2XDsin 具有相同的作用 等同于通过合成孔径技术取得了一个比较大的天线孔径 距离分辨率推导 S 卫星 入射角SC 卫星与探测点之间的距离AB 距离分辨率 用 y表示 线段EB和脉冲持续时间 的关系为 根据直角三角形各边的关系 y与线段EB有关 为了分辨A点和B点 从这两点返回的电磁波束不能重合 这就要求EB的长度大于或等于脉冲宽度的一半 距离分辨率与脉冲持续时间 成正比 与入射角 成反比 脉冲持续时间越短 距离分辨率越高