LFMCW SAR报告

1、LFMCW SAR主要内容 测距 测速 SAR原理 SAR的其他应用三角波、锯齿波哪个好？1. 距离分辨力 如果脉冲持续时间越短，分辨力越高，但硬件越昂贵。因为为保持匹配滤波器的输出有较高的信噪比（2E/n），需要目标回波保持较高的能量，如果缩短脉冲长度，必然要在极短的时间内有非常大功率，因而需要设备造价、体积较大。 如果增大发射信号带宽，则可以大幅提高距离分辨力。对于LFM信号，带宽大，上述分辨力公式是成立的。 增大脉冲持续时间，会导致距离分辨力下降，也会有遮挡效应（脉冲雷达发射时不能收信号）。为了消除遮挡效应，边发边收，为了避免发射信号直接对接收造成干扰，采用两幅天线，加以隔离。 在匹配滤

2、波器输出信噪比一定的情况下（探测距离不变），持续时间加大，降低了对发射功率的要求。因为CW不易被探测（？持续时间长啊，敌人也在积累信号能量），造价低，体积小，功耗小（？持续时间大啊？）。 CW雷达采用LFM保证距离分辨力，发收同时避免了遮挡效应。脉冲雷达的测距where接收下变频，并滤波，得到中频信号：对中频信号采样后处理，下变频后信号带宽不变。匹配滤波，就是下面的互相关运算：也可以对（19）共轭，时间反折，作为匹配滤波器的脉冲响应，匹配滤波成为卷积过程，可以采用FFT实现卷积。T为发射信号持续时间（脉冲宽度），T大意味着信噪比提高。Sinc函数的宽度=调频率和T乘积的倒数，与目标远近无关。峰

3、值位置与延迟时间有关，即与目标到雷达的距离有关。只要找到峰值的时刻位置，就可以就算出距离。 Sinc函数的宽度（零点宽度）=1/BW 1/BW*c/2就是分辨力 后续的匹配滤波处理输出有较高的采用速率（因为匹配前的采样速率高），由于其带宽BW较小（相对匹配前），因此可以下变频后采用低的A/D动态范围即可满足量化信噪比要求。总之，对脉冲雷达，要求采样频率高，而对AD动态范围的要求不高（当然越大越好）。 对于LFM-CW，由于模拟去调频（混频）输出信道带宽很窄，采样速率可以较小，数据率较小，从而利于成像处理算法的实时实现，但为了保证一定的量化信噪比（对远处目标的微弱信号有利），对A/D的动态范围要

4、求较高，目前市场上大动态范围的A/D芯片比较便宜。注意：在t=t0时刻，匹配滤波器的输出有相位 LFM-CW雷达的测距 回波信号的幅度先不考虑。采样频率： 采样频率取决于tn，与目标到雷达的距离有关。理论上应该选取最大的可检测距离对应的频率的两倍以上采样。当最远探测距离指标确定后，调频率再确定了（影响距离分辨力），那么采样频率就可以确定。 只要估计出去调频后的信号频率，就可以计算目标距离。为此，分析信号频率，采用FT。去t0T区间的信号，相当于加矩形窗，其傅里叶变换如下：1. 目标的距离压缩（FT）的信噪比或包络峰值，与T-t0有关。越远的目标，其包络幅度约小，有损失。由于相比脉冲雷达，T较大

5、，因而发射功率可以较小。 在后面进行方位压缩时，相当于给方位向加了一个加权窗，导致方位分辨率降低。2. sinc的峰值在频率轴上的出现位置与双程时间成正比。包络的宽度与T-t0有关，2/(T-t0)，频率分辨率为1/（T-t0）。两个频率间隔为1/（T-t0）的目标，其双程时间差为1/（T-t0）/调频率，c/2/ （T-t0）*调频率）=c/2/目标在一个周期内的带宽。可见，LFM-CW雷达对随着目标距离变大，距离分辨力较差，而脉冲LFM雷达脉压输出的宽度并不依赖距离。3. 结合第一、二点，远距离目标信号的距离压缩后的sinc应该矮胖型。在后续的方位压缩中，会不自觉地加了三角窗，会导致方位分

6、辨力下降，如果采用三角窗的匹配滤波，效果会好一些。另外，sinc波形是“胖”的，是否意味着距离徙动的影响可以轻？2.脉冲LFM雷达的方位压缩方位压缩脉冲LFM的距离压缩后则此时t为慢时间。真的？上图是我们希望的方位压缩效果。 为了估计出方位压缩的匹配滤波器冲激响应，我们首先要进一步分析（34）的距离项。为此，需要分析SAR结构。目标经历了波束在地面的footprint的宽度，驻留时间为多在距离上的波束宽度/v从上面公式看，获得高的范围分辨率，需要加大天线，但实际很大的天线对载机有要求极高，不现实。上面的（34），如下R0，是距离单元0到航迹最小距离。 方位压缩必须被每个距离单元逐个进行，因为每

7、个距离单元的方位匹配函数不同。这一点与距离压缩不同。 距离可以从距离压缩后估计出来，而速度信息则需要有惯导和GPS信息。（自聚焦算法如何解决的？）t0表示距离单元0到航迹的垂点的时刻，Ta为合成孔径时间。定义L为合成孔径长度，等于Ta乘载机速度。见图2.4依赖于Ta和R0avLT 因此，Sinc函数的宽带取决于波长、载机速度和目标对孔径的张角。方位压缩后的时间宽度的一半对应为目标方位分辨力。加公式！波束宽度zL距离R处的波束覆盖纵向距离aa2tan()2RR目标在波束内的驻留时间azRTv22 tan()22aavv方位压缩后的脉冲宽度的一半是最小的目标可区分时间在该时间间隔内，方位分辨力为22aavv由于a方位分辨力为z22LLMF-CW方位分辨力的推导方位向相位的变化依赖时间的二次方，是方位调频。对相位求导，得到瞬时频率，显然是线性频率。方位分辨力天线物理长度如果不进行合成孔径，其方位分辨力为：与SAR相比，显然方位分辨力低得多。抽样定理告诉我们 SAR仿真SAR下一步研究算法仿真测试数据处理系统参数的设计运动补偿系统校正实验SAR系统的实现多模式多功能条件下的SAR系统设计，包括系统指标和硬件的设计，处理算法的优化。SAR的其他应用 干涉SAR，两个接收高度不同的天线，通过相位