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《SAR合成孔徑雷達(dá)圖像點(diǎn)目標(biāo)仿真報(bào)告材料附matlab代碼》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、標(biāo)準(zhǔn)文檔SAR圖像點(diǎn)目標(biāo)仿真報(bào)告徐一凡1SAR原理簡介合成孔徑雷達(dá)(SyntheticApertureRadar，簡稱SAR)是一種高分辨率成像雷達(dá)技術(shù)。它利用脈沖壓縮技術(shù)獲得高的距離向分辨率，利用合成孔徑原理獲得高的方位向分辨率，從而獲得大面積高分辨率雷達(dá)圖像。SAR回波信號(hào)經(jīng)距離向脈沖壓縮后，雷達(dá)的距離分辨率由雷達(dá)發(fā)射信號(hào)帶寬決定：，式中表示雷達(dá)的距離分辨率，表示雷達(dá)發(fā)射信號(hào)帶寬，表示光速。同樣，SAR回波信號(hào)經(jīng)方位向合成孔徑后，雷達(dá)的方位分辨率由雷達(dá)方位向的多譜勒帶寬決定：，式中表示雷達(dá)的方位分辨率，表示雷達(dá)
2、方位向多譜勒帶寬，表示方位向SAR平臺(tái)速度。在小斜視角的情況下，方位分辨率近似表示為，其中為方位向合成孔徑的長度。2SAR的幾何關(guān)系雷達(dá)位置和波束在地面覆蓋區(qū)域的簡單幾何模型如圖1所示。此次仿真考慮的是正側(cè)視的條帶式仿真，也就是說傾斜角為零，SAR波束中心和SAR平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向垂直的情況。圖1雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取的幾何關(guān)系建立坐標(biāo)系XYZ如圖2所示，其中XOY平面為地平面；SAR平臺(tái)距地平面高H，以速度V沿X軸正向勻速飛行；P點(diǎn)為SAR平臺(tái)的位置矢量，設(shè)其坐標(biāo)為(x,y,z)；實(shí)用文案標(biāo)準(zhǔn)文檔T點(diǎn)為目標(biāo)的位置矢量，設(shè)其坐標(biāo)為
3、；由幾何關(guān)系，目標(biāo)與SAR平臺(tái)的斜距為：(1)由圖可知：；令，其中為平臺(tái)速度，s為慢時(shí)間變量（slowtime），假設(shè)，其中表示SAR平臺(tái)的x坐標(biāo)為的時(shí)刻；再令，表示目標(biāo)與SAR的垂直斜距，重寫(1)式為：(2)就表示任意時(shí)刻時(shí)，目標(biāo)與雷達(dá)的斜距。一般情況下，，于是通過傅里葉技術(shù)展開，可將(2)式可近似寫為：(3)可見，斜距是的函數(shù)，不同的目標(biāo)，也不一樣，但當(dāng)目標(biāo)距SAR較遠(yuǎn)時(shí)，在觀測帶內(nèi)，可近似認(rèn)為不變，即。實(shí)用文案標(biāo)準(zhǔn)文檔圖2：空間幾何關(guān)系(a)正視圖(b)側(cè)視圖圖2(a)中，表示合成孔徑長度，它和合成孔徑時(shí)間
4、的關(guān)系是。(b)中，為雷達(dá)天線半功率點(diǎn)波束角，為波束軸線與Z軸的夾角，即波束視角，為近距點(diǎn)距離，為遠(yuǎn)距點(diǎn)距離，W為測繪帶寬度，它們的關(guān)系為：(4)3SAR的回波信號(hào)模型SAR在運(yùn)動(dòng)中以一定的周期()發(fā)射和接收信號(hào)，具體過程如圖3所示。發(fā)射機(jī)以的時(shí)間發(fā)射啁啾脈沖，然后切換天線開關(guān)接收回波信號(hào)。圖3雷達(dá)發(fā)射脈沖串的時(shí)序當(dāng)雷達(dá)不處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，它接收3反射回波。發(fā)射和接收回波的時(shí)間序列如圖4所示。在機(jī)載情況下，每個(gè)回波可以在脈沖發(fā)射間隔內(nèi)直接接收到。但是在星載情況下，由于距離過大，某個(gè)脈沖的回波要經(jīng)過6~10個(gè)脈沖間隔才
5、能接收到。這里仿真為了方便，默認(rèn)為機(jī)載情況。圖4脈沖雷達(dá)的發(fā)射與接收周期假設(shè)為chirp信號(hào)持續(xù)時(shí)間，下標(biāo)表示距離向；PRF為重復(fù)頻率，PRT為重復(fù)周期，等于。接收序列中，表示發(fā)射第個(gè)脈沖時(shí)，目標(biāo)回波相對于發(fā)射序列的延時(shí)。雷達(dá)的發(fā)射序列數(shù)學(xué)表達(dá)式為式(5):實(shí)用文案標(biāo)準(zhǔn)文檔（5）式中，表示矩形信號(hào)，為距離向的chirp信號(hào)調(diào)頻率，為載頻。雷達(dá)回波信號(hào)由發(fā)射信號(hào)波形，天線方向圖，斜距，目標(biāo)RCS，環(huán)境等因素共同決定，若不考慮環(huán)境因素，則單點(diǎn)目標(biāo)雷達(dá)回波信號(hào)可寫成式(6)所示：(6)其中，表示點(diǎn)目標(biāo)的雷達(dá)散射截面，表示
6、點(diǎn)目標(biāo)天線方向圖雙向幅度加權(quán)，表示載機(jī)發(fā)射第n個(gè)脈沖時(shí)，電磁波再次回到載機(jī)時(shí)的延時(shí)，帶入式(6)中得：(7)式(7)就是單點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)模型，其中，是chirp分量，它決定距離向分辨率；為多普勒分量，它決定方位向分辨率。對于任意一個(gè)脈沖，回波信號(hào)可表示為式(8)所示：（8）我們知道，由于隨慢時(shí)間s的變化而變化，所以計(jì)算機(jī)記錄到的回波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式如圖5所示：實(shí)用文案標(biāo)準(zhǔn)文檔圖5目標(biāo)照射時(shí)間內(nèi)，單個(gè)點(diǎn)目標(biāo)回波能量在信號(hào)處理器的二維存儲(chǔ)器中的軌跡4距離徙動(dòng)及校正根據(jù)圖2可知，在傾斜角為零或很小的時(shí)候，目標(biāo)與雷達(dá)的瞬時(shí)距離
7、為，根據(jù)幾何關(guān)系可知，，根據(jù)泰勒級(jí)數(shù)展開可得：(9)由式(9)可知，不同慢時(shí)間對應(yīng)著不同的，并且是一個(gè)雙曲線形式或者近似為一個(gè)二次形式。如圖5所示，同一目標(biāo)的回波存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)里不在同一直線上，存在距離徙動(dòng)。從而定義距離徙動(dòng)量：（10）為了進(jìn)行方位向的壓縮，方位向的回波數(shù)據(jù)必須在同一條直線上，也就是說必須校正距離徙動(dòng)。由式（10）可知，不同的最近距離r對應(yīng)著不同的，因此在時(shí)域處理距離徙動(dòng)會(huì)非常麻煩。因此，對方位向進(jìn)行傅里葉變換，對距離向不進(jìn)行變換，得到新的域。由于方位向的頻率即為多普勒頻率，所以這個(gè)新的域也稱為距離多
8、普勒域。實(shí)用文案標(biāo)準(zhǔn)文檔將斜距R寫成多普勒fa的函數(shù)，即。眾所周知，對最近距離為r的點(diǎn)目標(biāo)P，回波多普勒是傾斜角的函數(shù)，即，斜距，于是(11)所以距離多普勒域中的我距離徙動(dòng)為=，可發(fā)現(xiàn)它不隨慢時(shí)間變換，同一最短距離r對應(yīng)著相同大小的距離徙動(dòng)。因此在距離多普勒域?qū)σ粋€(gè)距離徙動(dòng)校正就是對一組具有相同最短距離的點(diǎn)目標(biāo)的距離徙動(dòng)校正，這樣可以節(jié)省運(yùn)算量。為了對距離徙
