合成孔徑雷達（SAR）基本概念
合成孔徑雷達天線往往僅用單個輻射單元，沿一直線依次在若干個位置平移，且在每一個位置發(fā)射一個脈沖信號，接收相應發(fā)射位置的雷達回波信號并儲存起來，然后通過信號處理的方法產(chǎn)生一個等效的長的線性陣列天線。
SAR通過脈沖壓縮技術(shù)改善距離分辨力，通過合成孔徑技術(shù)改善方位分辨力。合成孔徑雷達的特點是分辨率高，能全天候工作，能有效地識別偽裝和穿透掩蓋物。
SAR思想的產(chǎn)生
合成孔徑的概念始于50年代初期。當時，有些科學家想突破經(jīng)典分辨力的限制，提出了一些新的設(shè)想：
● 利用目標與雷達的相對運動所產(chǎn)生的多普勒頻移現(xiàn)象來提高分辨力；
● 用線陣天線概念證明運動著的小天線可獲得高分辨力。
相參性
要想通過在不同的位置發(fā)射信號并收集后再聯(lián)合處理，那么首先就要確保發(fā)射的脈沖是相參的，發(fā)射信號、本振電壓、相參震蕩電壓和定時器的觸發(fā)脈沖均由同一基準信號提供，接收機也需要具備很高的時間精度。相參性是SAR系統(tǒng)獲得高分辨率的必要條件。
SAR回波的存儲與處理
SAR是需要存儲雷達回波，由于數(shù)據(jù)不是同時采集的，需要對一定的時間間隔內(nèi)接收的信號進行運算。 A/D轉(zhuǎn)換之后對數(shù)字信號進行存儲，選擇存儲介質(zhì)必須考慮到信息記錄的速率、記錄的數(shù)據(jù)容量、完成方位壓縮和脈沖壓縮時存儲數(shù)據(jù)的讀取速度。
多普勒歷程
隨著平臺的運動，地面目標逐漸進入雷達波束，平臺接近目標時多普勒頻率為正，遠離目標時為負，頻率隨時間變化曲線的斜率為負，目標的多普勒歷程如下圖所示。
SAR的分辨率
SAR的距離分辨率主要由發(fā)射信號的帶寬決定。而SAR方位向理論分辨率等于天線孔徑的一半，高的分辨力要求采用小的天線而不是大的天線，并且與距離和波長無關(guān)。當然，受到其他因素的影響，天線孔徑也不可能無限小。
SAR處理過程
首先SAR天線在每個位置發(fā)射脈沖信號并接收目標回波并按順序存儲，然后通過二維匹配濾波實現(xiàn)目標的距離和方位向的高分辨。
運動補償
SAR信號處理是假定雷達隨飛機做直線等速飛行。實際上，運載天線的飛行器總是與這種典型的直線等速飛行狀態(tài)有偏差的。因此就需要用輔助設(shè)備來補償非直線運動。
運動補償設(shè)備必須包含能檢測飛行路線與直線路徑偏離的傳感器，可以用各種方式使用此敏感元件的輸出。為了完善運動補償，還必須調(diào)整接收信號的相位，以補償實際天線與理想的形成合成天線位置之間的偏移。
極化合成孔徑雷達
極化是電磁波的本質(zhì)屬性之一，是除頻率、幅度、相位之外的又一維重要信息。電磁波的傳播和散射都是矢量現(xiàn)象，而極化正是用來研究電磁波的這種矢量特征。SAR系統(tǒng)常用四種極化方式——HH、VV、HV、VH。
雷達發(fā)射的能量脈沖的電場矢量，可以在垂直或水平面內(nèi)被偏振。無論哪個波長，雷達信號可以傳送水平（H）或者垂直（V）電場矢量，接收水平（H）或者垂直（V）或者兩者的返回信號。
單極化是指（HH）或者（VV），就是水平發(fā)射水平接收或垂直發(fā)射垂直接收。氣象雷達領(lǐng)域那一般都是（HH）。
雙極化是指在一種極化模式的同時，加上了另一種極化模式，如（HH：水平發(fā)射水平接收）和（HV：水平發(fā)射垂直接收）。
全極化技術(shù)難度很高，要求同時發(fā)射H和V，也就是（HH）（HV）（VV）（VH）四種極化方式。
電磁波的極化對目標的介電常數(shù)、物理特性、幾何形狀和取向等比較敏感，因而極化測量可以大大提高成像雷達對目標各種信息的獲取能力。下圖是同一個地區(qū)不同極化方式下的成像結(jié)果。
雷達極化已經(jīng)發(fā)展成為一種比較成熟的技術(shù)，在農(nóng)業(yè)(分辨不同的農(nóng)作物耕地)、森林(植被高度、衰減系數(shù)等生物量的估計、物種識別)、地質(zhì)(地質(zhì)結(jié)構(gòu)描述)、水文(表面粗糙度和土壤濕度估計、雪濕度估計)、海冰監(jiān)測(冰齡和厚度估計)和海洋學(波特性估計，熱和波前探測)等很大范圍內(nèi)都得到廣泛的研究和應用。
通過對雷達目標和地物雜波的極化特性測量與分析，可以實現(xiàn)對不同目標的分類與識別，這在雷達抗干擾領(lǐng)域的作用也日漸突出。
SAR應用領(lǐng)域
合成孔徑雷達主要用于航空測量、航空遙感、衛(wèi)星海洋觀測、航天偵察、圖像匹配制導等。它能發(fā)現(xiàn)隱蔽和偽裝的目標，如識別偽裝的導彈地下發(fā)射井、識別云霧籠罩地區(qū)的地面目標等。
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