成像雷达技术.pdf

《成像雷达技术》 1 前 言 雷达成像技术是上个世纪50 年代发展起来的，它是雷达发展的一个重要里程碑。从此， 雷达不仅仅是将所观测的对象视为“点”目标，来测定它的位置与运动参数，而是能获得目 标和场景的图像。同时，由于雷达具有全天候、全天时、远距离和宽广观测带，以及易于从 固定背景中区分运动目标的能力，雷达成像技术受到广泛重视。 雷达成像技术应用最广的方面是合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）。当 前，机载和星载SAR 的应用已十分广泛，已可得到亚米级的分辨率，场景图像的质量可与同 类用途的光学图像相媲美。利用SAR 的高分辨能力，并结合其它雷达技术，SAR 还可完成场 景的高程测量，以及在场景中显示地面运动目标（GMTI ）。 SAR 的高分辨，在径向距离上依靠宽带带信号，几百兆赫的频带可将距离分辨单元缩小 到亚米级；方向上则依靠雷达平台运动，等效地在空间形成很长的线性阵列，并将各次回波 存贮作合成的阵列处理，这正是合成孔径雷达名称的来源。合成孔径可达几百米或更长，因 而可获得高的方位分辨率。 雷达平台相对于固定地面运动形成合成孔径，实现SAR 成像。反过来，若雷达平台固定， 而目标运动，则以目标为基准，雷达在发射信号过程中，也等效地反向运动而形成阵列，据 此也可对目标成像，通称为逆合成孔径雷达（ISAR）。ISAR 显然可以获取更多的目标信息。 最简单的雷达成像是只利用高距离分辨（HRR）的一维距离像。当距离分辨率达米级， 甚至亚米级时，对飞机、车辆等一般目标，单次回波已是沿距离分布的一维距离像，它相当 目标三维像以向量和方式在雷达射线上的投影，其分布与目标相对于雷达的径向结构状况有 关。同时，高距离分辨率有利于分辨距离接近的目标，以及目标回波的直达波和多径信号。 本书将对当前已经广泛应用和具有应用潜力的内容作较为全面的介绍。 本书是《雷达技术丛书》中的一册，主要对象为从事雷达研制工作的技术人员，因此， 本书编著时考虑到读者已有《雷达原理》和《雷达系统》方面的基础，对雷达各部件的基本 情况也已比较熟悉，与上述内容有关的部分，本书均作了省略。对这些内容不熟悉的读者， 可以从本丛书的其它各册里找到。 国内外有关雷达成像的专著和专籍已经不少，一般着重于原理的叙述和分析，其中有许 多学术性很强的佳作。本书作为《雷达技术丛书》中的一册，力求写出自己的特色。由于本 书的主要对象为雷达技术人员，而雷达成像又为雷达技术中较新的内容，为便于他们易掌握 2 雷达成像的内容，我们的设想是用雷达技术工作者熟悉的概念、方法和术语对新的问题进行 研究；而且根据雷达的实用性来安排本书的体系结构，例如雷达的高分辨一维距离像，在原 理方面比较简单，但在雷达里很实用，并有许多实际问题需要研究，本书将其专门列为一章。 又如与合成孔径雷达相结合的地面动目标显示（GMTI ），严格说在原理上不属于雷达成像， 但对军用雷达来说，是不可或缺的重要内容，本书也将它列为介绍的重点。 编著本书时，还考虑到雷达成像技术的迅速发展，成像技术已不仅用于专门的成像雷达， 而成像已作一种新的功能用于各种雷达，如在机载对地警戒雷达，以及对地火控和轰炸雷达 里加装合成孔径和/或逆合成孔径成像功能，而在对空警戒和跟踪的地基雷达中加装逆合成孔 径成像功能。可以说，成像已成为一般雷达工程技术人员所必须掌握的一门技术。为此，本 书编写时，力求做到能概念清晰地把工作原理、设计原则、设计方法，以及有关的实际问题 交待清楚，力求使读者能通过对本书的学习掌握问题的本质，并能用本书提供的原理和方法， 灵活地解决实际问题。 雷达成像及其有关问题现在仍在迅速发展中，本书力求将必威体育精装版的内容介绍给读者。可以 肯定说，本书出版后还会不断有新的内容发表。因此，我们力求把新概念、新原理、新方法 在其基础层面介绍清楚，力求做到能与现在发展中的新内容接轨，便于读者今后能用新的知 识不断充实自己。 虽然我们在编著本书时做了努力，但由于水平限制和经验不足，缺点一定不少，甚至还 有错误，希望读者批评指正。 3 第一章 概 论 1.1 雷达成像及其发展概况