合成孔径雷达,遥感原理与应用.ppt

合成孔径雷达原理方法与应用 内容提要 1 合成孔径雷达（SAR）的基本概念 2 SAR的基本原理与方法 3 SAR的应用领域和优势 4 SAR的发展方向与研究热点 1 合成孔径雷达（SAR）的基本概念 雷达(Radar) Radar– Radio Detection and Ranging 无线电 探测 和 测距 合成孔径雷达(SAR) SAR – Synthetic Aperture Radar 合成 孔径 雷达 合成孔径雷达（SAR）的基本概念 雷达是主动遥感，一般工作在微波（射频）波段，可分为成像雷达和非成像雷达。 成像雷达又可分为真实孔径雷达（RAR，SLAR，也叫机载侧视雷达）和合成孔径雷达（SAR）。 合成孔径雷达分类： 条带式，Stripemap； 扫描式，ScanSAR； 聚束式，Spotlight Mode； 干涉式，Interferometry； 逆合成孔径，Inverse SAR； 斜视，Squint； 地面动目标指示，GMTI，Ground Moving Target Indicator. 雷达遥感波段 地球资源应用中的常用波段：X，C，L 波长增加，穿透能力增加。 在晴朗天气状况下，大气对于波长小于30mm的微波略有衰减。随波长减小，衰减增大。 波长小于10mm时，暴雨呈现强反射（用于机载天气探测雷达系统） 雷达遥感波段 合成孔径雷达（SAR）的基本概念 SAR原始数据及其相应的SAR图像 （北京·颐和园·2009.9·RADARSAT-2） 合成孔径雷达（SAR）的基本概念 SAR图像及其相应的光学影像 （北京·颐和园·2009.9·RADARSAT-2；2009.6· Quick Bird） 合成孔径雷达（SAR）的基本概念 同一地区的光学图像（云的干扰严重）与SAR图像 机载SAR系统 内容提要 1 合成孔径雷达（SAR）的基本概念 2 SAR的基本原理与方法 3 SAR的应用领域和优势 4 SAR的发展方向与研究热点 2 SAR的基本原理与方法 侧视雷达 侧视雷达是在飞机或卫星平台上由传感器向与飞行方向垂直的侧面，发射一个窄的波束，覆盖地面上这一侧面的一个条带，然后接收在这一条带上地物的反射波，从而形成一个图像带。随着飞行器前进，不断地发射这种脉冲波束，又不断地接收回波，从而形成一幅一幅的雷达图像。 雷达成像的基本条件：雷达发射的波束照在目标不同部位时，要有时间先后差异，这样从目标反射的回波也同时出现时间差，才有可能区分目标的不同部位。 2 SAR的基本原理与方法 合成孔径雷达 合成孔径雷达（SAR），也是侧视雷达。 基本原理： 利用短的天线，通过修改数据记录和处理技术，产生很长孔径天线的效果，等于通过加长天线孔径来提高观测精度。 在沿飞行航迹方向上形成一个天线阵列，并与数据记录和处理过程联系在一起。 在不同位置接收同一地物的回波信号，信号得到的时间不同，相位和强度不同，形成相干影像。经过复杂的处理，得到地面的实际影像。 合成后的天线孔径为Ls,则其方位分辨率为: Rs=(λ/ Ls)R 由于天线最大的合成孔径为: Ls=Ra=(λ/D)R 则有 Rs=D 由于双程相移,方位分辨率还可提高一倍,即： Rs=D/2 式中，λ：波长；D：雷达孔径；R：斜距。 由此可知，方位向的分辨率与距离无关，所以，即使从卫星的高度上也可以获得高分辨率的图像。 地形畸变 透视收缩示例： 阴影示例： 雷达方程 2 SAR的基本原理与方法 SAR数据处理方法 □ 辐射校正 □ 斑点噪声抑制 □ 几何校正 □ 干涉处理 SAR校正的一个重要方面是辐射校正，也就是把SAR图像像元值与场景的雷达后向散射系统定量地关联起来。经过校正的SAR图像应当具有逐日逐帧的可重复性，具有图像帧内和各通道之间的稳定性，并且具有已知的、合理的精度。 对SAR校准的要求：达到±1dB的绝对精度，±0.5dB的长期相对校准精度和优于0.5dB的短期相对校准精度。 对于极化SAR图像的校准要求是：极化通道在幅度上的失衡小于0.4dB，相位失衡小于10o，通道之间的串扰小于-30dB。 基于成像模型的SAR几何精确纠正 R-D模型正射纠正 由SAR图像处理算法及系统开发领域专家提出的基于距离——多普勒（RD）定位模型的方法，这种算法完成从SAR成像机理出发，和SAR的