第二章微波遥感的基本原理课件

章序讲授题目学时主要内容第一章绪论4方法分享、遥感的基本概念概念、研究内容、微波遥感的优越性及其应用等。第二章微波遥感的基本原理6电磁辐射及其性质、微波与物质相互作用的机理、微波遥感的技术基础。第三章微波遥感器12微波遥感器（微波辐射计、雷达(高度计)、微波散射计、俯视雷达、微波全息雷达简介）介绍、了解及微波遥感器的发展方向。第四章微波遥感的应用23陆地、海洋、大气微波遥感应用及其技术手段。第五章课程及大作业评议、讨论1纵横分析、资料分析、学习方法升华，作业及课堂情况考核。1章序讲授题目学时主要内容第一章绪论4方法分享、遥第2章微波遥感的基本原理※电磁辐射及其性质※微波与物质物质相互作用的机理※微波遥感的技术基础

用真心和激情去演绎人生，用真情去拥抱生活，认认真真在“探索与学习”中走过人生中的每一步，在“探索与学习”中不断发现自我、改变自我、超越自我！2第2章微波遥感的基本原理※电磁辐射及其性质§2.1电磁辐射及其性质

一、电磁波基本特征电磁波遥感器是利用电磁波探测和识别远距离目标的测量装置（微波波段遥感器为微波遥感），在探测和传播电磁辐射过程中，电磁能量和性质的变化是电磁波与物质相互作用的主要特征，也是人们识别目标的基本依据。1、叠加原理在大多数常见的介质中传播时，只要电磁波振幅的大小不足以改变介质的性质，仍然遵守波的叠加原理。叠加原理适用于遥感中所使用的各种电磁波(当然包括微波遥感)。3§2.1电磁辐射及其性质一、电磁波基本特征电磁波遥2、相干性和非相干性由两个(或两个以上)频率相同、振动方向相同、相位差恒定的电磁波在空间叠加时，合成振幅为各个波的振幅的矢量和，因此，会出现交叠区某些地方振动加强、某些地方掘动减弱或完全抵消的现象。这种现象称为干涉。产生干涉现象的电磁波称为相干波或相干辐射。电波天线正是利用电磁波的相干性制成的。如果两个波是非相干的，则叠加后的合成波的振幅是各个波的振幅的代数和，交叉区域不会出现振动强弱交替的现象。

如果两个独同时投射到探测器，其合成波的振幅为f(t)+g(t)，则瞬时功率为42、相干性和非相干性由两个(或两个以上)频率相同、振动55一般来说，凡是单色波都是相干的。微波雷达发射的电磁波和激光器产生的激光，从远处两个靠得较近的物体反射回来的波是高度相干的；因而用这类电磁波的遥感器进行成象时，获取的影象上有的地方可能没有接收到任何功率，有的地方功率为平均反射功率的4倍。正因为波的相干性，微波雷达图象的象片上会出现颗粒状或斑点状的特征，这是一般非相干的可见光象片上所没有的，也是对解译很有意义的信息。3、衍射遥感器所接收的电磁辐射通量的方向、数量、性质成为远离遥感器的目标存在的根据(与通信中差别的地方)。测量目标辐射通量的方向和性质时，必须考虑电磁彼衍射效应的影响，当电磁波到达遥感天线孔径被切割或截获时要发生衍射。6一般来说，凡是单色波都是相干的。微波雷达发射的电磁波和极化现象是横波所特有的。所谓电磁波的极化，是指场强随时间变化的方式。一般用E的矢端在空间描出来的轨迹来表示。按此轨迹为直线、圆、椭圆而分别称为线极化、圆极化和椭圆极化。4、极化垂直参考面为水平极化参考平面内为垂直极化面微波天线却很容易做成单一极化方向，所以观测和分析微波的极化和极化的变化会增加微波遥感所获得的信息量，可以作为鉴别目标的一种重要手段。例如，用微波辐射计测量1．41GHz、8.36GHz、19.34GHz三个频率上的海面亮度温度时发现，当入射角为55度时，海面风速对垂直极化的亮度温度没有贡献，而水平极化的亮度温度却随风速增加面增加。在19.34GHz，风速每增加1m／s，水平极化的亮度湿度增加约1.1K。7极化现象是横波所特有的。所谓电磁波的极化，是指场强随时5、多普勒效应微波遥感中可以利用多普勒效应信息判断目标运动状态和运动速度。(随机介质中的波传播139页)85、多普勒效应微波遥感中可以利用多普勒效应信息判断目标二、物质的电磁辐射（基本物理过程）电磁辐射源一般有人工电磁射源和天然辐射源两种。雷达发射机就是一种人工电磁辐射源。太阳和地球是天然辐射源，它们是遥感情息的重要提供者。地面物体反射的电磁波主要来自太阳。地面物体自身发射的电磁波也与太阳有关。地球的电磁辐射与其所具有的热能有关，是一种热辐射。地球的热源：表层主要吸收太阳能量，平均温度大约300K，常温层以下主要由地热补给，受地热层温级控制。地一面切物体都能是电磁波辐射源，但与其本身的电磁性质有关。当构成物质的原于或分子受到光和热等作用时，电子能级、振动能级或转功能级的跃迁、物质的这种内部状态的变化会发射很宽频带内的各种电磁辐射，也能吸收和散射照射在它上面的电磁辐射。9二、物质的电磁辐射（基本物理过程）电磁辐射源一般有人工当没有外界能量刺激时，物质内部微现粒子的运动主要表现为三种形式，即电子绕核运动、原子核在平衡位置上振动和分子以其质量中心为的的转动，而这些运动状态是稳定的，具有一定的能量hμ(h为普朗克常数，μ为频率)，并且该能量并不因电子、原子、分子不停地运动有所衰减。当有外来刺激，如与其他粒子碰撞或在电磁辐射场中被照射而吸收足够外来能量时，它就会改变原来的运动状态而从低能级的基态轨道跃迁列更高能级的激发状态轨道上去并具有能量为nhμ

。处于激发态的粒子是十分不稳定的，一般在10－8秒内就要基态转化，或者与另一个粒子碰撞，将能量传递给它而不产生电磁辐射，或者向下跃迁到一个较低的能级，以光子的形式释放出多余的能量△E＝hμ’，向外发射电磁辐射。10当没有外界能量刺激时，物质内部微现粒子的运动主要表现

△E不同，辐射的光子频率也不同，△E为1-20eV时，可产生波长为0.2-1.0μm的辐射，△E为为0.05-1．0eV时，可产生波长为1-25μm的辐射，△E为0.03-0.05eV时，可产生波长为25-300μm的辐射；能量再低也可辐射少量微波。不同的物质，其发射、吸收和散射电磁辐射的能力是不同的，电磁辐射的频率、极化和电磁能量随入射角变化的关系，因不同的物质而异。这种差异，既与物质表面和其内部的几何结构有关，又与物质本身的介电常数和温度的空间分布有关。正是基于这种差异，才有可能达到遥感不同物体的目的。11△E不同，辐射的光子频率也不同，△E为1-20e物质内部不同运动状态对应的电磁辐射12物质内部不同运动状态对应的电磁辐射12三、黑体及黑体辐射定律热辐射理想化模型能够全部吸收外来的一切频率的电磁辐射而无反射和透射的理想吸收体；也是在热力学允许的范围内能够最大限度地将其热能转变成电磁辐射能，即一切温度下发射出最大电磁幅射的理想发射体。黑体的热辐射仅仅由它的温度决定，而与材料的性质无关。煤烟吸收约99%1、黑体及黑体辐射黑体吸收模型加热到某一温度时成为理想热辐射器模型13三、黑体及黑体辐射定律热辐射理想化模型能够全部吸收外来单色辐出度描述物体热辐射能按波长分布规律的物理量一定温度T下，物体单位(表)面积元在单位时间内发射的波长在

－+d

内的辐射能dM

与波长间隔d的比值辐出度物体在一定温度(T)下单位表面积在单位时间内辐射出的总的辐射能(一定温度下单位表面积单位时间内辐射出的各种波长的能量之和)，为辐出度

14单色辐出度描述物体热辐射能按波长分布规律的物理量2、辐射量（描述辐射特性的术语）遥感器的主要作用就是测量各种电磁辐射。微波辐射测量中表示各种辐射量的术语、符号和单位是从微波工程的观点选取的，与光学、红外物理所采用的不尽相向。152、辐射量（描述辐射特性的术语）遥感器的主要作用就是测按照辐射源对观测点所张的立体角与遥感器接收天线的主波束立体角的关系，一般将辐射源分成点源和面源两类。凡辐射体所张的立体角小于接收天线的主波束立体角，该辐射体被认为是点源，反之，该辐射体就被认为是面源。例如，辐射体是一发射天线，尽管它是存一定孔径面积的面辐射源，但只要观测距离足够远，它可以认为是具有方向性的点辐射源。辐射强度是描述点源辐射特性的辐射量，是点辐射源在某一方向上通过单位立体角的辐射功率（或者单位时间通过单位立体角对应的球面的能量）。16按照辐射源对观测点所张的立体角与遥感器接收天线的主波亮度是描述面源辐射特性的辐射量，它是面辐射源在某一方向上的单位投影面积在单位立体角内的辐射功率。17亮度是描述面源辐射特性的辐射量，它是面辐射源在某一方向

物体的电磁辐射，不仅与其温度有关，而且也与电磁辐射的频率或波长有关。也就是说，在一定温度下，物体发射出各种不同频率的电磁辐射，而不同频率电磁辐射的辐射能是不相同的。由于任何传感器都具有一定的频带宽度，它所接收到的辐射能是该带宽内辐射能的总和。为了求出一定带宽内接收到的总辐射能量，必须知道辐射能在各个频率或波长上的分布情况，由此需导出单位带宽或单位波长间隔内的辐射量，称之为谱辐射量。例如谱功率为18物体的电磁辐射，不仅与其温度有关，而且也与电磁辐3、黑体辐射定律193、黑体辐射定律19202021212222表明：黑体表面在单位立体角内，每单位带宽所产生的辐射通量密度或亮度仅仅是频率(或波长)和温度的函数，而与方向和位置无关。23表明：黑体表面在单位立体角内，每单位带宽所产生的辐射通量密度1)整个谱亮度曲线随着温度T增大二上升。(2)对应于Bb(f)最大值的频率也随温度T而增高。241)整个谱亮度曲线随着温度T增大二上升。(2)对应于Bb(f2525维恩位移定律在波长较短、温度较低时才与实验结果相吻合，长波范围则完全不适用，维思公式也只能应用在黑体能量分布曲线的短波部分；而瑞利-金斯公式恰恰相反，它只在波长相当长的部分才与实验事实相符，在紫外区域与实验结果完全相悖（称为紫外灾难）。普朗克公式是描写黑体辐射性质的最正确最普遍的形式，而维思公式和瑞利-金斯公式都不过是它的特例而巳。维恩位移定律和斯特藩-玻耳兹曼定律也都可以由它推导出来。维恩位移定律应用：从实验测得太阳热辐射的峰值波长为470nm入＝0.47μm，可以估计太阳的表面温度约为6160K，实际上它的表面温度更高。地球表面的温度约为300K，对应刚峰值波长为9600nm＝9.6μm。所以，人们感受到太阳主要是光而地球主要是热。26维恩位移定律在波长较短、温度较低时才与实验结果相吻合4、黑体的辐射效率辐射效率是用来判定在一定波段内的辐射能对接收器作用大小的标志。辐射效率定义为某谱段所产生的谱辐射通量密度(即谱辐射（出）度；单色辐出度)与整个波段内的总辐射通量密度(即总辐（出）射度)之比。黑体的辐射效率为274、黑体的辐射效率辐射效率是用来判定在一定波段内的黑体的辐射效率为对温度求导数求极大值给定的波长λe对应的特定温度Te，在这一温度上，当辐射源的辐射通量密度（辐出度）值固定不变时，辐射效率最大，Te称为工程最大值。28黑体的辐射效率为对温度求导数求极大值给定的波长λe对应给定波长上的工程最大值的温度Te，比物理最大值的温度Tm要高27.6％，相应地，对应于工程最大值的温度下的谱辐射通量密度也要大11.6%。四、非黑体辐射一切能发射电磁辐射能的真实物体统称为非黑体Me和Me(λ)分别为非黑体的总辐射通量密度(即辐出度)和辐射通量密度(即单色辐出度)；e(λ)为一与波长、物质的性质、温度等有关的系数，称为谱发射率或谱发射射本领。29给定波长上的工程最大值的温度Te，比物理最大值的温度TK称为(平均)发射率或(平均)发射本领，它与物质的性、温度及表面状况等有关。发射本领与波长无关的非黑体叫做“灰体”，K＝e。多数辐射体部是灰体。发射本领与波长有关的非黑体叫做“选择性辐射体”。黑体模型灰体模型选择模型30K称为(平均)发射率或(平均)发射本领，它与物质的性

基尔霍夫定律：物体在一定温度下，当与外界的辐射处于热平衡状态时，它的辐射通量密度(辐射度或者辐出度)为与黑体辐射出度的关系。a为物体吸收率。

对于灰体在一定温度下，任何灰体材料的发射率等于它的吸收率。也表明，一个好的辐射体也一定是一个好的吸收体，反之亦然。

对于不透明材料

透明材料？31基尔霍夫定律：物体在一定温度下，当与外界的辐射处于发射率是遥感研究中地物的重要参数，它给出了辐射体在球面空间内的发射本领，如与方向无关称为半球发射率。材料的发射率也可能随测量方向而变，特别是表面磨光的金属或者光滑平面，此时需要分析材料的定向发射本领。它是与辐射表面的法线成θ角的小立体角内所测到的发射率。通常，在一定波长下，发射率既与辐射体表面的电磁特性和几何形状有关，又与电磁波的辐射方向和极化方式有关。例如，波长为了3cm时，垂直表面方向的平静海水的发射率约为0.6，含水25％的肥沃土壤的发射率为0.6，含水6％的肥沃土壤的发射率0.9，导电良好的金属板的微波发射率接近于0。32发射率是遥感研究中地物的重要参数，它给出了辐射体在球面空几种材料的微波发射率通常，物质的辐射特性是电磁波遥感的重要基础，发射率的研究是物质辐射特性的重要参数，合理、准确、完整地建立物质的发射率模型是微波遥感的重要研究方向。33几种材料的微波发射率通常，物质的辐射特性是电磁波遥感的§2.2微波与物质相互作用的机理

遥感器都是从大收集各种电磁辐射的(微波直至γ射线)，并从中获得被测目标的有用信息。电磁辐射从辐射源到达遥感器的传输途径中要经历反射、散射、吸收、再辐射以及波谱重新分布等过程，将会发生各种变化。这些变化主要取决于电磁辐射与有关介质和物质所发生的相互作用，可以提供与电磁辐射相互作用物质的特性有关的数据，从而为用户进一步提供被测物体的温度、湿度、结构和电学性质等信息。因此，研究和了解产生这些变化的原因及其影响至关重要，也是解译遥感器所获数据的基础和依据。34§2.2微波与物质相互作用的机理遥感器都是从大收集§2.2微波与物质相互作用的机理

一、微波与地物相互作用

入射电磁波因其与表面或内部的相互作用，会发生多种变化，主要有强度、方向、极化、波长和相位的变化。在微波遥感中，这些变化主要通过电压反射系数R(或功率反射系数Γ)和雷达后向散射系数σ0以及物体的发射率e和表观温度Top(或亮度温度TB)等来表征。1、地球表面对入射电波的反射、散射和透射雷达测距原理35§2.2微波与物质相互作用的机理一、微波与地物相互作用表面凹凸起伏的程度称为表面粗糙度，它是入射电磁波波长和入射角的函数。1971年，皮克(Peake)和奥立佛(oliver)通过理论推导，进一步修改了瑞利准则，将表面状况分为光滑面、中等级糙面和粗被面三类。光滑36表面凹凸起伏的程度称为表面粗糙度，它是入射电磁波波长粗糙面中等粗糙面光滑例如，当工作波长为2cm、入射角为30度时，可得h≤0.09cm为光滑面h＞O.52cm为粗糙面；0.09cm＜h＜0.52cm为中等粗被面当入射角一定时，表面的粗糙程度是由入射电磁波的波长决定的。例如，岩石表面对入射的无线电波来说是光滑的，而细砂土构成的表面对光波来说却是十分机糙的。即使肉眼看来是十分粗随的表面，对无线电波来说，可能是光滑的镜面，且满足斯涅尔反射定律即入射角＝反射角，反射波极化方式与入射波相同。光滑表面反射的平面波称为完全相干波或完全极化波。37粗糙面中等粗糙面光滑例如，当工作波长可是，一旦入射电磁波的波长小于物体表面的起伏程度或小于构成表面的颗粒的线度时，即使肉眼看上去是光滑的，对入射电磁波来说，仍是一个粗糙面。它对入射电磁波的反射是漫反射，亦即散射，这时不符合斯涅耳定律，而服从朗伯余弦定律。散射的电磁波，一部分仍在镜面反射方向且保持相干的特征，这部分散射被称为相干散射分量，而其余不在镜面反射方向的部分被称为非相干散射分量，其中一部分的极化方式与入射波相同，另一部分则是正交极化状态。(1)非理想介质中的电磁波38可是，一旦入射电磁波的波长小于物体表面的起伏程度或小μ是介质的磁导率，单位为H·m-1;σ是介质的电导率，单位为S·m-1；ε是介质的介电常数，单位为F·m-1。39μ是介质的磁导率，单位为H·m-1;σ是介质的电导率电磁波在非理想介质中传播时，其电场和磁场不同相!40电磁波在非理想介质中传播时，其电场和磁场不同相!40(a)低损耗情况41(a)低损耗情况41(b)高损耗（量导体）情况表面电阻率或平面导体(具有很大深度)的每单位平方的高频趋肤效应电阻。42(b)高损耗（量导体）情况表面电阻率或平面导体(具有很对于铜，σ＝5.80×107S·m-1,μ=4π×10-7H·m-1，1GHz的微波透入铜板的深度为2μm左右。因此，可以认为金属和其他良导体对微波来说都是不透明的。(2)电磁波在光滑界面上的反射和折射43对于铜，σ＝5.80×107S·m-1,μ=4π×104444相位相等幅度相等45相位相等幅度相等454646反射系数R与反射率Γ足有区别的。反射系数表示满足瑞利淮则的光滑表面的性质；反射率表示单位受照面积上的反射功率与总入射功之比。47反射系数R与反射率Γ足有区别的。反射系数表示满足瑞利淮讨论:(1)全反射反射系无论TE波还是TM波当从波密介质射向波疏介质时（k1>k2），当入射角增大到一定程度时，只有反射波没有透射波的现象。48讨论:(1)全反射反射系无论TE波还是TM波当从波反射当入射角大于临界角时，折射角为纯虚数，表明此时介质二智能储存能量不能传递能量。49反射当入射角大于临界角时，折射角为纯虚数，表明此时介质讨论:(2)全透射50讨论:(2)全透射50对于TM波，入射角为特定角度时，入射电磁破全部透过两种均匀介质界面而毫无反射，该角度称为布儒斯特角。51对于TM波，入射角为特定角度时，入射电磁破全部透过两种均(3)电磁波在传导（有耗、导电）介质中的折射52(3)电磁波在传导（有耗、导电）介质中的折射52/253/253－/254－/254－衰减因子相位因子实折射角正切值55－衰减因子相位因子实折射角正切值55因为介质的介电常数是复数,菲涅耳反射系数是复数，它表明入射波的振幅和相位在反射波改变了。56因为介质的介电常数是复数,菲涅耳反射系数是复数，它表明(4)电磁波在分层媒质中的传播平边界面上反射和透射的问题可推广至多层的情形，其方法是首先计算存在于一层内的场，然后用矩阵技术去计算所有层的总效应，由此计算得到n层媒质的反射系数R和透射系数T。57(4)电磁波在分层媒质中的传播平边界面上反射和透射的问题5858595960606161称为后向传播矩阵，因为用Am+1和Cm＋1表示Am和Cm62称为后向传播矩阵，因为用Am+1和Cm＋1表示Am和Cm626363垂直极化波用对偶定理互换即可得出64垂直极化波用对偶定理互换即可得出64(5)电磁波在粗糙面上的散射粗糙面的散射是一个独立完整的知识面，作为课后阅读学习内容(对于陆地遥感问题粗糙面散射非常重要)。(a)微分散射系数对于粗糙面，散射波既有镜面反射分量，也有漫反射分量，镜面反射分量极化入式与入射电磁辐射的极化相同，漫反射分量既有同极化分量也有正交极化分量，许多文献中都区别极化微分散射系数。还有单位面积微分散射系数。朗伯余弦定理r0与地表特性有关的常数65(5)电磁波在粗糙面上的散射粗糙面的散射是一个独立完整的(b)粗糙面的发射率(6)、地球表面的热辐射——表观温度、亮度温度（被动遥感）当某温度的黑体置于遥感接收器孔径之前时，它在接收器工作谱段内发射给接收器的热辐射通量正好等于接收器从被测物体所接收的辐射通量，该温度为被测物体的表观温度。66(b)粗糙面的发射率(6)、地球表面的热辐射——表观温度、亮(6)、地球表面的热辐射——表观温度、亮度温度、散射温度当某温度的黑体置于遥感接收器孔径之前时，它在接收器工作谱段内发射给接收器的热辐射通量正好等于接收器从被测物体所接收的辐射通量，该温度为被测物体的表观温度。当某温度的黑体辐射面的亮度与被测物体的亮度一致，该温度为被测物体的亮度温度。（辐射情况一致时）亮度温度和表现温度都是等效的黑体辐射温度，通常在讨论关于表面或体积的自发辐射时用亮度温度；当讨论物体辐射到接收天线的电磁能量时用表观温度。67(6)、地球表面的热辐射——表观温度、亮度温度、散射温度亮度温度和表观温度通常在被动遥感中经常用到；散射温度经常在主动遥感中用到。二、微波与大气相互作用辐射部分主要是被动遥感基础，散射、反射、透射规律主要是主动遥感基础，当然辐射部分也为主动遥感提供了研究基础。68亮度温度和表观温度通常在被动遥感中经常用到；散射温度经大气是由气体分子和气溶胶粒子(灰尘、凝结核、水汽凝集物)组成的。电磁波(如雷达波)在大气中传播时遇到这些粒子就会发生散射。气象雷达观测到的各种气象回波，就是接收这些散射信号的结果。二、微波与大气相互作用粒子在各方向上散射电磁波的情况，除了与入射波的性质有关以外，还与质点的大小、形状、电学特性等物理性质有关。因此，当质点的物理性质和入射波的性质已知时，就可以知道质点向各方向发出的散射波的性质；反之，当质点散射波特性已知时，也可以推断出散射质点的物理特性。1、大气粒子对电磁波的散射1对目标辐射或散射的衰减2本身的辐射69大气是由气体分子和气溶胶粒子(灰尘、凝结核、水汽凝集物介质球散射理论Mie散射理论的原理是：以球表面为界，球外区由入射场和散射场组成，球内为透射场。首先将入射场展开成含已知系数的球矢量波函数，球内场和散射场展开成含未知系数的球矢量波函数，再应用麦克斯韦方程的边界条件（即切向分量连续）和辐射条件，使电磁场问题化为求散射场各波模的未知数的代数方程。入射波为则散射场为70介质球散射理论Mie散射理论的原理是：以球表面为界，球入射波为则散射场为71入射波为则散射场为71727273737474瑞丽近似下的散射函数的结果75瑞丽近似下的散射函数的结果75所谓质点的散射藏面、吸收截面和衰减截面，分别是质点的散射功率、吸收功率和衰减功率与入射波波波印廷矢量的比值有兴趣的同学自行了解椭球粒子的散射。76所谓质点的散射藏面、吸收截面和衰减截面，分别是质点的2、晴空大气、云、雾、降水对电磁波的衰减晴空大气的衰减包括自由空间的能量扩散衰减和大气中气体分子（主要是氧气分子）和水蒸气的吸收衰减。自由空间扩散衰减表示为f表示频率单位MHz

，d表示距离单位km。772、晴空大气、云、雾、降水对电磁波的衰减晴空大气的衰减Libebe模型是精确的物理模型，频率适用1-1000GHz，但是计算要求需要垂直分布的气象参数，计算吸收衰减率公式为f表示频率单位GHz

，N“表示大气复折射指数虚部。78Libebe模型是精确的物理模型，频率适用1-1000797980808181828283832、降水对电磁波的衰减842、降水对电磁波的衰减848585DinandAjayi特征衰减参数86DinandAjayi特征衰减参数863、大气对电磁波的折射散射873、大气对电磁波的折射散射8788888989909091919292939394949595§2.3微波遥感技术基础

微波遥感，尤其是主动微波遥感，是建立在雷达技术基础上的。因此，主要讨论与雷达技术有关的一些基本概念和探测原理。96§2.3微波遥感技术基础微波遥感，尤其是主动微波§2.3微波遥感技术基础

一、微波遥感探测的基本概念1、雷达方程和散射系数表示雷达接收功率的方程叫做雷达方程97§2.3微波遥感技术基础一、微波遥感探测的基本概念1、雷实际应用中要考虑探测环境衰减的影响。对于各个散射体相位可以忽略不计的许多地面目标来说，假定在某一时刻的雷达分辨单元内有N个散射体，则回波信号的功率为98实际应用中要考虑探测环境衰减的影响。对于各个散射体相位对于各个散射体相位可以忽略不计的许多地面目标来说，假定在某一时刻的雷达分辨单元内有N个散射体，则回波信号的功率为散射系数或平均雷达截面或微分散射截面99对于各个散射体相位可以忽略不计的许多地面目标来说，假定2、分辨率

分辨率的严格定义是：分辨具有不同对比度的相隔一定距离的相邻两个目标的能力。但是，在微波范畴内，使用一种不太精确的定义，即微波系统的分辨率通常是指测量系统响应的半功率宽度。微波遥感器可能存在角度(或方位)、距离和速度等几种分辨率。主动系统可以通过角度、距离和速度分辨率的组合(称为分辨率单元)来区分目标，而被动系统只限于角度(方位)鉴别。

课外大作业（一）：查阅雷达原理的书籍，写读书“笔记”。1002、分辨率分辨率的严格定义是：分辨具有不同对比度可分辨刚可分辨不可分辨101可分辨刚可分辨不可分辨101

所谓角度或方位分辨率是指微波遥感器能区分天线主波束内、作用距离为R、横向间隔为天线波束半功率宽度的两个目标的能力（能鉴别的最小距离），记为ρa，当波束很小时，近似有(1)、角度（方位）分辨率(2)、距离分辨率能区分天线主波束径向上最小间隔为△R的二个目标的能力，称为距离分辨率，记为ρR

102所谓角度或方位分辨率是指微波遥感器能区分天线主波(3)、速度分辨率能区分遥感器与目标之间的最小相对距离称为速度分辨率，记为ρv雷达回波信号的瞬时相位是假使没有相对运动，即R＝常数，则如果存在相对运动，则103(3)、速度分辨率能区分遥感器与目标之间的最小相对距离如果存在相对运动，则当一台发射额串为30GHz的雷达以300m／s正对某固定目标运动时，产生的多普勒频率为相对于发射频率的变化只有2×10-6,所以要求发射频率稳定度优于10-6（工程要求10-8）。信号源频率稳定度和外差接收技术。（大作业二：外差接收技术简介）104如果存在相对运动，则当一台发射额串为30GHz的雷达以3(4)、微波遥感器的分辨率工作制式通过不同的方法，在微波遥感中可以实现不同的分辨率。主动系统可以通过测角、测距和测速的不同组合来分辨目标，被动系统仅限于测角而已。3、模糊度和模糊函数（看课程主要依据74页）对雷达测距和测速、测角来说，模糊度概念是很重要的。105(4)、微波遥感器的分辨率工作制式通过不同的方法，在模糊函数来源于辨率问题，把雷达接收机输出信号的复包络定义为雷达目标距离和径向速度或者目标角度的函数。在多目标环境下，只要“干扰目标”与“观测目标”之间存在距离和速度、方位的差别，模糊函数就能定量地描述“干扰目标”对“观测目标”的干扰作用。模糊函数仅由发射波形和滤波器特性决定