合成孔径雷达(SAR)技术课件

合成孔径雷达(SAR)技术中国科学院电子所2002/12/09合成孔径雷达(SAR)技术中国科学院电子所1SAR技术概述SAR是一种脉冲雷达技术，具有较高的分辨率，可以获得区域目标的图像。SAR具有广泛的应用领域，它有两种模式机载SAR

星载SARSAR技术概述SAR是一种脉冲雷达技术，具有较高的分辨率2SAR发展概况1.1951年,CarlWiley首次提出利用频率分析方法改善雷达的角分辨率.2.1953年,伊利诺依大学采用非聚焦方法使角度分辨率由4.13度提高到0.4度,并获得第一张SAR图像.3.1957年,密西根大学采用光学处理方式,获得了第一张全聚焦SAR图像.4.1978年,美国发射了第一颗星载Seasat-1.5.1991年,欧洲空间局发射了ERS-1.6.1995年,加拿大发射了Radarsat-1.7.2000年,欧洲空间局发射了ASAR.8.2003年,日本准备发射ALOSSAR.SAR发展概况1.1951年,CarlWiley首3各国SAR系统美国:Seasat-1,Sir-A,Sir-B,Sir-C,LACROSSESAR,LightSAR,MedsatSAR欧洲:ERS-1,ERS-2,XSAR,ASAR加拿大:Radarsat-1,Radarsat-2俄罗斯:Almaz-1日本:JERS-1各国SAR系统美国:Seasat-1,Sir-A,Si4SAR的特点I为什么使用雷达成像技术全天候，穿透云雾能力全天时工作穿透植被和树叶目标与频率的相互关系运动检测SAR的特点I为什么使用雷达成像技术5SAR的特点II合成孔径技术提高方位分辨率:实例:星载SAR距离850km，工作频率1.276GHz，像素分辨率25m需要8km合成孔径SAR的特点II合成孔径技术提高方位分辨率:6应用领域地形测绘与地质研究中的应用如埃及古河道的发现,阿尔贝托油田的分析农业和林业中的应用如土地利用调查,土壤水分测量,作物生长与分类海洋研究和监测方面的应用如海面石油污染的监测军事方面的应用如军事目标的识别与定位减灾防灾方面的应用如森林火灾,地震等灾害的预报应用领域地形测绘与地质研究中的应用7合成孔径原理8km的孔径长度由小天线实现原理合成孔径原理8km的孔径长度由小天线实现8SAR合成孔径原理SAR合成孔径原理9SAR合成孔径原理-波束形成天线阵目标d相邻两个阵源接收信号的空间延迟为:SAR合成孔径原理-波束形成天线阵目标d相邻两个阵源接收信10SAR合成孔径原理-波束形成相邻两个阵源接收信号的相位差为:M个阵源接收的信号序列为:其中为单个阵源的天线方向图,满足:显然,M个阵源接收的信号构成等比级数SAR合成孔径原理-波束形成相邻两个阵源接收信号的相位差为:11SAR合成孔径原理-波束形成对M个阵源接收信号构成的等比级数求和,可以得到:SAR合成孔径原理-波束形成对M个阵源接收信号构成的等比级数12SAR合成孔径原理-波束形成取M个信号和的包络,可以得到:上式表明,单个阵源的波束宽度被加权,等效形成新的波束.新波束的形状由上式第二个因子决定.SAR合成孔径原理-波束形成取M个信号和的包络,可以得到:13SAR合成孔径原理-波束形成显然,上式的形状由分子决定,其中:式中,R为目标的距离,为目标的横向分辨距离SAR合成孔径原理-波束形成显然,上式的形状由分子决定,14SAR合成孔径原理-波束形成求第一零点位置确定半功率点分辨率,令:这样,经过阵列信号处理后的波束分辨率为:SAR合成孔径原理-波束形成求第一零点位置确定半功率点分辨率15SAR合成孔径原理-波束形成考虑合成孔径雷达信号的双程相位差最后,合成孔径雷达的波束分辨率为:SAR合成孔径原理-波束形成考虑合成孔径雷达信号的双程相位差16SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理目标A目标By聚焦R聚焦与非聚焦示意图SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理目标A目标B聚焦R聚焦与17SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理对于目标A,天线任意位置与其的距离为:因为目标的距离与天线横向移动的距离相比较大,则运用泰勒级数展开进似可以得到:SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理对于目标A,天线任意位18SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理则对于目标A,回波信号的双程相位差为:同理,对于目标B,回波信号的双程相位差为:SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理则对于目标A,回波信号19SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理则对任意位置y,在整个孔径时间内积分可以得到目标在所有y位置上的信号包络.当对雷达载体沿直线飞行产生的二次相位误差不补偿时这时的积分处理称非聚焦处理,否则称为聚焦处理.SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理则对任意位置20SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理非聚焦处理在y处的点目标回波响应为:SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理非聚焦处理在y处的点目标21SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理求半功率点波束宽度,令:最后得到其横向分辨率为:真实孔径天线横向分辨率为:SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理求半功率点波束宽度,令22SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理聚焦处理聚焦处理需要对二次相位差进行补偿,有:这时回波响应为:SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理聚焦处理聚焦处理需要对二23SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理24SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理求归一化回波功率增益:求半功率点波束宽度,令:SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理求归一化回波功率增益:求25SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理合成孔径的最大长度为:最后得到其横向分辨率为:最终,理论上合成孔径的横向分辨率为:SAR合成孔径原理-非聚焦与聚焦处理合成孔径的最大长度为:最26SAR合成孔径原理-频率分析方法1951年,CarlWiley首次提出频率分析方法解决雷达角分辨率问题.从多普率频率分辨出发,研究目标的分辨.证明当两个点目标其多普勒频率可分时,两个目标空间上也可分.SAR合成孔径原理-频率分析方法1951年,Ca27SAR合成孔径原理-频率分析方法目标的多普勒频率SAR合成孔径原理-频率分析方法目标的多普勒频率28SAR合成孔径原理-频率分析方法对目标P1,P2,它们多普勒频率为:它们多普勒频率差为:SAR合成孔径原理-频率分析方法对目标P1,P2,它们多普29SAR合成孔径原理-频率分析方法通常存在下面关系:SAR合成孔径原理-频率分析方法通常存在下面关系:30SAR合成孔径原理-频率分析方法所以点目标间的多普勒增量为:多普勒频率分辨与滤波器时间常数存在如下关系:只要多普勒频率增量能够被分辨,则方位分辨率为:SAR合成孔径原理-频率分析方法所以点目标间的多普勒增量为:31SAR合成孔径原理-频率分析方法当度,多普勒滤波器的时间常数为:最终的方位分辨率为:SAR合成孔径原理-频率分析方法当度,多32SAR基本概念最大聚焦合成孔径长度:天线尺寸的减小导致更长的聚焦合成孔径长度SAR聚焦分辨率:分辨率的改善与天线尺寸有关，与距离和波长无关SAR基本概念最大聚焦合成孔径长度:33SAR基本组成SAR天线子系统高功率微波电路接收机校准系统发射机电源分配单元定时与数据处理载荷计算磁波记录器传输系统SAR基本组成SAR高功接收机校准系统发射机电源分配单元定34SAR基本组成输入数据接口

方位预处理

距离压缩

距离走动校正

方位压缩幅度检测

多视相加

参考函数产生

控制单元

运动参数提取几何幅度校正

输出数据调节SAR数字信号处理控制指令惯性导航系统SAR基本组成输入数据接口方位预处理距离压缩距35SAR主要性能指标频率与极化分辨率与观测带宽重复观测周期辐射精度定位精度模糊特性SAR主要性能指标频率与极化36SAR主要性能指标-频率与极化1.大气传输窗口2.频率与信息3.极化与信息4.系统特征与图像质量5.设备复杂性与继承性SAR主要性能指标-频率与极化1.大气传输窗口37SAR主要性能指标-分辨率与观测带宽1.空间分辨率距离分辨率::为光速:为距离加权展宽系数:幅相频率特性误差引起的展宽系数:为入射角:为发射的线性调频信号带宽SAR主要性能指标-分辨率与观测带宽1.空间分辨率:为光38SAR主要性能指标-分辨率与观测带宽1.空间分辨率方位分辨率::为方位加权展宽系数:信号分布不均匀引起的展宽系数:为地速引起的改善系数:为天线加权展宽系数SAR主要性能指标-分辨率与观测带宽1.空间分辨率:为方39SAR主要性能指标-分辨率与观测带宽2.观测带宽距离向3dB波束宽度对应的地面距离跨度近距点远距点h波束中心波束宽度波束视角SAR主要性能指标-分辨率与观测带宽2.观测带宽近距点远40SAR主要性能指标-分辨率与观测带宽2.观测带宽近距点距离:远距点距离:测绘带宽度:SAR主要性能指标-分辨率与观测带宽2.观测带宽近距点距41SAR主要性能指标-重复观测周期轨道的设计SAR主要性能指标-重复观测周期轨道的设计42SAR主要性能指标-辐射精度定量微波遥感测量建立雷达图像与目标散射系数之间的传递函数SAR主要性能指标-辐射精度定量微波遥感测量43SAR主要性能指标-辐射精度1.辐射分辨率:2.辐射精度:SAR主要性能指标-辐射精度1.辐射分辨率:2.辐射精44SAR主要性能指标-定位精度1.目标定位2.目标定位误差源

*回波时延误差*电磁波传播效应误差*目标高度误差*多普勒中心频率误差*时钟误差*卫星的星历误差SAR主要性能指标-定位精度1.目标定位45SAR主要性能指标-模糊特性距离模糊方位模糊SAR主要性能指标-模糊特性距离模糊46SAR主要性能指标-模糊特性距离模糊测绘带模糊带h波束宽度模糊带SAR主要性能指标-模糊特性距离模糊测绘带模糊带h波束宽度47SAR主要性能指标-模糊特性近距点回波时间:远距点回波时间:为满足测绘带内的单值测量,脉冲重复周期应满足:SAR主要性能指标-模糊特性近距点回波时间:远距点回波时间48SAR主要性能指标-模糊特性测绘带外的回波信号会造成距离模糊当下面条件成立时,距离模糊产生SAR主要性能指标-模糊特性测绘带外的回波信号会造成距离模49SAR主要性能指标-模糊特性方位模糊飞行方向模糊波束指向SAR主要性能指标-模糊特性方位模糊飞行方向模糊波束指向50SAR主要性能指标-模糊特性合成后的波束方向图:上式的函数形式具有周期重复特性,重复位置出现在:SAR主要性能指标-模糊特性合成后的波束方向图:上式的函数51SAR主要性能指标-模糊特性l=0.2;N=512;vs=300;Tr=1/100;d=vs*Tr;t=-1.5*pi/180:pi/(180*512):1.5*pi/180;a=sinc(2*N*pi*d.*sin(t)/l);b=sinc(2*pi*d.*sin(t)/l);c=a./b;plot(abs(c))SAR主要性能指标-模糊特性l=0.2;52SAR主要性能指标-模糊特性当n=1时,为第一对模糊波束位置:SAR主要性能指标-模糊特性当n=1时,为第一对模糊波束53SAR主要性能指标-模糊特性如果SAR天线实孔径尺寸为D,则其方向图:该方向图的零点位置:SAR主要性能指标-模糊特性如果SAR天线实孔径尺寸为D,54SAR主要性能指标-模糊特性要想模糊信号不产生影响,必须使:当n=1时,为第一零点位置:SAR主要性能指标-模糊特性要想模糊信号不产生影响,必须55SAR主要性能指标-模糊特性方位模糊的抑制SAR主要性能指标-模糊特性方位模糊的抑制56SAR系统参数选择SAR雷达方程脉冲重复频率的选择相位误差SAR系统参数选择SAR雷达方程57SAR系统参数选择-SAR雷达方程常规雷达方程:距离向脉冲压缩后,信噪比改善为:方位向压缩后,信噪比改善为:SAR系统参数选择-SAR雷达方程常规雷达方程:距离向脉冲58SAR系统参数选择-SAR雷达方程SAR雷达方程:其中,合成孔径时间:SAR系统参数选择-SAR雷达方程SAR雷达方程:其中,59SAR系统参数选择-SAR雷达方程SAR雷达方程:结论:(1)与距离的三次方成反比(2)与飞行速度成反比SAR系统参数选择-SAR雷达方程SAR雷达方程:结论:60SAR系统参数选择-SAR雷达方程当目标非分布目标时:则分布目标,SAR雷达方程:SAR系统参数选择-SAR雷达方程当目标非分布目标时:则分61SAR系统参数选择-脉冲重复频率脉冲重复频率间的选择:(1)方位模糊(2)距离模糊方位信号带宽:SAR系统参数选择-脉冲重复频率脉冲重复频率间的选择:方位62SAR系统参数选择-脉冲重复频率方位信号的采样定律:距离信号测量的单值条件:远距点回波时间:SAR系统参数选择-脉冲重复频率方位信号的采样定律:距离信63SAR系统参数选择-相位误差相位误差目标多普勒频率相位:SAR系统参数选择-相位误差相位误差目标多普勒频率相位:64SAR系统参数选择-相位误差造成多普勒频率相位误差的原因:(1)飞机姿态的变化(2)天线指向误差(3)飞机速度的变化(4)飞机位置的偏移SAR系统参数选择-相位误差造成多普勒频率相位误差的原因:65SAR系统参数选择-相位误差斜距的变化会影响多普勒信号的调频斜率:SAR系统参数选择-相位误差斜距的变化会影响多普勒信号的调66SAR系统空间几何关系星载系统的地心坐标系机载系统的地面惯性坐标系SAR系统空间几何关系星载系统的地心坐标系67星载SAR-地心坐标系卫星轨道设计波束指向计算地面坐标转换仿真结果星载SAR-地心坐标系卫星轨道设计68星载SAR-轨道设计星载SAR-轨道设计69星载SAR-轨道设计星载SAR-轨道设计70星载SAR-轨道设计星载SAR-轨道设计71星载SAR-轨道设计星载SAR-轨道设计72星载SAR-波束指向星载SAR-波束指向73星载SAR-地面坐标转换星载SAR-地面坐标转换74星载SAR-仿真实验星载SAR-仿真实验75星载SAR-地心坐标系星载SAR-地心坐标系76机载SAR-惯性坐标系机载SAR-惯性坐标系77机载SAR-仿真实验机载SAR测量定位系统软件机载SAR-仿真实验机载SAR测量定位系统软件78SAR成像模式Stripmap,Spotlight,Scan,ISAR(notpictured)SAR成像模式Stripmap,Spotlight,Sc79SAR成像模式Stripmap(条带式):最早的成像模式，1950’s低分辨率成像的最有效方法Spotlight(聚束式):在1970’s提出获得较高的分辨率一次飞行中，通过不同视角改变对同一区域成像SAR成像模式Stripmap(条带式):80SAR成像模式Scan(扫描模式):信号处理非常复杂InSAR(干涉SAR)获取地面高度信息,进行3D成像ISAR(逆SAR)雷达静止,目标运动SAR成像模式Scan(扫描模式):81SAR信号处理-条带式成像图像分辨率不高聚焦处理距离关系点目标提取:聚焦数据距离校正处理算法:匹配滤波Example:ReceivedrawstripmapdatafrompointtargetsSAR信号处理-条带式成像图像分辨率不高Example:R82SAR信号处理-条带式成像匹配滤波计算速度频域相乘方法时域卷积方法SAR信号处理-条带式成像匹配滤波83SAR信号处理-条带式成像运动补偿问题多普勒频率漂移问题数据采样距离向方位向SAR信号处理-条带式成像84SAR信号处理-条带式成像脉冲宽度(T)与带宽成反比带宽增加，距离分辨率提高线性调频信号脉冲重复周期(PRI)或频率(PRF)采样定理的限制脉冲重复频率增加，方位分辨率提高SAR信号处理-条带式成像85SAR信号处理-条带式成像距离采样满足采样定律方位采样(PRF)必须满足:Rfar=远距点,Rnear=近距点SAR信号处理-条带式成像距离采样86SAR使用的波段VHF/UHF125to950MHzCband5.3GHzXband7.5to10.2GHzKuband14to16GHzKaband32.6to37.0GHzSAR使用的波段VHF/UHF125to950MHz87SAR图像例美国加州洛杉矶的卫星雷达图像SAR图像例美国加州洛杉矶的卫星雷达图像88南极卫星雷达图像南极卫星雷达图像89军事目标的卫星雷达图像军事目标的卫星雷达图像90SAR的未来多频,多极化,可变视角,可变波束超高分辨率,多模式干涉合成孔径(InSAR)技术动目标检测与动目标成像技术小卫星雷达技术SAR校准技术SAR的未来多频,多极化,可变视角,可变波束91参考文献TonyFreeman,JetPropulsionLaboratory.WhatIsImagingRadar.

Fitch,J.P.SyntheticApertureRadar.Springer-Verlag,NewYork,1988.Soumekh,M.SyntheticApertureRadarSignalProcessing.Wiley,NewYork,1999.Carrara,W.G.,etal.SpotlightSyntheticApertureRadarSignalProcessingAlgorithms.ArtechHouse,Boston,1995.TheAlaskaSARFacility./参考文献TonyFreeman,JetPropulsi92SAR回波信号特性空间几何关系回波信号模型回波信号的特性SAR回波信号特性空间几何关系93SAR回波信号特性-空间几何关系SAR空间几何关系SAR回波信号特性-空间几何关系SAR空间几何关系94合成孔径雷达坐标系

假设被测目标为一理想点目标P，P点与航线的垂直斜距为Ro。我们建立航线和Ro所构成的坐标平面。设雷达天线在t=0时，位于坐标原点。在某一瞬时t，雷达天线的位置在Xa=Va*t。点目标P的位置在这个坐标系里是固定的，其坐标为(Xp,Ro)。SAR回波信号特性-空间几何关系合成孔径雷达坐标系假设被测目标为一理想点目95在t时刻，P与雷达天线的斜距为：一般情况下，上式可近似为：SAR回波信号特性-空间几何关系=在t时刻，P与雷达天线的斜距为：一般情况下，上式可近似为：S96

设发射信号为：则接收信号为：其中SAR回波信号特性-回波信号模型设发射信号为：则接收信号为：其中SAR回97则接收信号为：该信号的相位为：SAR回波信号特性-回波信号模型则接收信号为：该信号的相位为：SAR回波信号特性-回波信号模98发射信号的线性相位与距离有关的常数相位飞机运动产生的二次相位SAR回波信号特性-回波信号模型发射信号的线性相位与距离有关的常数相位飞机运动产生的二次相位99如果令Xo=V*to，Xp=V*t，则有将相位对时间求导数，即得回波信号的瞬时频率：SAR回波信号特性-回波信号的特性如果令Xo=V*to，Xp=V*t，则有将相位对时间求导数，100天线与目标相对运动引起的多普勒频移为：它随时间呈线性变化，可见回波信号是一种线性调频信号，其调频斜率为：SAR回波信号特性-回波信号的特性天线与目标相对运动引起的多普勒频移为：它随时间呈线性101以to为中心，在整个合成孔径时间内，多普勒频率的最大值出现在两个端点处，即：SAR回波信号特性-回波信号的特性以to为中心，在整个合成孔径时间内，多普勒频率的最大102回波多普勒频移得带宽为：SAR回波信号特性-回波信号的特性回波多普勒频移得带宽为：SAR回波信号特性-回波信号的特性103SAR成像处理算法处理流程距离迁移和聚焦深度距离迁移校正多普勒参数估计SAR成像处理算法处理流程104SAR成像处理算法-处理流程从信号处理角度，SAR的数字成像可以归结为一个解二维卷积的过程：

SAR信号的二维相关问题分解成距离向和方位向两个一维相关卷积：SAR成像处理算法-处理流程从信号处理角度，SA105图RD算法处理流程图图RD算法处理流程图106图SAR二维回波数据图SAR二维回波数据107图距离压缩后的二维数据图距离压缩后的二维数据108SAR成像处理算法-距离迁移和聚焦深度

对于不同的脉冲，经距离压缩后的点目标响应必然出现在不同的距离上，这就是距离迁移。由于距离迁移现象的存在，必须从不同的距离门中得到用于一次方位处理的数据。它们在数据阵中的曲线(距离迁移曲线)为:SAR成像处理算法-距离迁移和聚焦深度对于不同的脉109SAR成像处理算法-距离迁移和聚焦深度SAR成像处理算法-距离迁移和聚焦深度110SAR成像处理算法-距离迁移和聚焦深度其中:SAR成像处理算法-距离迁移和聚焦深度其中:111距离迁移是SAR处理中必然出现的现象，距离迁移为虽然距离迁移是SAR处理中必然出现的现象，但它的大小随系统参数不同而变化，并不总需要补偿。通常认为，如果最大距离迁移值不大于四分之一个距离分辨单元，则距离迁移不需要补偿，即：为方位分辨率SAR成像处理算法-距离迁移和聚焦深度距离迁移是SAR处理中必然出现的现象，距离迁移为虽然距离112

可以在多宽的距离间隔之内使用相同的方位滤波器，就是聚焦深度。如果在方位处理器中所使用的Ro不是目标点的真实距离，它的误差导致的fr的失配为一般认为在多普勒频带边缘由失配造成的相位差小于45度，则失配是可以忽略的。因此，聚焦深度准则为SAR成像处理算法-距离迁移和聚焦深度可以在多宽的距离间隔之内使用相同的方位滤波器，就是聚焦113SAR成像处理算法-距离迁移校正时域的距离迁移方程为：SAR成像处理算法-距离迁移校正时域的距离迁移方程为：114SAR成像处理算法-距离迁移校正多个点目标的距离迁移SAR成像处理算法-距离迁移校正多个点目标的距离迁移115SAR成像处理算法-距离迁移校正点目标的多普勒历程为：频域的距离迁移方程为：SAR成像处理算法-距离迁移校正点目标的多普勒历程为：频域的116SAR成像处理算法-距离迁移校正频域距离迁移SAR成像处理算法-距离迁移校正频域距离迁移117多普勒参数估计点目标回波信号为：其中，是多普勒中心频率是多普勒调频率多普勒参数估计点目标回波信号为：其中，是多普勒118多普勒参数估计点目标回波信号匹配滤波器应为点目标信号模型的共轭：可见通过参数和的估计，可以构造出匹配压缩函数。

多普勒参数估计点目标回波信号匹配滤波器应为点目标119多普勒参数估计

多普勒参数估计是指从雷达回波本身去提取多普勒参数的各种方法。其目的是获得以下两个参数的估计值：

是多普勒中心频率是多普勒调频率多普勒参数估计多普勒参数估计是指从雷达回波本身去120方位谱直接测量雷达回波的方位向频谱为对多条方位功率谱线进行平均，得到：若地面后向散射系数服从高斯分布，则：方位谱直接测量雷达回波的方位向频谱为对多条方位功率谱线进行平121我们可以得到：由此可以看出，方位功率谱与点目标的方位匹配压缩函数有直接的关系，而方位匹配压缩函数的形式由两个多普勒代估计参数决定，利用这一点可直接从回波的方位功率谱中提取多普勒参数。方位谱直接测量我们可以得到：由此可以看出，方位功率谱与点目标的122

方位谱峰测定法功率谱能量平衡法方位功率谱宽测定法方位谱直接测量方位谱峰测定法方位谱直接测量123

方位谱峰侧定法

SAR回波信号的方位功率谱受天线方位向方向图的调制，由于方位图的峰值为天线指向中心，因此功率谱峰值的位置就是多普勒中心频率的位置。这种方法的精度依赖于成像场景的均匀程度，越是均匀场景测量精度越高。一般SAR成像区域并非均匀场景，可对多条方位功率谱线进行平均来减少非均匀场景的起伏。但在场景变化很大时，其估计精度仍较差。方位谱峰侧定法124

功率谱能量平衡法在均匀场景中回波方位谱是关于多普勒中心频率对称的，如下图。

功率谱能量平衡法125当fDc，有一定偏差时，满足：合成孔径雷达(SAR)技术ppt课件126

方位功率谱宽测定法方位功率谱宽是与多普勒带宽有关的。在SAR信号有足够大的时间带宽积时，可以认为方位功率谱宽就是多普勒带宽。SAR信号的合成孔径时间T是确定的，因此可通过测量多普勒带宽求出多普勒调频率方位功率谱宽测定法127杂波锁定方法图SAR飞过两个孔径杂波锁定方法图SAR飞过两个孔径128将两个子孔径的图像能量进行比较，求出归一化能量差：然后由能量差确定多普勒中心频率：将两个子孔径的图像能量进行比较，求出归一化能量差：然后129自聚焦方法自聚焦方法利用多视子图像之间相关峰值位置求得多普勒调频率。子孔径相关依赖于方位时间或位置与多普勒频率之间的锁定关系：自聚焦方法自聚焦方法利用多视子图像之间相关峰值位130自聚焦方法点目标的多普勒历程为：则存在锁定关系：自聚焦方法点目标的多普勒历程为：则存在锁定关系：131自聚焦方法则存在锁定关系：自聚焦方法则存在锁定关系：132若存在两个子孔径，则：tt012fDcfDc2fDc1对应两个子孔径1和2，可以获得关于目标A的两幅图像，这两幅图像的中心频率分别是fDc1和fDc2A若存在两个子孔径，则：tt012fDcfDc2fDc1133利用两个子孔径，则存在：对应两幅图像，同一个目标在方位方向上的时间差应为：利用两个子孔径，则存在：对应两幅图像，同一个目标在134

如果成像时使用的多普勒调频斜率不等于真实的多普勒调频斜率，在补偿之后两幅图像之间仍会有一定的时间差：如果成像时使用的多普勒调频斜率不等于真实的多普勒135采用迭代方法求多普勒调频斜率：当迭代收敛后，利用直线拟合使：采用迭代方法求多普勒调频斜率：当迭代收敛后，利用直线136ChirpScaling成像算法CS算法的优点CS算法流图CS算法的原理ChirpScaling成像算法CS算法的优点137ChirpScaling成像算法成像精度高避免RD算法中大量的插值运算解决了二次距离压缩(SRC)问题ChirpScaling成像算法成像精度高138方位FFT距离FFT距离IFFT方位IFFTSAR原始数据变换线性调频尺度距离校正与压缩方位聚焦和剩余相位补偿聚焦图像输出方位FFT距离FFT距离IFFT方位IFFTSAR原始数据变139ChirpScaling算法的原理变换线性调频尺度原理SAR原始信号的描述变换线性调频尺度算法ChirpScaling算法的原理变换线性调频尺度原理140变换线性调频尺度原理*两个线性调频信号的乘积仍然是一个线性调频信号设有两个线性调频信号：则两个线性调频信号的乘积：变换线性调频尺度原理*两个线性调频信号的乘积仍然是一个线性调141变换线性调频尺度原理可见两个线性调频信号的乘积仍然是一线性调频信号，该调频信号的中心，调频斜率和中心相位分别为：变换线性调频尺度原理可见两个线性调频