雷达成像原理（Word完整版） 第一章 雷达基础知识 5 1．1雷达的定义 5 1．2雷达简史 5 1．3电磁波 5 1.4脉冲 8 1.5分贝值表示方法 9 1.6天线 10 1 .7雷达散射截面 12 2．1傅立叶变换 14 2．2雷达硬件组成 15 2．2．1振荡器 15 2．2．2波形产生 15 2．2．3混频器 16 2．2．4调制 16 2．2．5发射机 16 2．2．6波导 16 2．2．7双工器 17 2．2．8天线 17 2．2．9限幅器 17 2．2．10低噪放大器 18 2．2．11系统噪声 18 2．2．12解调 19 2．2．13正交混频 20 2．2．14 A/D转换器 21 2.3天线 22 2.3.1天线的概述 23 2．3． 2方向性函数 24 2.3.3天线增益 27 2．3．4天线口面上辐射场的渐变处理 28 2．3．5余割平方天线 29 2．4相控阵天线 30 2．4．1一维线阵列天线 31 2．4．2二维相控阵 33 第三章 外部环境对雷达系统的干扰 34 3.1雷达散射截面（RCS） 34 3.1.1简单目标的RCS 34 3.1.1.1理想导体球 35 3.1.1.2平板 36 3.1.1.3角反射器 36 3.1.1.4 Luneburg透镜 37 3.1.2 复杂目标的RCS 38 3.1.3计算RCS的方法 38 3.1.4极化因素 38 3.1.4.1 极化散射矩阵 38 3.1.4.2 简单目标的极化散射矩阵 39 3.1.4.3 更一般的极化基 40 3.2 传播与杂波 41 3.2.1 雷达波在大气中的折射 41 3.2.2 地表弯曲效应 42 3.2.3雷达波在空气中的衰减 43 3.2.4雷达波在雨水中的衰减 43 3.2.5雷达波在地表的反射 43 3.2.6 多路效应 44 3.2.7 表面杂波反射 45 3.2.8 降水引起的雷达反向散射 46 3.3 外部噪音 46 第四章：基本雷达信号处理 50 4.1 从噪声和杂波中间测回波信号 50 4.1.1检测器特点 50 4.1.2检测的基本理论 50 4.1.3噪声中检测无波动目标 52 4.1.3.1：已知相位的单脉冲的相参检测 52 4.1.3.2单脉冲包络检测 52 4.1.3.3 n个脉冲的相参积分： 52 4.1.3.4 n个非相参脉冲的积分变换损失： 53 4.1.4 施威林情形 53 4.1.4.2 波动损失 53 4.1.5：噪声中目标检测小结： 54 4.1.6:次积分：无振动目标 54 4.1.7目标 55 4.2 雷达波形 55 4.2.1总的雷达信号 55 4.2.2 匹配滤波器 56 4.2.3：匹配滤波器对于延迟，多谱勒平移、信号的响应， 58 4.2.4 雷达模糊函数 58 4.2.5 例1：一个单脉冲；距离和速度分辨率 60 4.2.6 例2：线性频率调制脉冲；脉冲压缩 61 4.2.7 例3：相关脉冲序列：在距离和速度上的分辨率和模糊度 62 4.2.7.1 单脉冲串 63 4.2.7.2 线性调频脉冲串 64 4.2.7.3其它脉冲序列 65 4.2.8 相差处理间隔 66 4.2.9 CPI的例子,求解雷达方程 66 4.3 雷达测量精确度 67 4.3.1单脉冲 67 4.3.2 卡尔曼绕界限 67 4.3.2.1在频率上得卡尔曼-绕界限 68 4.3.2.2延迟上的卡尔曼绕界限 69 4.3.2.3角度上的卡尔曼--绕界限 69 4.3.2.4卡尔曼-绕界限的例子。 70 4.3.2.5总结： 71 第六章 成像雷达简介 72 6.1 距离—速度压缩 72 6.2 旋转目标：逆合成孔径雷达 72 6.3 逆合成孔径雷达用于大范围目标 75 6.4 点扩展函数 76 6.5 标准二维逆合成孔径雷达：小角度 77 6.6 二维逆合成孔径雷达：大角度 80 6.7三维逆合成孔径雷达 81 6.8 波数空间与极化设计方法 81 6.9 ISAR注释 82 6.10 ISAR的其他情况 83 6.11近场ISAR 84 6.12变化情况未知的目标及旋转 85 第七章 合成孔径雷达 89 7.1SAR 89 7.1.1 SAR模型 90 7.1.2距离和速度等值线 91 7.1.3动态补偿 91 7.1.4斜面或平面 92 7.1.5SAR对脉冲重复频率的要求 92 7.1.6距离转移 93 7.2SAR波形及处理 94 7.2.1快时处理 94 7.2.1.1SAR中的线性调频（LFM） 94 7.2.1.2非线性调频处理 95 7.2.1.3非畸变过程 96 7.2.1.4LFM脊态 98 7.2.2慢时（slow time）处理 98 7.3SAR成像质量 99 7.3.1脉冲响应 99 7.3.2信噪比（SNR） 99 7.3.3合成旁瓣比率 100 7.3.4倍增噪声比率（MNR） 100 7.3.5SAR的对比和光学成像 101 7.4SAR关键参数概述 102 7.5特殊SAR应用 102 7.5.1运动目标 102 7.5.2振动目标 103 7.5.3.1影像（Shadows） 104 7.5.3.2滞后 104 7.5.3.3立体 105 7.5.3.4干涉合成孔径雷达（IFSAR） 105 7.5.4前瞻SAR 107 7.5.5植被穿透SAR（FPSAR） 107 7.5.6极化SAR 108 7.5.7隔行扫描SAR/ISAR模式 108 7.5.7.1灵活波束搜索SAR 109 7.5.7.2隔行扫描搜索和集束模式 110 7.5.7.3灵活波束集束SAR 111 7.5.7.4其他灵活波束实例 111 第八章 SAR/ISAR 数字成像 113 8.1 数字图像构造（信号处理） 113 8.1.1 使成像和复成像 113 8.1.2 离散付立叶变换 114 8.1.3 补零 114 8.1.4 数字SAR/ISAR图像形成 115 8.1.5 点扩展方程 115 8.1.6 距离窗 116 8.2 数字成像的增强（图像处理） 118 8.2.1 超分辨力和旁瓣降低技术导论 118 8.2.2 DFT(FFT)处理 119 8.2.3 周期图 120 8.2.4 最小方差方法 120 8.2.5 高分辨力向量图 121 8.2.6 自适应旁瓣抑制 121 8.2.7 空间变量变迹法 122 8.2.8 超级SVA 123 8.2.9 其他频谱估计技术和应用 124 8.2.10 举例的结果 124 2方向性函数 24 2.3.3天线增益 27 2．3．4天线口面上辐射场的渐变处理 28 2．3．5余割平方天线 29 2．4相控阵天线 30 2．4．1一维线阵列天线 31 2．4．2二维相控阵 33 第三章 外部环境对雷达系统的干扰 34 3.1雷达散射截面（RCS） 34 3.1.1简单目标的RCS 34 3.1.1.1理想导体球 35 3.1.1.2平板 36 3.1.1.3角反射器 36 3.1.1.4 Luneburg透镜 37 3.1.2 复杂目标的RCS 38 3.1.3计算RCS的方法 38 3.1.4极化因素 38 3.1.4.1 极化散射矩阵 38 3.1.4.2 简单目标的极化散射矩阵 39 3.1.4.3 更一般的极化基 40 3.2 传播与杂波 41 3.2.1 雷达波在大气中的折射 41 3.2.2 地表弯曲效应 42 3.2.3雷达波在空气中的衰减 43 3.2.4雷达波在雨水中的衰减 43 3.2.5雷达波在地表的反射 43 3.2.6 多路效应 44 3.2.7 表面杂波反射 45 3.2.8 降水引起的雷达反向散射 46 3.3 外部噪音 46 第四章：基本雷达信号处理 50 4.1 从噪声和杂波中间测回波信号 50 4.1.1检测器特点 50 4.1.2检测的基本理论 50 4.1.3噪声中检测无波动目标 52 4.1.3.1：已知相位的单脉冲的相参检测 52 4.1.3.2单脉冲包络检测 52 4.1.3.3 n个脉冲的相参积分： 52 4.1.3.4 n个非相参脉冲的积分变换损失： 53 4.1.4 施威林情形 53 4.1.4.2 波动损失 53 4.1.5：噪声中目标检测小结： 54 4.1.6:次积分：无振动目标 54 4.1.7目标 55 4.2 雷达波形 55 4.2.1总的雷达信号 55 4.2.2 匹配滤波器 56 4.2.3：匹配滤波器对于延迟，多谱勒平移、信号的响应， 58 4.2.4 雷达模糊函数 58 4.2.5 例1：一个单脉冲；距离和速度分辨率 60 4.2.6 例2：线性频率调制脉冲；脉冲压缩 61 4.2.7 例3：相关脉冲序列：在距离和速度上的分辨率和模糊度 62 4.2.7.1 单脉冲串 63 4.2.7.2 线性调频脉冲串 64 4.2.7.3其它脉冲序列 65 4.2.8 相差处理间隔 66 4.2.9 CPI的例子,求解雷达方程 66 4.3 雷达测量精确度 67 4.3.1单脉冲 67 4.3.2 卡尔曼绕界限 67 4.3.2.1在频率上得卡尔曼-绕界限 68 4.3.2.2延迟上的卡尔曼绕界限 69 4.3.2.3角度上的卡尔曼--绕界限 69 4.3.2.4卡尔曼-绕界限的例子。 70 4.3.2.5总结： 71 第六章 成像雷达简介 72 6.1 距离—速度压缩 72 6.2 旋转目标：逆合成孔径雷达 72 6.3 逆合成孔径雷达用于大范围目标 75 6.4 点扩展函数 76 6.5 标准二维逆合成孔径雷达：小角度 77 6.6 二维逆合成孔径雷达：大角度 80 6.7三维逆合成孔径雷达 81 6.8 波数空间与极化设计方法 81 6.9 ISAR注释 82 6.10 ISAR的其他情况 83 6.11近场ISAR 84 6.12变化情况未知的目标及旋转 85 第七章 合成孔径雷达 89 7.1SAR 89 7.1.1 SAR模型 90 7.1.2距离和速度等值线 91 7.1.3动态补偿 91 7.1.4斜面或平面 92 7.1.5SAR对脉冲重复频率的要求 92 7.1.6距离转移 93 7.2SAR波形及处理 94 7.2.1快时处理 94 7.2.1.1SAR中的线性调频（LFM） 94 7.2.1.2非线性调频处理 95 7.2.1.3非畸变过程 96 7.2.1.4LFM脊态 98 7.2.2慢时（slow time）处理 98 7.3SAR成像质量 99 7.3.1脉冲响应 99 7.3.2信噪比（SNR） 99 7.3.3合成旁瓣比率 100 7.3.4倍增噪声比率（MNR） 100 7.3.5SAR的对比和光学成像 101 7.4SAR关键参数概述 102 7.5特殊SAR应用 102 7.5.1运动目标 102 7.5.2振动目标 103 7.5.3.1影像（Shadows） 104 7.5.3.2滞后 104 7.5.3.3立体 105 7.5.3.4干涉合成孔径雷达（IFSAR） 105 7.5.4前瞻SAR 107 7.5.5植被穿透SAR（FPSAR） 107 7.5.6极化SAR 108 7.5.7隔行扫描SAR/ISAR模式 108 7.5.7.1灵活波束搜索SAR 109 7.5.7.2隔行扫描搜索和集束模式 110 7.5.7.3灵活波束集束SAR 111 7.5.7.4其他灵活波束实例 111 第八章 SAR/ISAR 数字成像 113 8.1 数字图像构造（信号处理） 113 8.1.1 使成像和复成像 113 8.1.2 离散付立叶变换 114 8.1.3 补零 114 8.1.4 数字SAR/ISAR图像形成 115 8.1.5 点扩展方程 115 8.1.6 距离窗 116 8.2 数字成像的增强（图像处理） 118 8.2.1 超分辨力和旁瓣降低技术导论 118 8.2.2 DFT(FFT)处理 119 8.2.3 周期图 120 8.2.4 最小方差方法 120 8.2.5 高分辨力向量图 121 8.2.6 自适应旁瓣抑制 121 8.2.7 空间变量变迹法 122 8.2.8 超级SVA 123 8.2.9 其他频谱估计技术和应用 124 8.2.10 举例的结果 124