18、SAR成像技术：从天线波束跟踪到双基地成像

SAR成像技术：从天线波束跟踪到双基地成像

1. 天线波束跟踪

在合成孔径雷达（SAR）图像模拟中，辐射和几何保真度都应尽可能保留。在辐射方面，计算被成像目标的散射场时，必须考虑方位天线角度。如图所示，$c$ 是中心方位位置，1 和 2 分别表示 SAR 在合成孔径过程中的初始和最终位置。对于任意天线指向方向，$\varPhi$ 测量单个足迹内覆盖目标区域的方位角，而 $\varPhi’$ 表示从天线波束中心到目标中心的方位角。在射线追踪中，需要处理被照射目标内的多条射线。

在圆形和聚束式 SAR 数据采集模式中，由于观测区域限于单个足迹，因此只涉及单个足迹。但条带式模式不同，它使用推扫式方法在方位方向获取更广泛的数据。为使模拟更真实，条带式模式需要进行修改。当 SAR 移动到任意方位位置时，方位天线扫描角受以下公式限制：
[
\theta_{i_{scan}} = \min(\theta_{i_{3dB}}, \theta_{i_{target}}), [azimuth, range]
]
其中，$\theta_{i_{3dB}}$ 和 $\theta_{i_{target}}$ 分别是天线 3dB 波束宽度和目标的覆盖角，计算散射场时需要对其进行估计。同时，$\theta_{i_{scan}}$ 也受斜视角度效应 $\theta_{sq}$ 的影响。同样，应沿斜距估计覆盖角，以便对任意大小的目标进行图像模拟。

2. 模拟示例

假设 SAR 系统沿 $y$ 方向移动，地面距离沿 $x$ 方向。那么，SAR 在远场距离 $R$ 处沿 $y$ 方向接收到的散射场可表示为：
[
E_s(R, t, \