SAR成像之点目标仿真（一）—— 数学模型

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分类专栏： 雷达导论高级篇之SAR成像专题 文章标签： SAR 合成孔径雷达
于 2021-12-16 15:11:53 首次发布
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本文介绍了SAR成像中点目标的数学模型，包括正侧视条带SAR的空间几何关系、斜距公式及SAR回波信号的数学模型。探讨了雷达回波的一维和二维数学表达式，并简述了RADARSAT-1卫星及其搭载的合成孔径雷达技术。

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SAR成像专栏目录

本文目录

1. 正侧视条带SAR空间几何关系

1.1 斜距公式

2. SAR回波信号的数学模型

2.1 SAR的发射信号公式

2.2 雷达回波信号的一维数学公式

2.3 雷达回波信号的二维数学公式

3. RADARSAT-1卫星简介

前提：

  • 不考虑大气、电离层等环境因素；
  • 在脉冲持续时间内雷达到目标的距离是恒定的；
  • 正侧视；
  • 理想点目标。

1. 正侧视条带SAR空间几何关系

正侧视表示SAR波束中心和SAR平台运动方向垂直，如下图所示，选取之间坐标系XYZ为参考坐标系，XOY平面为地平面；SAR平台距地平面高H，并沿X轴正向以速度v匀速飞行。

在这里插入图片描述

这里我们先假设是理想机载SAR成像情况，则图33-1中的V=V_B（星载SAR成像时V大于VB）。

我们在图33-1的基础上加入：

  • 平台P点，为SAR平台的位置矢量，设其坐标为(x,y,z)，代入数值为(x, 0, H)；
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最后，通过Matlab仿真实验，验证了算法的有效性，并分析了影响成像质量的关键因素，如采样率、脉冲重复频率（PRF）以及目标的运动特性等。未来的研究方向可以集中在算法的改进和优化上，例如研究更先进的运动补偿算法、提高抗干扰能力以及开发更鲁棒的成像算法，以适应更复杂和更具挑战性的应用场景。因此，通过对回波信号进行距离-多普勒处理，即先在距离向进行压缩处理，然后在方位向进行多普勒频移的补偿和处理，可以同时获取目标的距离和方位信息，实现二维成像。回波信号的模型考虑了目标的距离、速度以及雷达信号的传播延迟。
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