合成孔徑雷達--成像與仿真

第1章 合成孔徑雷達概述 1
1.1　概述　1
1.1.1　合成孔徑雷達簡介　1
1.1.2　SAR成像機理　2
1.2　SAR成像發展現狀　7
1.2.1　慢速無人機載SAR成像　7
1.2.2　斜視模式SAR成像　8
1.2.3　低軌多模式SAR成像　8
1.2.4　彎曲軌跡高軌SAR成像　10
　1.3 本書的內容安排　10
參考文獻　11

第2章 SAR成像處理與運動補償算法綜述　13
2.1　概述　13
2.2　時域成像處理算法　15
2.2.1　BP算法原理　15
2.2.2　BP算法流程　16
2.3　波數域成像處理算法　17
2.3.1　RM算法流程　18
2.3.2　Stolt插值原理　19
2.4　頻域成像處理算法　20
2.4.1　RD算法　20
2.4.2　CS算法　22
2.5　極座標格式算法　27
2.5.1　PFA原理　27
2.5.2　PFA二維重採樣　28
2.6　多普勒中心頻率估計　29
2.6.1　基於能量均衡的多普勒中心頻率估計算法　30
2.6.2　基於時域相關的多普勒中心頻率估計算法　31
2.7　多普勒調頻率估計　32
2.7.1　對比度法　32
2.7.2　子視圖移法　33
2.8　高階相位誤差估計　34
2.8.1　基於子孔徑分割的高階相位誤差估計策略　34
2.8.2　相位梯度自聚焦　36
2.9　小結　37
參考文獻　38

第3章　機載SAR成像　40
3.1　概述　40
3.2　機載SAR回波模型　40
3.2.1　幾何模型　40
3.2.2　回波信號模型　41
3.3　慢速無人機載SAR成像處理　42
3.3.1　慢速無人機載SAR信號特性分析　42
3.3.2　慢速無人機載SAR運動誤差估計與成像處理　46
3.4　機載大前斜SAR成像處理　49
3.4.1　大前斜SAR信號特性分析　50
3.4.2　大前斜SAR成像處理算法　52
3.4.3　大前斜SAR多普勒參數估計　57
3.5　小結　62
參考文獻　62

第4章　低軌多模式SAR成像　64
4.1　概述　64
4.2　低軌SAR回波模型　64
4.2.1　低軌SAR幾何模型　64
4.2.2　低軌SAR信號模型　67
4.2.3　低軌SAR場景模型　68
4.3　條帶模式成像處理算法　68
4.3.1　條帶模式成像處理算法概述　68
4.3.2　條帶模式成像參數估計方法概述　69
4.3.3　基於CS的條帶模式成像處理算法　69
4.4　掃描模式成像處理算法　70
4.4.1　掃描模式成像處理算法概述　70
4.4.2　基於ECS的掃描模式成像處理算法　71
4.5　滑聚/聚束模式成像處理算法　72
4.5.1　滑聚/聚束模式成像處理算法概述　72
4.5.2　基於兩步去斜的滑聚/聚束模式成像處理算法　73
4.6　多通道條帶模式成像處理算法　74
4.6.1　多通道SAR信號模型及多普勒模糊現象　74
4.6.2　基於逆濾波的多通道條帶模式成像處理算法　78
4.7　TOPS模式成像處理算法　78
4.7.1　TOPS模式成像處理算法概述　78
4.7.2　基於改進SPECAN的全孔徑成像處理算法　80
4.7.3　基於CS的子孔徑成像處理算法　84
4.8　高效成像處理算法　88
4.8.1　基於二維聚焦深度的相位因數區域更新處理　88
4.8.2　二維聚焦處理對成像品質影響分析　91
4.9　小結　96
參考文獻　96

第5章　高軌SAR成像　98
5.1　概述　98
5.2　高軌SAR特性分析　98
5.2.1　基於曲率圓的高軌SAR運動模型　99
5.2.2　基於曲率圓運動模型的高軌SAR特性分析　102
5.3　高軌SAR陸地場景成像處理算法　108
5.3.1　高軌SAR高精度回波信號建模　108
5.3.2　基於多項式補償的NCS成像處理算法　113
5.4　高軌SAR海面動目標成像處理算法　116
5.4.1　高軌SAR海面動目標精確信號模型　117
5.4.2　基於級聯GRFT的海面動目標成像處理算法　118
5.5　非理想因素對高軌SAR成像影響的分析　122
5.5.1　天線振動影響分析　122
5.5.2　軌道攝動影響分析　126
5.5.3　電波非理想傳輸影響分析　127
5.6　小結　131
參考文獻　131

第6章　新體制SAR成像處理技術　134
6.1　概述　134
6.2　順軌多通道SAR動目標檢測處理　134
6.2.1　基於DPCA的動目標檢測　135
6.2.2　基於ATI的動目標檢測　138
6.3　交軌多通道干涉SAR處理　138
6.3.1　單星雙通道干涉SAR處理　139
6.3.2　雙星編隊干涉SAR處理　150
6.3.3　多航過干涉InSAR處理　150
6.4　多頻多極化干涉SAR處理　151
6.4.1　多頻InSAR高程重建方法　151
6.4.2　多極化InSAR樹高反演方法　155
6.5　參數化SAR成像處理　159
6.5.1　SAR圖像邊緣不連續成因分析　160
6.5.2　基於雙側觀測的參數化SAR成像處理算法　162
6.6　小結　166
參考文獻　166

第7章　典型陸海地物的SAR數據模擬　171
7.1　概述　171
7.2　SAR數據全鏈路模擬　172
7.3　典型陸表地物散射模型　172
7.3.1　森林散射模型　172
7.3.2　水體散射模型　180
7.3.3　農田散射模型　183
7.4　海面場景散射模型　186
7.4.1　海浪波面模擬　186
7.4.2　海浪後向散射建模　189
7.5　SAR回波數據模擬方法　193
7.5.1　回波數據時域模擬方法　193
7.5.2　回波數據頻域模擬方法　194
7.5.3　運算量對比　196
7.6　SAR數據模擬逼真性評估　197
7.6.1　SAR實測數據和模擬數據的相似度對比　197
7.6.2　SAR圖像特性驗證　197
7.7　小結　198
參考文獻　198

名詞索引　201
附錄　彩色圖　203

丁澤剛博士，北京理工大學信息與電子學院長聘教授、博士生導師、雷達技術研究所副所長。2020年獲批國家級人才項目，2019年入選國家“萬人計畫”青年拔尖人才，現任北京電子學會雷達專委會副主任委員、《航空學報》青年編委、IEEE高級會員。長期從事合成孔徑雷達成像、天文雷達探測與成像等科研工作；主持國家重點研發計畫、國家自然科學基金重點項目、“863”計畫等20余項科研項目。已發表SCI檢索學術論文60餘篇，以第一/第二發明人獲授權發明專利40余項。
 
張天意博士，北京理工大學信息與電子學院博士後，主要研究方向為合成孔徑雷達與逆合成孔徑雷達成像、天文雷達探測與成像。主持中國博士後科學基金特別資助(站前)項目1項、中國博士後科學基金面上資助專案1項和CAST創新基金項目1項，參與國家重點研發計畫、國家自然科學基金等科研項目。
 
龍騰博士，北京理工大學校長、黨委副書記，信息與通信工程學科教授、博士生導師。研究方向為新體制雷達與即時信息處理。中國工程院院士、中國電子學會會士、俄羅斯工程院外籍院士、國際宇航科學院通訊院士、IEEE Fellow、IETFellow。擔任國務院學位委員會第七、第八屆學科評議組成員，中國指揮與控制學會副理事長，中國電子學會常務理事，中國儀器儀錶學會常務理事，中國電子學會、中國儀器儀錶學會信號處理分會等主任委員。出版學術著作3部，發表SCI檢索論文130餘篇，牽頭授權發明專利50余項，獲國家技術發明獎二等獎2項、國防技術發明獎特等獎1項(均排名第一)。