第四章雷达成像原理优秀PPT.ppt

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1、第四章雷达成像原理第一页，本课件共有32页微波辐射与雷达遥感基础微波辐射与雷达遥感基础微波辐射与雷达遥感基础微波辐射与雷达遥感基础1.1.1.1.人工发射的探测波束人工发射的探测波束人工发射的探测波束人工发射的探测波束Radar Radar Radar Radar 雷达雷达雷达雷达 微波微波微波微波Lidar Lidar Lidar Lidar 激光激光激光激光 紫外紫外紫外紫外-可见可见可见可见红外红外红外红外微波微波微波微波Sonar Sonar Sonar Sonar 声纳声纳声纳声纳 2.2.2.2.波谱特征波谱特征波谱特征波谱特征 发射性好发射性好发射性好发射性好 波束窄波束窄波束窄

2、波束窄 方向性好方向性好方向性好方向性好 受大受大受大受大地电磁辐射影响小地电磁辐射影响小地电磁辐射影响小地电磁辐射影响小 可以穿透大气层，具可以穿透大气层，具可以穿透大气层，具可以穿透大气层，具全天候工作能力全天候工作能力全天候工作能力全天候工作能力 对地表具一定的穿透力对地表具一定的穿透力对地表具一定的穿透力对地表具一定的穿透力第二页，本课件共有32页（22）微波波谱）微波波谱波段波段波长波长(cm)cm)常用波段常用波段K K1.13-1.671.13-1.67KaKa1.67-2.421.67-2.422.15-2.22.15-2.2cm(cm(高度计）高度计）2.052.05cm c

3、m（散射计）散射计）X X2.42-3.662.42-3.663 3cm SARcm SAR成像雷达成像雷达GG3.66-5.133.66-5.13CC5.13-7.395.13-7.396.76.7cm SARcm SAR成像雷达成像雷达S S7.39-11.527.39-11.521010cm SARcm SAR成像雷达成像雷达LsLs11.52-17.6311.52-17.63L L17.63-26.7617.63-26.76 23.523.5cm SARcm SAR成像雷达成像雷达第三页，本课件共有32页（3）雷达的结构）雷达的结构发射机发射机转换开关监视器监视器接受机接受机天线天线第

4、四页，本课件共有32页雷达数据成像真实孔径雷达：侧视雷达向侧面发射一束脉冲，地物的反射回波，由天线收集，记录。合成孔径雷达：利用一个小天线作为单个辐射单元，沿一直线方向不断移动，在移动中选择若干位置发射信号，接收相应的发射位置的回波信号，存贮接收信号的振幅和相位。第五页，本课件共有32页雷达数据成像合成孔径雷达：在不同位置接收同一地物的回波信号。目标目标真实孔径雷达：在同位置接收目标的回波信号。第六页，本课件共有32页真实孔径侧视雷达真实孔径侧视雷达真实孔径侧视雷达真实孔径侧视雷达天线特性天线特性天线特性天线特性发射与接收发射与接收发射与接收发射与接收发射与接收发射与接收脉冲信号与处理脉冲信号

5、与处理脉冲信号与处理脉冲信号与处理脉冲信号与处理脉冲信号与处理影响信号强度的主要因素影响信号强度的主要因素影响信号强度的主要因素影响信号强度的主要因素影响信号强度的主要因素影响信号强度的主要因素 地物特性、形状、坡向、地表粗造度地物特性、形状、坡向、地表粗造度地物特性、形状、坡向、地表粗造度地物特性、形状、坡向、地表粗造度距离分辨力距离分辨力距离分辨力距离分辨力距离分辨力距离分辨力脉冲发射方向上能分辨两个目标的脉冲发射方向上能分辨两个目标的脉冲发射方向上能分辨两个目标的脉冲发射方向上能分辨两个目标的最小距离最小距离最小距离最小距离 Rr=Rr=c/2*secc/2*sec （-脉冲宽度脉冲宽度

6、脉冲宽度 -俯角）俯角）俯角）俯角）俯角）俯角）方位分辨力方位分辨力方位分辨力-相邻两波束间能分辨两目标的最小距相邻两波束间能分辨两目标的最小距相邻两波束间能分辨两目标的最小距离离离 R R R =RRR （-波辫角波辫角波辫角 R-R-R-斜距）斜距）斜距）第七页，本课件共有32页t第八页，本课件共有32页合成孔径侧视雷达合成孔径侧视雷达工作过程工作过程2 2kmkmR 4 4mmR R400km400km8 8mmLs 2kmLs 2kmV V =4=4cmcm第九页，本课件共有32页方位分辨率方位分辨率方位分辨率方位分辨率按真实孔径计算：按真实孔径计算：R R =R=R=/d*R/d*R

7、 有：有：有：有：0.04/8*400000=20000.04/8*400000=20000.04/8*400000=20000.04/8*400000=2000mm按合成孔径计算：按合成孔径计算：按合成孔径计算：按合成孔径计算：Rs=Rs=Rs=Rs=/Ls*R/Ls*R/Ls*R/Ls*R Ls=R Ls=R Ls=R Ls=R =/d*R /d*R /d*R /d*R 则有：则有：RS=d=8mRS=d=8m 由于是双程位移由于是双程位移由于是双程位移由于是双程位移 则有：则有：则有：则有：RS=d/2=4mRS=d/2=4mRS=d/2=4mRS=d/2=4m第十页，本课件共有32页水

8、平极化和垂直极化水平极化：电磁波的电场矢量与入射面垂直水平极化：电磁波的电场矢量与入射面垂直水平极化：电磁波的电场矢量与入射面垂直水平极化：电磁波的电场矢量与入射面垂直(入射波与目标表面入射波入射波与目标表面入射波入射波与目标表面入射波入射波与目标表面入射波处的法线所组成的平面处的法线所组成的平面处的法线所组成的平面处的法线所组成的平面)垂直极化：电磁波的电场矢量与入射面平行垂直极化：电磁波的电场矢量与入射面平行垂直极化：电磁波的电场矢量与入射面平行垂直极化：电磁波的电场矢量与入射面平行极化方式对目标回波强度影响很大极化方式对目标回波强度影响很大极化方式对目标回波强度影响很大极化方式对目标回波

9、强度影响很大第十一页，本课件共有32页北极微波扫描图象北极微波扫描图象北极微波扫描图象北极微波扫描图象北极微波扫描图象北极微波扫描图象 色调色调色调色调色调色调-白色白色白色白色白色白色-0-0-0-0-0-0K KK K K K深红色深红色深红色深红色深红色深红色-312-312-312-312-312-312K KK K K K第十二页，本课件共有32页侧视雷达图象侧视雷达图象加拿大加拿大Radarsat航天飞机航天飞机sic-x第十三页，本课件共有32页第十四页，本课件共有32页渤海湾渤海湾渤海湾渤海湾SIRSIRSIRSIR图像图像图像图像渤海湾渤海湾渤海湾渤海湾SIRSIRSIRSI

10、R图像图像图像图像第十五页，本课件共有32页第十六页，本课件共有32页渤海湾渤海湾渤海湾渤海湾SIRSIRSIRSIR图像图像图像图像第十七页，本课件共有32页第十八页，本课件共有32页渤海湾渤海湾渤海湾渤海湾SIRSIRSIRSIR图像图像图像图像道路、村庄、土地利用道路、村庄、土地利用第十九页，本课件共有32页第二十页，本课件共有32页干涉雷达与立体成像干涉雷达与立体成像干涉雷达与立体成像干涉雷达与立体成像干涉雷达（INSAR)差分干涉雷达与DEM数据立体成像 精度=波长量级应用领域：地形-地壳-火山-。第二十一页，本课件共有32页信号路径差r=r2-r1=BIIr2r2B视线向分量视线向

11、分量视线向分量视线向分量视线向分量视线向分量 随着目标的高度变化随着目标的高度变化随着目标的高度变化随着目标的高度变化随着目标的高度变化随着目标的高度变化H第二十二页，本课件共有32页干涉纹图亮度-第二十三页，本课件共有32页相位相干图相位相干图-亮度亮度0-1第二十四页，本课件共有32页SIR-C INSARSIR-C INSARSIR-C INSARSIR-C INSARDEMDEMDEMDEM数据数据数据数据第二十五页，本课件共有32页奋进号发回的堪斯加奋进号发回的堪斯加奋进号发回的堪斯加奋进号发回的堪斯加奋进号发回的堪斯加奋进号发回的堪斯加DEMDEMDEMDEMDEMDEM立体图象立

12、体图象立体图象立体图象立体图象立体图象第二十六页，本课件共有32页常用雷达卫星系统第二十七页，本课件共有32页RADASAT第二十八页，本课件共有32页RADARSAT-2第二十九页，本课件共有32页ERSENVISAT由欧洲空间局（ESA）控制，提供第一幅商业用途的微波雷达数据的ERS卫星，ERS-1和2分别于1991年7月1995年4月发射。第三十页，本课件共有32页非成像传感器微波散射计：测量地物表面（体积）的散射或反射特性，用于研究极化和波长变化对目标散射特征的影响。雷达高度计：根据往返双程的时延，测量计算到目标距雷达高度计：根据往返双程的时延，测量计算到目标距离。离。无线电地下探测器

13、：测量地下及其分界的装置。煤无线电地下探测器：测量地下及其分界的装置。煤层探测仪层探测仪第三十一页，本课件共有32页全天候遥感模式：全天候遥感模式：白昼、阴天、天雾、雨天环境下的遥感白昼、阴天、天雾、雨天环境下的遥感白昼、阴天、天雾、雨天环境下的遥感白昼、阴天、天雾、雨天环境下的遥感 智能传感器智能传感器智能传感器智能传感器多多多多种种种种传传传传感感感感器器器器、多多多多级级级级分分分分辨辨辨辨率率率率、多多多多谱谱谱谱段段段段和和和和多多多多时时时时相相相相为为为为一一一一体体体体，并并并并与与与与GPSGPSGPSGPS相干激光测高及激光断面扫描技术相集成，形成。相干激光测高及激光断面扫

14、描技术相集成，形成。相干激光测高及激光断面扫描技术相集成，形成。相干激光测高及激光断面扫描技术相集成，形成。雷达干涉测量技术（雷达干涉测量技术（雷达干涉测量技术（雷达干涉测量技术（INSARINSARINSARINSAR）提供大范围内的提供大范围内的提供大范围内的提供大范围内的DEMDEMDEMDEM（数字高程模型）数字高程模型）数字高程模型）数字高程模型）差差差差分分分分干干干干涉涉涉涉雷雷雷雷达达达达技技技技术术术术（D-INSARD-INSARD-INSARD-INSAR）用用用用来来来来监监监监测测测测地地地地表表表表的的的的水水水水平平平平和垂直移动和垂直移动和垂直移动和垂直移动土地利用状况的变化土地利用状况的变化土地利用状况的变化土地利用状况的变化精度可达到精度可达到3 3mmmm（近程）近程）近程）近程）9 9 9 9cmcmcmcm（远程）远程）远程）远程）利利用用ERSERSERSERSll ll和和ERSERSERSERS2 2 2 2的的的的重重重重复复复复轨轨轨轨道道道道数数数数据据据据，导导导导出出出出5 5 5 5cmcm最最佳精度的佳精度的DEMDEMDEMDEM数据数据数据数据差差分分干干涉涉雷雷达达测测定定相相对对位位移移量量可可达达到到厘厘米米-毫毫米米级级精度。精度。第三十二页，本课件共有32页