内容简介
     《合成孔径雷达设计技术》针对合成孔径雷达的宽带特性及与装载平台密切关系的特点,从宽带信号的产生、放大,天线辐射、接收,运动补偿、处理和情报生成等角度,完整描述合成孔径雷达系统各部分的基本原理、理论基础、核心要素及工程实现关键点等内容。并针对卫星、飞机、导弹等装载平台的特点进行合成孔径雷达机、电、热特性分析。     
内页插图
          目录
   第1章 绪论
1.1 概述
1.2 发展现状与应用
1.2.1 星载SAR
1.2.2 机载SAR
1.2.3 弹载SAR
1.2.4 地基SAR
1.2.5 SAR应用
1.3 特点与新技术
1.3.1 SAR特点
1.3.2 数字阵列技术
1.3.3 MIMO技术
1.3.4 微波光子技术
1.3.5 微型化技术
参考文献
第2章 合成孔径雷达总体
2.1 概述
2.2 基本原理
2.2.1 实孔径与合成孔径
2.2.2 回波信号
2.2.3 聚焦和非聚焦处理
2.2.4 相干信号积累
2.3 雷达方程
2.3.1 常规雷达方程
2.3.2 SAR方程
2.4 雷达系统参数
2.4.1 频率与极化
2.4.2 天线与通道数
2.4.3 天线尺寸
2.4.4 分辨率与观测带
2.4.5 脉冲重复频率
2.4.6 模糊度
2.4.7 波位设计
2.5 成像工作模式
2.5.1 条带模式
2.5.2 扫描模式
2.5.3 聚束模式
2.5.4 滑动聚束模式
2.5.5 马赛克模式
2.5.6 TOPS模式
2.6 动目标工作模式
2.6.1 地面动目标检测模式
2.6.2 海面动目标检测模式
2.6.3 空中动目标检测模式
2.7 SAR总体设计关键要素
2.7.1 天线罩
2.7.2 系统高效率
2.7.3 热设计
2.7.4 运动误差测量与补偿
2.7.5 成像实时性
参考文献
第3章 天线系统
3.1 概述
3.2 天线设计分析
3.2.1 基本参数
3.2.2 天线口径尺寸
3.2.3 扫描特性
3.2.4 内定标
3.3 天线阵列分析
3.3.1 阵列结构
3.3.2 平面阵列
3.3.3 宽带阵列
3.3.4 阵列互耦
3.3.5 阵列误差
3.4 天线辐射单元
3.4.1 微带贴片天线
3.4.2 偶极子天线
3.4.3 波导裂缝天线
3.5 机载天线结构
3.5.1 机载天线环境条件
3.5.2 机载天线结构设计
3.6 星载天线结构
3.6.1 星载天线环境要求
3.6.2 天线结构与机构设计
参考文献
第4章 发射系统
4.1 概述
4.2 基本要求
4.2.1 幅相精度
4.2.2 幅相一致性
4.2.3 阵面适装性
4.2.4 可靠性
4.3 基本功能
4.3.1 T/R组件分类
4.3.2 典型T/R组件
4.4 T/R组件设计
4.4.1 电信设计
4.4.2 结构设计
4.4.3 电磁兼容
4.4.4 环境适应性
4.5 T/R组件器件
4.5.1 放大器件
4.5.2 微波控制器件
4.5.3 波束及时序控制器件
4.6 T/R组件制造
4.6.1 壳体
4.6.2 基板
4.6.3 微组装
4.6.4 密封
4.6.5 测试与调试
参考文献
第5章 接收系统
5.1 概述
5.1.1 接收机分类
5.1.2 基本参数
5.2 接收机技术
5.2.1 模拟解调接收机
5.2.2 数字解调接收机
5.2.3 去调频接收机
5.2.4 多波段接收机
5.2.5 多通道接收机
5.2.6 单片接收机
5.3 频率源技术
5.3.1 模拟直接频率合成器
5.3.2 锁相频率合成器
5.3.3 直接数字频率合成器
5.3.4 频率合成器的抗振特性
5.4 宽带波形产生技术
5.4.1 基于DDS直接波形产生
5.4.2 并行DDS结构中频波形信号产生
5.4.3 基于数字基带波形产生
5.4.4 多路拼接波形信号产生
5.4.5 子带并发宽带波形
参考文献
第6章 信号处理系统
6.1 SAR信号处理方式
6.1.1 时域相关法
6.1.2 频域匹配滤波法
6.1.3 频率分析法
6.2 工作模式及其信号性质
6.2.1 方位向天线扫描模式
6.2.2 距离向天线扫描模式
6.2.3 二维天线扫描模式
6.3 SAR成像
6.3.1 SAR回波
6.3.2 成像算法
6.3.3 条带模式成像算法
6.4 多普勒参数估计和运动补偿
6.4.1 多普勒参数估计
6.4.2 运动补偿
6.5 典型实例
6.5.1 高分辨率成像
6.5.2 GMTI
6.5.3 MMTI
6.5.4 AMTI
6.6 SAR信号处理机
6.6.1 系统架构
6.6.2 处理架构
6.6.3 开发架构
6.6.4 处理模块
6.6.5 信号处理机
参考文献
第7章 图像情报处理系统
7.1 概述
7.2 目标检测
7.2.1 强散射目标检测
7.2.2 结构性目标检测
7.2.3 目标参数提取
7.2.4 典型实例
7.3 目标变化检测
7.3.1 预处理
7.3.2 差异图获取
7.3.3 差异图分割
7.3.4 人工辅助情报分析
7.3.5 毁伤评估
7.3.6 典型实例
7.4 目标识别
7.4.1 模板匹配识别
7.4.2 统计模式识别
7.4.3 典型实例
7.5 多源SAR图像融合
7.5.1 图像融合方法
7.5.2 融合效果评估
7.5.3 典型实例
7.6 技术展望
7.6.1 算法工程应用研究
7.6.2 目标图像电磁仿真和智能目标识别研究
7.6.3 SAR图像情报处理系统研究
参考文献
缩略语
彩图      
前言/序言
     合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)概念的提出距今已超过一个甲子,在这个甲子中,国外SAR技术得到了迅速发展,已广泛应用于军事、国民经济以及其他领域,已使SAR成为对地观测的一种有效手段。
  国内对SAR的研究源于20世纪70年代,盛于20世纪90年代。近20年来,国内SAR技术在诸多方面取得了长足的进步。微波与数字技术的飞速发展,使SAR实现了高分辨率、多波段、多极化、多平台以及多种工作模式下目标信息的获取,成为电磁感知的重要手段之一;航空、航天与导弹技术的发展,促使SAR应用在卫星、飞机和导弹上。今天,SAR已经从单纯的机载、星载发展到弹载、艇载;从两维成像发展到三维成像;从十米量级分辨率发展到亚米量级分辨率。这颗雷达皇冠上的明珠正发出更加璀璨的光彩,在军事侦察监视及民用微波遥感等方面发挥着不可替代的作用。
  本人有幸参与和见证了这一历史进程,也对实际工程研制过程中缺乏合适的SAR系统工程参考专著感触颇深。鉴于此,本书在以往论著的基础上,立足于工程实践和MTI(动目标指示),侧重于SAR系统设计技术方面的阐述,并力求将最新的研究方法和研制成果融人其中,供读者参考。
  本书在内容结构上共分为7章:第1章绪论在介绍SAR基本概念的基础上,讨论了不同装载平台SAR的应用,提出了影响SAR未来发展的新技术。第2章讨论分析了SAR总体设计技术,讨论了常规雷达及SAR方程,SAR工作模式。结合工程设计,讨论了不同装载平台的雷达系统设计所遇到的难点和关键要素。第3章天线系统在分析天线基本参数的基础上,分析了平面阵列天线,重点举例分析了微带贴片、偶极子和波导裂缝等天线辐射单元,给出了相应的最新研究成果。第4章发射系统在分析收发组件基本功能、收发组件分类和典型收发组件的基础上,重点讨论了收发组件的电信设计、结构设计、电磁兼容,以及环境适应性,同时,提出了收发组件的新技术和新应用。第5章接收系统详细地分析了模拟直接、锁相和直接数字三种频率合成器。本章也详细介绍了宽带波形产生的设计,包括基于DDS(直接数字式频率合成器)直接波形信号产生、并行DDS结构中频波形信号产生、基于数字基带波形信号产生、多路拼接波形信号产生及子带并发宽带波形信号产生等五种方法。第6章信号处理系统简述了SAR回波信号、时域和频域两类算法,重点分析了RD、CS、w-k和SPICAN算法的特点和流程。为了提高成像精度,文中分析了基于原始回波数据来精确估计多普勒参数,及基于传感器、回波数据和图像数据的运动补偿。介绍了作者及研究团队在高分辨率成像、地面动目标检测(Ground Moving Target Indicator,GMTI)、海面动目标检测(Marine Moving Target Indicator,MMTI)和空中动目标检测(Adaptive Moving Target Indicator.AMTI)等方面的研究成果。第7章图像情报处理系统从情报应用需求出发,在SAR图像目标检测、目标变化检测、目标识别和多源SAR图像融合等方面进行了技术探讨,展示了在国产SAR图像数据上的最新情报处理成果。本章从情报应用的目的出发,重点强调技术流程和处理结果。针对当前图像情报处理在工程化应用、目标智能识别和图像情报应用系统等方向上的技术瓶颈,文中进行了技术展望。
  随着现代科技的发展,可以预见SAR将向超高分辨率、宽观测带、动目标检测与动目标成像等技术趋势发展。相信通过本书的阐述与总结,使读者能够管中窥豹,略见一斑,对SAR的未来发展有更进一步的思考和认识。
  本书在编著时努力做到原理性与工程性并重,从工程实现性角度系统论述SAR的原理、总体设计及各分系统设计,同时对图像情报处理等进行了研究和介绍。最后,感谢中国电子科技集团公司第三十八研究所SAR系统研究团队,他们的刻苦工作和丰硕成果极大地丰富了本书的内容;感谢吴曼青院士创建了这支SAR系统研究团队和在研究团队成长中所付出的心血;感谢张长耀、葛家龙、张卫华、江凯研究员等在SAR领域的辛勤开拓。在本书写作过程中,得到了朱庆明、汪洋、张绪锦、谈璐璐、李彤、李明荣、解启宁、汪伟、李刚、戴跃飞、方立军、刘张林、邓海涛、陈仁元、钟雪莲、刘春静、方志红、赵洪立、吴涛、王莉、刘长清等同志的讨论和帮助;王小谟院士、陆军研究员在写作过程中的鼓励和细心指导,在此深表谢意。另外由于作者水平有限,书中错误在所难免,恳请读者批评指正。    
				
 
				
				
					《星海之眼:SAR探测的奥秘与实践》  内容简介:  在浩瀚的星辰大海之间,人类对宇宙的探索从未止步。而在这场求知之旅中,一项至关重要的技术——合成孔径雷达(SAR),以其独特的“透视”能力,为我们揭开了宇宙深处的层层面纱。本书《星海之眼:SAR探测的奥秘与实践》并非一本关于雷达硬件设计或制造工艺的教程,而是将焦点置于SAR技术如何被巧妙地应用于天文探测的广阔天地,深入剖析其背后的科学原理、关键技术挑战,以及在探索宇宙过程中所展现出的非凡价值。  本书将带领读者踏上一段引人入胜的旅程,从SAR技术在地球科学领域的初步应用,逐步过渡到其在天文学研究中日益凸显的重要性。我们不会深入探讨电子元器件的 Auswahl 和电路板的布局,而是将着眼点放在SAR系统如何采集、处理和解释来自遥远天体的电磁信号,从而构建出宇宙的“三维图像”。  第一部分:SAR探测的基石——从地球到星辰  在本书的第一部分,我们将为读者建立对SAR技术基本原理的直观理解,但视角将完全从天文学应用出发。我们将阐述SAR的核心理念——利用平台的运动和信号的回波来合成一个比实际天线更大的“虚拟天线”,从而获得极高的空间分辨率。在地球科学的应用中,SAR已被广泛用于绘制地形、监测地表形变、识别冰川变化等。本书将重点分析,当我们将这一技术“抬升”到太空,对准遥远星体时,其面临的独特挑战和全新的机遇。  我们将详细介绍SAR系统在太空探测中的几种典型工作模式,例如:     成像模式: 如何通过SAR技术捕捉星体的表面细节,识别出类似行星表面的撞击坑、山脉、峡谷,甚至可能存在的液态水痕迹。我们将探讨不同成像参数(如工作频率、入射角)对探测结果的影响,以及如何根据目标天体的特性选择最优的探测策略。    干涉模式(InSAR): 这是SAR技术在天文探测中最具革命性的应用之一。本书将深入解析InSAR的工作原理,重点关注它如何利用两次或多次SAR成像之间的相位差,精确测量天体表面的微小形变。这对于研究行星的构造活动、潮汐形变、甚至探测地下物质的迁移具有不可估量的价值。例如,通过InSAR,我们可以监测行星地壳的隆起或沉降,揭示其内部活动的规律。    极化模式: SAR信号的极化特性能够提供关于目标表面物质成分和结构的重要信息。我们将探讨如何利用SAR的极化探测能力,区分不同天体表面的物质类型,例如岩石、冰层、尘埃,甚至可能存在的有机物。这将有助于我们更深入地了解星体的形成和演化历史。  第二部分:SAR在宇宙探索中的前沿应用  本书的第二部分将聚焦于SAR技术在各个天文学研究领域的具体应用案例,展现其作为“星海之眼”的强大实力。     月球探测: 我们将详细介绍SAR技术在月球探测中的重要贡献。例如,利用SAR对月球极地永久阴影区的探测,寻找水冰存在的证据。这将为未来月球基地的选址和资源利用提供关键信息。同时,SAR对月球表面地形的精细成像,也极大地丰富了我们对月球地质演化过程的认识。    火星探测: 火星是SAR技术应用最为广泛的行星探测领域之一。本书将重点分析SAR在火星地下水探测、冰层分布研究、以及火星地貌特征(如沙丘、撞击坑、熔岩管)绘制中的关键作用。我们还将讨论如何利用SAR数据,结合其他探测手段(如光谱仪、地形测绘仪),构建更全面的火星三维模型,为未来的载人登陆任务奠定基础。    小行星和彗星探测: 随着人类对太阳系起源的兴趣日益浓厚,对小行星和彗星的研究也变得尤为重要。本书将阐述SAR技术如何帮助科学家绘制这些“宇宙活化石”的表面形貌,探测其物质构成,甚至研究其内部结构。这些信息对于理解行星系统的形成过程,以及评估潜在的近地小行星撞击风险,都具有重要的意义。    系外行星的大气和表面探测: 尽管SAR技术在探测遥远系外行星方面仍面临巨大挑战,但本书将探讨其潜在的应用前景。我们可能会讨论,随着SAR技术的不断发展,未来是否有可能通过观测系外行星大气中某些特定成分对雷达信号的反射特性,来推断其大气的组成和结构,甚至探测其表面是否存在海洋等液态物质。这将是本书中最具前瞻性的部分。  第三部分:SAR探测面临的技术挑战与未来展望  在本书的第三部分,我们将深入探讨SAR技术在天文学应用中所面临的核心技术难题,并展望其未来的发展方向。     分辨率与探测距离的权衡: SAR技术的空间分辨率与信号的传播距离和目标表面的反射特性密切相关。在探测遥远的宇宙天体时,信号强度会显著衰减,如何在这种情况下保持足够高的分辨率,将是关键的技术挑战。我们将讨论先进的信号处理算法、新型天线设计理念(尽管不涉及具体硬件细节)以及多平台协同探测等潜在解决方案。    数据处理与解释的复杂性: SAR系统产生的数据量庞大且复杂,如何高效地处理和解释这些数据,从中提取有价值的科学信息,是SAR探测能否成功的关键。本书将介绍一些先进的数据处理技术,包括去噪、地质解译、形变分析等,并强调人机协作在数据解释中的重要性。    对恶劣环境的适应性: 许多天体探测任务需要在极端条件下进行,例如极高的温度、强烈的辐射、以及真空环境。SAR系统在这些环境下的可靠性和稳定性将是重要的考量因素。我们将探讨如何通过优化系统设计和材料选择,提高SAR系统在太空中的鲁棒性。    未来发展方向: 本书将对SAR技术在天文学领域未来的发展趋势进行展望。这可能包括:        更高分辨率的SAR系统: 随着技术的进步,未来SAR系统有望实现更高的空间分辨率,从而揭示更多天体表面的精细结构。        多频段和多极化SAR的协同应用: 结合不同频段和极化特性的SAR数据,将能够获取更丰富、更全面的目标信息。        人工智能在SAR数据分析中的应用: 利用机器学习和深度学习技术,有望加速SAR数据的处理和解译过程,提高科学发现的效率。        SAR在新型天文观测模式中的探索: 例如,SAR是否能用于探测类星体的射电辐射,或者研究宇宙微波背景辐射的微小涨落?这些都是未来值得探索的方向。  结语:  《星海之眼:SAR探测的奥秘与实践》旨在为读者提供一个关于SAR技术在天文学应用领域的全面、深入的视角。我们希望通过本书,让更多人了解这项强大的探测技术如何帮助我们“看见”宇宙的奥秘,为人类探索未知、认识宇宙提供新的工具和方法。本书并非一本枯燥的技术手册,而是一次关于科学探索、技术创新与宇宙之美的深度对话。它将激发您对宇宙的好奇心,并让您对SAR这项“星海之眼”的卓越能力肃然起敬。