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逆合成孔径雷达

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  逆合成孔径雷达( ISA R) 是合成孔径雷达发展过程中的一个重要分支。逆合成孔径雷达(ISAR)是不同于传统雷达的一种高分辨成像雷达,能够全天候、全天时、远距离获得非合作运动目标(如飞机、舰船和导弹等)的精细图像,具有重要的军用和民用价值。

  逆合成孔径雷达(Inverse-Synthetic-Aperture-Radar)简称ISAR。逆合成孔径雷达( ISAR) 是合成孔径雷达发展过程中的一个重要分支。逆合成孔径雷达能够对远距离目标进行高分辨率成像,因而它对于远距离目标具有极大潜力。然而,逆合成孔径雷达的实现有着特有的困难,其中之一,是运动补偿的精度很高。要实现ISAR 的成像,必须进行运动补偿。在这些精度要求难于实现或实现要付出较大代价的时候,若有某些方法能降低这些要求,使雷达在较低精度条件下成像,将具有重要的实际意义。

  首先:“合成孔径雷达[Synthetic-Aperture-Radar]”和“逆合成孔径雷达[Inverse-Synthetic-Aperture-Radar]”,就是相对运动问题,关键在于后期数据处理,与雷达天线本身无关。

  第二、“合成[Synthetic]”就是对“雷达波反射情况”进行数据化,然后进行后期计算,原义是“人工合成”。

  第三、“孔径”就是“雷达波反射情况”,也就是静态情况下,一次反射回来的雷达电磁波,实际上就把“雷达信号接收天线”比喻称为“洞、窗口、孔径[Aperture]”

  第四、“合成孔径”,就是一次接收一个信号,每一次都类似“一个人从圆形洞口看到一个画面”,或者“照相机从一个圆形镜头拍到一个画面”,把这些不同“圆形画面”称为“孔径”然后合成计算成一个大的“画面”,这就是“合成孔径”。

  第五,之所以出现一次一个画面,然后多次成像,就因为“运动”,也是“观察者”和“被观察者”之间的“相对运动”。

  第九、逆合成孔径雷达,顶多是原地转动,对于某一个被观测者,在特定观测位置,“逆合成孔径雷达”还是“相对静止”。

  第十、合成孔径的原理,就是利用“电磁波”反射速度相同,反射时间受到距离的影响,就是被观察物体的体积形状的影响变化,这样可以分辨物体“三维”形状。

  第十一、被观察的物体,它们的形状必须大到足以“让人察觉到不同位置反射波的时间有区别”,才可以根据反射波耗费的时间,推算物体的各点距离角度,知道物体的形状大小。但是,电磁波的速度是“光速”,一般情况下,物体反射波可以用来比较的“差值”很小,不足以比较出物体的形状大小。

  第十二、如果观察者、被观察者都是相对静止,距离不变,根本就无法准确测量“小”物体的大小尺寸形状,只能测量物体本身的距离。

  第十三、如果观察者、被观察者之间,有一方运动、一方静止,那么可以测量到的“反射波时间数据”每次都不一样,而且还有“不同角度的数据”,可以重复多次,这样两、两之间数据不相同,大量数据混合计算,交叉排除“误差”,“合成孔径雷达”就可以得到极为“精确”的物体影像资料。由于波长不同的电磁波,可以穿入物体,甚至连物体本身的化学、物质成分都可以显示。

  第十四、逆合成孔径雷达,与上述一样,重复一次,就是“逆合成孔径雷达”本身原地不动,针对相对运动物体进行观测。

  在实际运用中,合成孔径雷达和逆合成孔径雷达,可以通过其他种类的雷达,进行校验,从而达到自身可以与被观察物体作“相对运动”或“相向运动”,但是必须有速度差,换个说法就是“距离必须有变化”。

  分析回波信号的距离延时和多普勒分辨率,可得到目标各处的散射强度,就是目标的像。在任意垂直于雷达视线方向的平面上的点,到雷达的距离都是相等的,称为等距离面。在任一平行于转轴和雷达视线方向的平面上的点,其多普勒速度都是相等的,称这些平面为多普勒面,通过对目标进行距离分辨和多普勒分辨,就可得到目标散射强度随位置分布,从而得到目标的像。正是基于这种理解,把利用距离分析和多普勒分析进行成像的方法称为距离—多普勒成像。