一般来说，有两个途径提高雷达系统的分辨率：增加发射信号的带宽和增大天线的尺寸[13]。星载或机载雷达受到体积重量等多重限制，实孔径天线尺寸不可能无限增大，因而合成

孔径雷达从二战时期提出到今天，得到了广泛应用和长足发展。本章将介绍 SAR 成像的基本 原理，SAR 平台几何、SAR 回波信号模型、脉冲压缩技术等基础知识，为后面算法分析打下 基础。

2。1  SAR 成像基本原理与合成孔径概念

对于比较长的实孔径天线，它上面的每个小阵元同时发射相干信号并接收目标的反射信 号，回波的相干信号相互叠加形成窄波束，从而使长的实孔径天线具有很高的分辨率[14]。合 成孔径雷达上的实孔径天线孔径较小，但它们在沿基线运动的过程中，不断发射并接收相干 信号，实孔径天线相当于一个等效长天线中的一个个小阵元，所以从效果来看，等效于在空 间上形成了一个长天线，从而获得高分辨率[15,16]。合成孔径雷达的数据处理，主要就是处理 这些空间采样的信号，从而在大孔径天线的等效下对目标进行观测。

合成孔径 Ls 与真实孔径 D 的关系为

合成孔径 Ls 与雷达平台运行速度Vs 的关系为

其中为波长， R 为雷达和目标之间的距离， Ts 为合成孔径时间，即点目标穿过雷达波 束横截面的时间。 Ls 的最大值取决于平台运动过程中能接收到同一点目标回波的最大运动范 围。

虽然 Ls 与雷达和目标间的距离有关，但方位向分辨率 

D 与距离 R 无关。图 2。1 合成孔径示意图

合成孔径雷达的距离向指测绘带内沿平台运动的方向，方位向指与距离向垂直的方向。 合成孔径雷达在做匀速直线运动的同时以一定间隔发射脉冲信号并接收目标的回波信号。在 距离向，一般发射线性调频脉冲信号，这种信号具有大时间带宽积(Time Bandwidth Product)， 接收的目标回波进行脉冲压缩处理可以获得窄脉冲，从而提高分辨率；在方位向，利用雷达 与传感器相对运动而产生的多普勒现象，提取回波信号的多普勒频率，来确定目标方位位置

[17,18]。利用几何关系将多普勒频移转化为角度偏移，其精度可远远高于波束角度。

2。2 SAR 观测场景几何

图 2。2 雷达数据获取的几何关系

相关术语及其定义已在图中表示出来,另外平台速度为Vs ，波束速度为Vg 。考虑上图所 示的简化几何模型，假设速度为Vr ，为相对于最近点位置的方位时间，距离 X Vr，R0 为

雷达离目标最近时（即正侧视方向）的斜距。则传感器到目标点的距离 R() 由式(2-3)给出。文献综述

由由上式看出， R() 随方位时间变化，对脉冲之间有调相作用，该作用使 SAR 具有高 于波束宽度的分辨率，但同时也造成接收数据距离呈双曲线轨迹变化，即距离徙动(RCM)。

对于机载情况， Vr；对于星载情况， Vr   (其中Vg    Vs），Vr  为等效速度。

图 2。3 直线几何对地球弯曲几何的近似

图 2。3(b)是对图 2。3(a)的近似，定义r  为斜视角，由图可知

2。3 SAR 回波信号模型

传感器在前进的同时发射脉冲，相应的回波被写入存储器，虽然雷达接收的信号是一个 一维序列，但可以将此过程的接收信号看作二维的，即在数据存储过程中，把每一段时间的 数据被写在存储器中新的一行上，以脉冲发射时间为参考，每行的开始时间有固定的时延