高分辨率微波成像

　　杨汝良，男，1943年4月生，云南省昆明市人。研究员，博士生导师。1965年毕业于原成都电讯工程学院（现电子科技大学）雷达系雷达专业。英国ABERDEEN大学工程系高级访问学者。曾任中国科学院电子学研究所副所长，中国科学院电子所成像雷达系统部主任。中国科学院联合遥感中心理事，中国通信学会无线通信委员会委员，中国空间科学学会遥感专业委员会委员，中国航空学会雷达与制导专业委员会委员，“雷达学报”和“遥感技术与应用”杂志编委。获国务院颁发的政府特殊津贴。杨汝良研究员40多年来一直从事航天及航空电子系统工程研制工作。1965年至1980年，在成都1010研究所，从事卫星和导弹外弹道测量与安全系统中星载及弹载电子设备研制。参加“东方红一号”、“实践一号”卫星总装和卫星发射。1980年调中国科学院电子学研究所，从事星载和机载合成孔径雷达系统总体研究。主持设计并完成小卫星合成孔径雷达系统和机载合成孔径成像雷达等系统研制。开展了高分辨率微波成像雷达系统、极化合成孔径雷达、三维微波成像技术、超分辨率信息处理、运动目标检测与成像技术、成像雷达目标识别、混沌信号合成孔径雷达及合成孔径雷达制导技术等微波成像雷达新体制、新技术研究。先后获得中国科学院科技进步奖特等奖1项、2等奖1项，军队科技进步奖一等奖1项，二等奖1项，全国科学技术大会奖1项。2004年以来获得国家发明专利6项。发表学术论文200余篇。出版专著1部，译著1部。
　　李海英，女，1974年生，博士，副研究员。2002年7月毕业于中国科学院电子学研究所，获通信与信息系统专业博士学位，毕业后留所工作，先后参加多颗合成孔径雷达卫星的预先研究与型号研制。主要研究方向为超宽带合成孔径雷达波形设计及成像技术、星载合成孔径雷达系统设计与仿真，在国内外期刊会议上发表学术论文10余篇，申请国家发明专利1项。
　　李世强，男，1967年生，博士，研究员，硕士研究生导师。1989年7月于北京理工大学获得工学学士学位，1992年2月于中国电子科技集团公司第54研究所获得工学硕士学位，2004年6月于中国科学院电子学研究所获得工学博士学位。1992年至2001年在中国电子科技集团公司第54研究所从事扩频通信技术研究，先后参加多项重要型号项目的工程设计与设备研制。2004年至今在中国科学院电子学研究所从事星载合成孔径雷达（SAR）系统设计与仿真、星载分布式合成孔径雷达技术研究，参与多项重大预研和型号项目，在国内外学术期刊和会议上发表学术论文10多篇，申请国家发明专利3项。
　　张平，女，1979年12月生，博士，助理研究员。2002年获河北科技大学学士学位，2005年获西安电子科技大学硕士学位，2009年获中国科学院电子学研究所博士学位，研究方向为合成孔径雷达超分辨率信息处理技术。同年进入中国科学院对地观测与数字地球科学中心工作。承担并参与国家自然科学基金、863等*研究项目，在国内外期刊或会议上发表学术论文10余篇。主要从事合成孔径雷达信号处理与定标、图像处理等研究。
　　谈璐璐，女，博士，高级工程师。2004年毕业于大连理工大学电子信息工程系，获工科学士学位，2010年获中国科学院电子学研究所博士学位，现为中国电子科技集团公司第三十八研究所高级工程师，主要研究方向为合成孔径雷达系统设计与信号处理。参与星载合成孔径雷达的预先研究和型号项目研制，在国内外学术期刊和会议上发表学术论文10余篇。

第1章 绪论
1.1合成孔径雷达的发展
1.2距离向高分辨率微波成像
1.3聚束式合成孔径雷达和方位自动聚焦
1.4高分辨率宽测绘带合成孔径雷达
1.5微波成像超分辨率信息处理技术
1.6本书的结构安排
参考文献
第2章 微波成像雷达基础
2.1线性调频信号脉冲压缩
2.2合成孔径雷达成像原理
2.3合成孔径雷达的理论模型
2.4脉冲压缩和合成孔径处理
2.5合成孔径雷达的聚焦深度与距离徙动
2.6合成孔径雷达的主要技术参数
2.6.1空间分辨率
2.6.2峰值旁瓣比与积分旁瓣比
2.6.3成像带宽
2.6.4系统灵敏度（噪声等效后向散射系数）
2.6.5模糊比
2.6.6动态范围
2.7合成孔径雷达的天线面积限制与系统品质因数
2.7.1天线小面积限制
2.7.2星载合成孔径雷达系统的品质因数
参考文献
第3章 雷达分辨率理论
3.1雷达信号的检测
3.2雷达回波信号的数学模型
3.2.1径向速度引起的多普勒效应
3.2.2径向速度对距离时间延迟的影响
3.3模糊函数
3.3.1距离模糊函数与距离分辨率
3.3.2速度模糊函数与多普勒分辨率
3.4合成孔径雷达分辨理论
3.5波形分类与波形设计原则
3.5.1波形分类
3.5.2波形设计原则
参考文献
第4章 线性调频脉冲信号
4.1线性调频脉冲信号
4.1.1线性调频脉冲信号的频谱
4.1.2线性调频信号的模糊函数
4.1.3线性调频信号的脉压特性及加权处理
4.2线性调频信号的误差分析
4.2.1相位误差分析
4.2.2幅度误差分析
4.2.3正交调制及解调误差分析
4.3线性调频连续波合成孔径雷达
4.3.1调频连续波信号
4.3.2调频连续波合成孔径雷达信号分析
4.3.3线性调频连续波合成孔径雷达的成像流程
参考文献
第5章 频率步进信号及其合成孔径雷达成像
5.1频率步进信号合成宽带信号的时域频域特性
5.2频率步进信号的模糊函数
5.2.1频率步进信号的模糊函数与分辨性能
5.2.2中心模糊区域的模糊函数
5.3频率步进信号的高距离分辨率原理
5.3.1IFFT变换获得一维距离像原理
5.3.2频率步进信号的距离分辨率
5.4径向速度对频率步进雷达目标距离像的影响及补偿
5.4.1径向速度对频率步进雷达目标距离像的影响
5.4.2频率步进雷达目标速度估计与速度补偿
5.5频率步进信号合成孔径雷达
5.5.1频率步进信号照射下合成孔径雷达成像原理
5.5.2频率步进合成孔径雷达及波形参数设计
5.5.3模拟仿真
参考文献
第6章 脉内调频脉冲串信号及其合成孔径雷达成像
6.1脉内调频脉冲串相参合成宽带信号原理
6.1.1宽带信号的时域与频域特性
6.1.2脉内调频脉冲串的时域与频域特性
6.1.3仿真实验
6.2脉内调频脉冲串信号的模糊函数
6.2.1脉内调频脉冲串的模糊函数与分辨性能分析
6.2.2中心模糊区域的模糊函数
6.3径向速度对脉内调频子脉冲串合成距离像的影响与补偿
6.3.1径向速度对脉内调频子脉冲串合成距离像的影响
6.3.2脉内调频子脉冲串雷达的径向速度补偿
6.4 脉内调频脉冲串合成孔径雷达系统与成像
6.4.1脉内调频脉冲串合成孔径雷达系统
6.4.2脉内调频脉冲串波形照射下合成孔径雷达成像
6.4.3模拟仿真
参考文献
第7章 聚束式合成孔径雷达技术
7.1聚束式合成孔径雷达原理
7.2聚束式合成孔径雷达的参数分析
7.2.1聚束式合成孔径雷达的方位分辨率
7.2.2聚束式合成孔径雷达的合成孔径长度
7.3聚束式合成孔径雷达的特点
7.3.1聚束式合成孔径雷达回波信号特征
7.3.2聚柬式合成孔径雷达成像处理的特殊问题
参考文献
第8章 聚束式合成孔径雷达成像算法
8.1聚束式合成孔径雷达去斜技术
8.1.1聚束式合成孔径雷达去斜技术
8.1.2残余视频相位的补偿
8.2极坐标格式算法
8.2.1极坐标格式算法原理
8.2.2数据极坐标插值过程
8.2.3距离弯曲误差的校正
8.2.4斜视聚束式合成孔径雷达极坐标数据的处理
8.3距离徙动成像算法
8.3.1距离徙动成像算法原理
8.3.2Stolt插值
8.3.3距离徙动成像算法的特殊问题
8.4Chirp Scaling成像算法
8.4.1未经过Dechirp接收的信号模型
8.4.2Chirp Scaling算法概述
8.4.3Chirp Scaling算法计算过程
8.5扩展Chirp scaling算法
8.5.1子孔径处理方法
8.5.2频谱分析方法实现方位向聚焦
8.5.3扩展Chitp Scaling算法原理及流程
8.6频率Scaling算法
8.6.1照射几何
8.6.2距离—多普勒域的去调频合成孔径雷达信号
8.6.3利用频率Scaling校正距离徙动
8.6.4频率Scaling算法
8.6.5方位Scaling时间展宽
8.6.6方位向子孔径处理
8.7两步处理算法
8.7.1方位Deramp+Chirp Scaling算法：正侧视模型
8.7.2方位Deramp+Chirp Scaling算法：斜视模型
参考文献
第9章 滑动聚束式合成孔径雷达
9.1滑动聚束模式
9.2滑动聚束式合成孔径雷达的方位分辨率和成像宽度
9.2.1点目标被照射的时间
9.2.2有效照射区域
9.2.3方位分辨率
9.3滑动聚束式合成孔径雷达的回波信号模型
9.3.1滑动聚束式合成孔径雷达的回波信号
9.3.2滑动聚束式合成孔径雷达的回波多普勒频率历程
9.4滑动聚束式合成孔径雷达脉冲重复频率选择
9.5滑动聚束式合成孔径雷达的波束指向控制
9.5.1星载聚束式合成孔径雷达天线波束指向控制
9.5.2滑动聚束式合成孔径雷达天线波束指向控制
9.6滑动聚束式合成孔径雷达的成像算法
9.6.1扩展Chirp—Scaling（ECS）算法
9.6.2波数域算法
9.6.3基带方位Scaling算法
参考文献
第10章 单相位中心多波束合成孔径雷达
10.1单相位中心多波束技术
10.1.1单相位中心多波束工作原理
10.1.2单相位中心多波束方位向信号特征
10.2单相位中心多波束合成孔径雷达方位信号处理
10.2.1复信号插值理论
10.2.2方位信号处理的频域分析
10.2.3一种方位信号处理的实现方法
10.3单相位中心多波束合成孔径雷达模糊分析
10.3.1单相位中心多波束合成孔径雷达的不同工作方式
10.3.2“宽发窄收”方式的方位模糊特性
10.3.3“窄发窄收”方式的方位模糊特性
10.3.4方位模糊的仿真计算
10.3.5距离模糊分析
10.4单相位中心多波束合成孔径雷达的仿真验证
10.5单相位中心多波束合成孔径雷达系统模型
参考文献
第11章 多相位中心多波束合成孔径雷达
11.1多相位中心多波束技术原理
11.1.1多相位中心多波束工作原理
11.1.2天线相位中心间距的选取和天线总长度
11.2多相位中心多波束合成孔径雷达回波信号数学模型
11.3多相位中心多波束合成孔径雷达误差分析
11.3.1信号传播路径差引入的误差
11.3.2各接收通道幅相不平衡和方位向采样不均匀引入的相位误差
11.4多相位中心多波束合成孔径雷达方位向信号处理
11.4.1方位向非均匀采样误差的补偿处理
11.4.2信号传播路径引入误差的补偿处理
11.5多相位中心多波束合成孔径雷达模糊分析
11.5.1方位模糊分析
11.5.2距离模糊分析
11.6多相位中心多波束合成孔径雷达系统模型
参考文献
第12章 多发多收合成孔径雷达
12.1多发多收合成孔径雷达的发展背景及研究现状
12.2多发多收合成孔径雷达的原理
12.3多发多收合成孔径雷达的回波分离方法
12.4基于频域分集的多发多收合成孔径雷达
12.4.1频域分集多发多收合成孔径雷达基本原理
12.4.2频域分集多发多收合成孔径雷达的回波信号处理方法
12.5多发多收合成孔径雷达的数字波束形成
参考文献
第13章 合成孔径雷达自聚焦算法
13.1子孔径相关自聚焦算法
13.2多孔径相关自聚焦算法
13.3相位差值自聚焦算法
13.4移频相关自聚焦算法
13.5相位梯度自聚焦算法
13.6图像对比度法
参考文献
第14章 超分辨率微波成像技术基础
14.1经典傅里叶谱分析
14.1.1经典谱估计
14.1.2周期图
14.1.3布莱克曼—杜基谱估计
14.2合成孔径雷达超分辨率信息处理技术概念
14.3合成孔径雷达超分辨率处理信号模型
14.3.1二维频域模型
14.3.2Dechirp处理模型
14.3.3ω—k域模型
参考文献
第15章 超分辨率谱估计成像方法
15.1小方差谱估计方法及其改进
15.1.1小方差谱估计方法
15.1.2降秩改进的小方差谱估计方法
15.1.3二维扩展
15.1.4分块计算
15.1.5实验与分析
15.2幅度相位谱估计方法
15.2.1前向幅度相位谱估计方法
15.2.2前后向幅度相位谱估计方法
15.2.3二维扩展
15.2.4实验与分析
15.2.5非参数谱估计方法小结
15.3子空间正交分解方法
15.3.1多重信号分类方法
15.3.2Pisarenko方法
15.3.3小模方法
15.3.4Prony方法
15.4基于旋转不变技术的信号参数估计方法
15.4.1酉ESPRIT信号参数估计方法
15.4.2合成孔径雷达超分辨率二维酉ESPRIT成像方法
15.4.3实验与分析
15.5松弛类谱估计方法
15.5.1RELAX万法
15.5.2CLEAN方法
15.5.3实验与分析
15.6似然估计方法
15.6.1频率角度域似然估计方法
15.6.2图像域似然估计方法
15.7自回归谱估计方法
15.8小结
参考文献
第16章 超分辨率频谱带宽外推成像方法与自适应加权成像方法
16.1超分辨率频谱带宽外推成像方法
16.1.1自回归线性预测外推超分辨率成像方法
16.1.2小加权范数外推超分辨率成像方法
16.1.3小结
16.2超分辨率自适应加权成像方法
16.2.1空间变迹法
16.2.2自适应旁瓣抑制方法
16.2.3空间变迹法与自适应旁瓣抑制方法比较
16.2.4合成孔径雷达自适应加权超分辨率成像方法
参考文献
第17章 超分辨率正则化成像方法与反卷积方法
17.1利用系统点扩展函数的反卷积方法
17.2超分辨率正则化成像方法
17.2.1正则化方法概要
17.2.2合成孔径雷达超分辨率正则化方法
17.2.3SAR超分辨率正则化成像方法处理步骤
17.3图像超分辨率信息处理
17.3.1超分辨率图像复原的数学解释
17.3.2超分辨率图像复原的观测模型
参考文献
索引