雷达技术的发展使其具有高的二维分辨率，能对场景和目标成像，因而成像已成为雷达的一种新的功能，极大地提高了获取目标信息的能力。它在各类雷达的许多方面得到越来越广泛的应用。本书共分8章，主要内容有：雷达高分辨的原理和实现的处理方法，一维距离像，合成孔径雷达，逆合成孔径雷达，干涉技术在合成孔径雷达和逆合成孔径中的应用等。本书在内容的安排上更着重于理论联系实际，在将基本原理和算法介绍清楚的基础上，主要讨论实际实现中的各类工程技术问题，力求帮助雷达工程技术人员尽快地掌握这一新技术，并能用以解决实际工程问题。本书具有的设计性和实用性，将会指导从事雷达研究、制造的工程技术人员设计、制造出性能优异的雷达，对于从事雷达系统与技术教学的高等院校师生也是一本很有实践价值的教材或参考书，对于广大从事雷达装备使用与维护的雷达部队官兵和各行各业操作人员来说也是系统性学习雷达工程技术知识的参考书。

前 言 雷达成像技术是20世纪50年代发展起来的。它是雷达发展的一个重要里程碑。从此，雷达的功能不仅仅是将所观测的对象视为“点”目标，来测定它的位置与运动参数，而且它能获得目标和场景的图像。同时，由于雷达具有全天候、全天时、远距离和宽广观测带，以及易于从固定背景中区分运动目标的能力，从而使雷达成像技术受到广泛重视。 雷达成像技术应用最多的是合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）。当前，机载和星载SAR的应用已十分广泛，已可得到亚米级的分辨率，场景图像的质量可与同类用途的光学图像相媲美。利用SAR的高分辨能力，并结合其他雷达技术，SAR还可完成场景的高程测量，以及在场景中显示地面运动目标（GMTI）。 SAR的高分辨，在径向距离上依靠宽带信号，几百兆赫的频带可将距离分辨单元缩小到亚米级；在方位上则依靠雷达平台运动，等效地在空间形成很长的线性阵列，并将各次回波存储作合成的阵列处理，这正是合成孔径雷达名称的来源。合成孔径长度可达几百米或更长，因而可获得高的方位分辨率。 雷达平台相对于固定地面运动形成合成孔径，实现SAR成像。反过来，若雷达平台固定，而目标运动，则以目标为基准，雷达在发射信号过程中，可视为等效反向运动而形成阵列，据此也可对目标成像，通常称为逆合成孔径雷达（ISAR）。ISAR显然可以获取更多的目标信息。 最简单的雷达成像是只利用高距离分辨（HRR）的一维距离像。当距离分辨率达米级，甚至亚米级时，对飞机、车辆等一般目标，单次回波已是沿距离分布的一维距离像，它相当目标三维像以向量和的方式在雷达射线上的投影，其分布与目标相对于雷达的径向结构状况有关。同时，高距离分辨率有利于检测和区分距离相接近的多个目标，以及目标回波的直达波及其多径信号。 本书将对当前已经广泛应用和具有应用潜力的内容作较为全面的介绍。 本书是“雷达技术丛书”中的一册，主要面向从事雷达研制工作的工程技术人员，因此，本书编著时考虑到读者已有“雷达原理”和“雷达系统”方面的基础，对雷达各部件的基本情况也已比较熟悉，与上述内容有关的部分，本书均作了省略。对这些内容不熟悉的读者，可以从本丛书的其他分册里找到。 国内外有关雷达成像的专著和书籍已经不少，一般着重于原理的叙述和分析，其中有许多学术性很强的佳作。本书作为“雷达技术丛书”中的一册，力求写出自己的特色。由于雷达成像为雷达技术中较新的内容，为便于读者掌握雷达成像的内容，我们的设想是用雷达工程技术人员熟悉的概念、方法和术语对新的问题进行研究，而且根据雷达的实用性来安排本书的体系结构，如雷达的高分辨一维距离像，在原理方面比较简单，但在雷达里很实用，并有许多实际问题需要研究，本书将其专门列为一章。又如与合成孔径雷达相结合的地面动目标显示（GMTI），严格说在原理上不属于雷达成像，但对军用雷达来说，是不可或缺的重要内容，本书也将它列为介绍的重点。 编著本书时，还考虑到雷达成像技术的迅速发展，成像技术已不仅用于专门的成像雷达，而已作为一种新的功能用于各种雷达，如在机载对地警戒雷达，以及对地火控和轰炸雷达里增加合成孔径和/或逆合成孔径成像功能，而在对空警戒和跟踪的地基雷达中增加逆合成孔径成像功能。可以说，成像已成为一般雷达工程技术人员所必须掌握的一门技术。为此，本书编写时，力求做到能概念清晰地把工作原理、设计原则、设计方法，以及有关的实际问题交待清楚，从而使读者能通过对本书的学习掌握问题的本质，并能用本书提供的原理和方法，灵活地解决实际问题。 雷达成像及其有关问题现仍在迅速发展中，本书力求将最新的内容介绍给读者。可以肯定地说，本书出版后还会不断有新的内容发表。因此，本书尽可能把新概念、新原理、新方法在其基础层面介绍清楚，做到能与现在发展中的新内容接轨，便于读者今后能用新的知识不断充实自己。 本书是由保铮、邢孟道、王彤编著的，通过集体讨论作了分工，邢孟道编写第5、6两章，王彤编写第8章的初稿，保铮编写其余几章。然后再通过集体讨论，由保铮整理定稿。本书编著过程中曾得到冯大政教授和研究生黄源宝、周峰、王琦、匡晓霞、陈渤、李燕平、丁金闪、吴建新、裘磊、蔡伟纲、常文胜、张欢等的帮助。 虽然我们在编著本书时做了努力，但由于水平的限制和经验不足，缺点一定不少，甚至还有错误，希望读者批评指正。 在本书编著中融入了我们近十余年来的一些成果，这些研究工作是在国防预研项目“雷达成像技术”、863计划项目“用外场数据进行ISAR成像与运动补偿”和国家自然科学基金重点项目“用信号处理方法提高雷达成像质量”的资助下进行的。此外，本书中所举的实例基本上来自国内多个研究单位，其中有中国电子科技集团十四所、三十八所，中国航天科工集团二十三所和中国航天科技集团五○四所。对他们在编著本书过程中给予的帮助，在此表示感谢。 编著者 2004年12月

第1章 概论 1.1 雷达成像及其发展概况 1.2 雷达成像的基本原理 1.2.1 逆合成孔径技术 1.2.2 合成孔径技术 1.3 本书的内容安排 参考文献 第2章 距离高分辨和一维距离像 2.1 宽带信号的逆滤波、匹配滤波和脉冲压缩 2.2 线性频调信号和解线频调处理 2.3 散射点模型与一维距离像 2.3.1 单个距离单元的回波特性 2.3.2 距离像随转角的变化 2.3.3 平均距离像 2.4 一维距离像回波的相干积累 2.5 高距离分辨雷达的检测和测高 2.5.1 宽频带雷达信号的检测 2.5.2 宽频带雷达信号的测高 参考文献 第3章 方位高分辨和合成阵列 3.1 合成阵列的特点 3.1.1 实际阵列天线 3.1.2 合成阵列的工作方式 3.1.3 合成阵列的远场和近场 3.1.4 合成阵列的近场处理 3.2 运动平台的合成孔径雷达的横向分辨率 3.2.1 运动平台合成孔径雷达的横向分辨原理和简单分析 3.2.2 运动平台合成孔径雷达回波的多普勒特性 3.2.3 运动平台合成孔径雷达回波的匹配滤波 3.3 用波数域分析合成孔径雷达的横向距离分辨率 3.3.1 波数域的基本概念 3.3.2 用波数域方法重建目标横向位置 3.3.3 用波数域方法重建二维目标的位置 3.3.4 聚束模式合成孔径雷达成像的波数域分析 参考文献 第4章 合成孔径雷达 4.1 条带模式合成孔径雷达成像的基本原理 4.1.1 合成孔径雷达的系统响应函数 4.1.2 用时域相关法重建目标图像 4.1.3 距离多普勒成像算法简介 4.2 合成孔径雷达在三维空间里的二维成像 4.2.1 三维空间数据录取、聚焦和成像的二维选择原则 4.2.2 合成孔径雷达的数据录取 4.2.3 聚焦和包络时延校正 4.2.4 成像平面 4.3 场景高程起伏引起的几何失真 4.4 合成孔径雷达的性能指标 4.4.1 合成孔径雷达的信噪比方程 4.4.2 地面后向散射系数σ0 4.4.3 点散布函数 4.4.4 噪声 4.5 合成孔径雷达的电子反对抗 参考文献 第5章 合成孔径雷达成像算法 5.1 距离徙动 5.2 距离-多普勒(R-D)算法及其改进算法 5.2.1 原始的正侧视距离-多普勒算法 5.2.2 校正线性距离走动的距离-多普勒算法 5.2.3 频域校正距离走动和弯曲的距离-多普勒算法 5.2.4 时域校正线性距离走动并频域校正弯曲的距离-多普勒算法 5.3 线频调变标(CS，Chirp Scaling)算法 5.3.1 正侧视时的线频调变标算法 5.3.2 大斜视情况下的非线性频调的变标算法 5.4 频率变标（FS，Frequency Scaling）算法 5.4.1 信号的距离-多普勒域分析 5.4.2 频率变标 5.4.3 距离徙动校正及压缩 5.5 距离徙动算法（RMA） 5.6 极坐标格式（PFA）算法 附录A 频率变标算法中式（5.121)的证明 参考文献 第6章 基于回波数据的合成孔径雷达运动初偿 6.1 SAR平台的运动情况 6.1.1 惯导系统测量的运动参数情况简介 6.1.2 基于单个特显点回波数据的机载SAR运动误差分析 6.1.3 基于实际回波数据的机载SAR运动误差估计概述 6.1.4 天线相位中心（APC）位置误差对回波数据影响的分析 6.1.5 基于多普勒参数的运动参数估计 6.2 多普勒参数估计 6.2.1 多普勒中心估计 6.2.2 多普勒调频率估计 6.3 法平面和沿航线运动误差的补偿 6.3.1 法平面运动误差的补偿 6.3.2 沿航线运动误差的补偿 6.4 相位梯度自聚焦（PGA）相位补偿方法 6.5 基于回波数据的运动补偿算法及实验结果举例 6.5.1 采用基于回波数据的运动补偿方法时的SAR成像算法流程 6.5.2 实测数据的分析和处理 6.5.3 几种基于回波数据的运动补偿的性能比较 参考文献 第7章 逆合成孔径雷达 7.1 ISAR成像的转台模型和平动补偿原理 7.1.1 ISAR成像的转台模型 7.1.2 运动目标平动补偿的原理 7.2 平动补偿的包络对齐 7.2.1 包络对齐的互相关法 7.2.2 包络对齐的模2距离和模1距离方法 7.2.3 包络对齐的最小熵方法 7.3 平动补偿的初相校正 7.3.1 初相校正的单特显点法 7.3.2 多特显点综合法 7.3.3 相干信号的初相校正 7.4 目标转动时散射点徙动的影响及其补偿 7.5 机动目标的ISAR成像 7.5.1 用波数域方法分析ISAR成像 7.5.2 几种不同转动情况的目标成像 7.6 用时频分析方法对非平稳运动目标成像 7.6.1 用Radon Wigner滤波反投影成像 7.6.2 用最小二乘 RELAX算法对非平稳运动目标成像 参考文献 第8章 干涉合成孔径雷达 8.1 InSAR高程测量的基本原理 8.1.1 InSAR高程测量的几何原理 8.1.2 InSAR高程测量可以采用的工作方式 8.2 InSAR高程测量的过程 8.3 InSAR观测去相关和预滤波 8.3.1 空间视角去相关和预滤波 8.3.2 方位去相关和预滤波 8.4 图像配准 8.4.1 图像配准的几何基础 8.4.2 图像配准过程 8.5 降噪滤波 8.5.1 多视处理 8.5.2 相位滤波 8.6 二维相位解缠绕 8.6.1 路径积分和残点（residue） 8.6.2 分支截断方法（branch cut） 8.6.3 最小二乘方法 8.7 高程测量误差分析 8.8 地面动目标检测 8.8.1 DPCA方法的原理 8.8.2 干涉处理的原理 8.8.3 两孔径干涉的性能提高——多普勒后空时自适应处理简介 8.9 单脉冲ISAR 8.10 本章小结 参考文献