合成孔径（侧视）雷达技术

合成孔径侧视雷达的特点是：在距离方向上采用脉冲压缩来提高分辨率，在方位方向上通过合成孔径原理来提高分辨率。

简单地说，合成孔径雷达就是利用遥感平台的前进运动，用一个小孔径的天线代替大孔径的天线，以提高方位分辨力。

合成孔径雷达的基本思想是对在平台前进方向的不同位置上所接收的包含相位信息的信号进行记录与处理，得到比采用实际天线更长的假设天线进行观测的同样结果，如图9-6。

图9-6　合成孔径雷达的原理

在合成孔径雷达中，来自地表目标的反射脉冲在波束能照射到的时间内都会不断地被接收，随着平台的前进，平台和目标的相对位置关系会发生变化，在不同时刻和位置接收到相同地面目标信号的频率会发生变化，即出现多普勒频移效应。

频率偏移对于时间而言是线性的，如图9-7所示，对于目标A，天线在与它不同的相对位置上，随着时间的增加，依次接收的信号频率降低。所以反射脉冲可以解释成是经过线性调频调制处理而得到的。因此，将在不同位置接收的A目标的信号，通过频率偏移具有逆特性的匹配滤波器滤波调制，就得A目标的唯一像点。通过调制处理，改善了方位方向上的分辨率，这种处理也叫方位压缩。

首先，利用合成孔径技术，则其方位分辨力为ΔLs＝βs×R。

其次，合成后的天线长度为Ls，等于真实孔径长度的天线能够照射到的范围，Ls＝β×R。

图9-7　利用多普勒效应的合成孔径雷达的成像原理

最后，合成的波瓣角βs＝λ/2Ls。

根据上面三个式子，可以得到：(www.xing528.com)

上式表明：合成孔径雷达的方位分辨力与距离无关，仅仅与雷达天线的孔径有关，且天线越短（D越小），ΔLs越小，分辨力越高。例如天线孔径10 m，波长5 cm，距离为500 km，真实孔径雷达的方位分辨力为2.5 km，但对于合成孔径雷达，其方位分辨力为5 m，分辨力提高了500倍。

多普勒（Doppler·Christian·Andreas，1803年11月29日—1853年3月17日），奥地利物理学家、数学家和天文学家，生于奥地利的萨尔茨堡，1842年，他因文章On the Colored Light of Double Stars、《多普勒效应》（Doppler Effect）而闻名于世，1853年与世长辞。

你可能听过“多普勒效应”，却未必　知道多普勒本人是个多么“令人发指”的天才。22岁时，他花了短短4年，学了拉丁语、法语、意大利语、英语，还有哲学和会计。平时在大学教数学、物理，闲了再写写文章作作诗，一切顺风顺水。直到找工作时——他竟然被拒了，而且是多次被拒！

1845年，荷兰一条刚竣工两年的铁路旁，出现了一拨号手。其中一名号手在火车头里，其余的人分布在站台上。火车一边经过，他们一边演奏。如此热闹的场景，实际上是荷兰科学家Buys Ballot在做实验，因为他对于3年前横空出世的多普勒效应表示不服！实验结果则是：火车接近号手的时候，车上人听到的号声会高半个调；远离乐队时，又低了半个调。他大费周章从政府那里借来了火车头，甚至亲自坐进了火车头里听声音，试图推翻这个所谓的多普勒效应。结果不出意外，Buys Ballot亲自体验并证实了多普勒效应确实存在……

所谓多普勒效应，指的是如果信号源和接受者之间有相对运动，那么接收端接收到的信号频率将发生变化。相向运动则频率增加，反向运动则频率降低。我们每次听到救护车/警车呼啸而过的“呜啊呜啊”声，都有多普勒效应在起作用。

公路上的测速雷达，医学上的彩超用的都是这个原理。在宇宙学研究中，多普勒效应也大放异彩，研究遥远天体的运动不再是不可能的事情。它甚至还引出了颠覆人们世界观的理论：著名的“宇宙大爆炸理论”——星系都在互相远离，宇宙处于不断膨胀的状态。

虽然多普勒效应有着极大的知名度，但多普勒本人的经历却鲜有人知道，他的大半生都是在被拒绝中度过的，向多个大学不同时间多次申请教职，多次被拒，有一次还不得不委身一家棉纺工厂当会计。更为可笑的是，多普勒提出多普勒效应的当天，会场下面只有6名观众，其中一名还是记录员。

1822年，多普勒被送到帝国皇家理工学院（即如今的维也纳科技大学）学习数学、力学、物理。多普勒出生于一座极具人文艺术气息的城市——萨尔茨堡。欧洲最伟大的古典主义音乐家之一莫扎特就是出生于此。

想象一下船只在河流中航行的场景：和顺流的船相比，逆行的船会被浪打更多次。既然这个结论在水波里是成立的，那么为什么不试着把它套用到其他的波上呢？当年多普勒就是在论文中使用了这样形象的类比，从光的波动理论开始入手。1842年，多普勒在皇家科学学会的自然科学会议上，公布了自己的著作《关于双星还有天上其他星体的色光问题》。文中提出了“多普勒效应”。随后，他名扬天下。

“多普勒理论”并不是靠实验观测得出的，他只做了理论工作。100多年前James Bradley的光行差畸变理论给了他很大的启发。Bradley把视差解释为由于地球上观测者的运动造成的，他在论文中也多次引用。多普勒效应用极其广泛，最真实的笑话是：利用多普勒效应你可以用来闯红灯，只要你的车开得足够快，红灯在你眼里就是绿灯！速度要多快呢？大概也就是光速的十分之一吧……

多普勒是一位严谨的老师。他曾经被学生投诉考试过于严厉而被学校调查。1850年，他获任维也纳大学物理学院的第一任院长。1853年，多普勒死于肺病。