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第1章 绪论1

1.1合成孔径雷达的发展1

1.2距离向高分辨率微波成像4

1.3聚束式合成孔径雷达和方位自动聚焦5

1.4高分辨率宽测绘带合成孔径雷达7

1.5微波成像超分辨率信息处理技术9

1.6本书的结构安排13

参考文献15

第2章 微波成像雷达基础18

2.1线性调频信号脉冲压缩18

2.2合成孔径雷达成像原理19

2.3合成孔径雷达的理论模型23

2.4脉冲压缩和合成孔径处理26

2.5合成孔径雷达的聚焦深度与距离徙动27

2.6合成孔径雷达的主要技术参数29

2.6.1空间分辨率29

2.6.2峰值旁瓣比与积分旁瓣比31

2.6.3成像带宽33

2.6.4系统灵敏度（噪声等效后向散射系数）33

2.6.5模糊比34

2.6.6动态范围37

2.7合成孔径雷达的天线面积限制与系统品质因数39

2.7.1天线最小面积限制40

2.7.2星载合成孔径雷达系统的品质因数41

参考文献43

第3章 雷达分辨率理论45

3.1雷达信号的最优检测45

3.2雷达回波信号的数学模型46

3.2.1径向速度引起的多普勒效应46

3.2.2径向速度对距离时间延迟的影响47

3.3模糊函数48

3.3.1距离模糊函数与距离分辨率49

3.3.2速度模糊函数与多普勒分辨率51

3.4合成孔径雷达分辨理论52

3.5波形分类与波形设计原则53

3.5.1波形分类53

3.5.2波形设计原则53

参考文献55

第4章 线性调频脉冲信号56

4.1线性调频脉冲信号56

4.1.1线性调频脉冲信号的频谱56

4.1.2线性调频信号的模糊函数58

4.1.3线性调频信号的脉压特性及加权处理62

4.2线性调频信号的误差分析64

4.2.1相位误差分析64

4.2.2幅度误差分析68

4.2.3正交调制及解调误差分析69

4.3线性调频连续波合成孔径雷达74

4.3.1调频连续波信号75

4.3.2调频连续波合成孔径雷达信号分析75

4.3.3线性调频连续波合成孔径雷达的成像流程78

参考文献79

第5章 频率步进信号及其合成孔径雷达成像80

5.1频率步进信号合成宽带信号的时域频域特性80

5.2频率步进信号的模糊函数82

5.2.1频率步进信号的模糊函数与分辨性能82

5.2.2中心模糊区域的模糊函数85

5.3频率步进信号的高距离分辨率原理87

5.3.1 IFFT变换获得一维距离像原理87

5.3.2频率步进信号的距离分辨率88

5.4径向速度对频率步进雷达目标距离像的影响及补偿91

5.4.1径向速度对频率步进雷达目标距离像的影响91

5.4.2频率步进雷达目标速度估计与速度补偿97

5.5频率步进信号合成孔径雷达99

5.5.1频率步进信号照射下合成孔径雷达成像原理99

5.5.2频率步进合成孔径雷达及波形参数设计102

5.5.3模拟仿真105

参考文献107

第6章 脉内调频脉冲串信号及其合成孔径雷达成像109

6.1脉内调频脉冲串相参合成宽带信号原理109

6.1.1宽带信号的时域与频域特性109

6.1.2脉内调频脉冲串的时域与频域特性110

6.1.3仿真实验114

6.2脉内调频脉冲串信号的模糊函数115

6.2.1脉内调频脉冲串的模糊函数与分辨性能分析115

6.2.2中心模糊区域的模糊函数117

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120

6.3.1径向速度对脉内调频子脉冲串合成距离像的影响120

6.3.2脉内调频子脉冲串雷达的径向速度补偿123

6.4脉内调频脉冲串合成孔径雷达系统与成像125

6.4.1脉内调频脉冲串合成孔径雷达系统125

6.4.2脉内调频脉冲串波形照射下合成孔径雷达成像128

6.4.3模拟仿真129

参考文献132

第7章 聚束式合成孔径雷达技术134

7.1聚束式合成孔径雷达原理135

7.2聚束式合成孔径雷达的参数分析138

7.2.1聚束式合成孔径雷达的方位分辨率138

7.2.2聚束式合成孔径雷达的合成孔径长度142

7.3聚束式合成孔径雷达的特点145

7.3.1聚束式合成孔径雷达回波信号特征145

7.3.2聚束式合成孔径雷达成像处理的特殊问题149

参考文献154

第8章 聚束式合成孔径雷达成像算法156

8.1聚束式合成孔径雷达去斜技术156

8.1.1聚束式合成孔径雷达去斜技术156

8.1.2残余视频相位的补偿158

8.2极坐标格式算法160

8.2.1极坐标格式算法原理160

8.2.2数据极坐标插值过程162

8.2.3距离弯曲误差的校正162

8.2.4斜视聚束式合成孔径雷达极坐标数据的处理164

8.3距离徙动成像算法165

8.3.1距离徒动成像算法原理166

8.3.2 Stolt插值167

8.3.3距离徒动成像算法的特殊问题168

8.4 Chirp Scaling成像算法171

8.4.1未经过Dechirp接收的信号模型171

8.4.2 Chirp Scaling算法概述172

8.4.3 Chirp Scaling算法计算过程173

8.5扩展Chirp Scaling算法177

8.5.1子孔径处理方法177

8.5.2频谱分析方法实现方位向聚焦178

8.5.3扩展Chirp Scaling算法原理及流程179

8.6频率Scaling算法183

8.6.1照射几何183

8.6.2距离—多普勒域的去调频合成孔径雷达信号184

8.6.3利用频率Scaling校正距离徒动185

8.6.4频率Scaling算法187

8.6.5方位Scaling时间展宽189

8.6.6方位向子孔径处理189

8.7两步处理算法190

8.7.1方位Deramp + Chirp Scaling算法：正侧视模型190

8.7.2方位Deramp + Chirp Scaling算法：斜视模型195

参考文献199

第9章 滑动聚束式合成孔径雷达201

9.1滑动聚束模式201

9.2滑动聚束式合成孔径雷达的方位分辨率和成像宽度202

9.2.1点目标被照射的时间203

9.2.2有效照射区域204

9.2.3方位分辨率205

9.3滑动聚束式合成孔径雷达的回波信号模型205

9.3.1滑动聚束式合成孔径雷达的回波信号205

9.3.2滑动聚束式合成孔径雷达的回波多普勒频率历程206

9.4滑动聚束式合成孔径雷达脉冲重复频率选择207

9.5滑动聚束式合成孔径雷达的波束指向控制207

9.5.1星载聚束式合成孔径雷达天线波束指向控制208

9.5.2滑动聚束式合成孔径雷达天线波束指向控制210

9.6滑动聚束式合成孔径雷达的成像算法211

9.6.1扩展Chirp-Scaling（ECS）算法212

9.6.2波数域算法214

9.6.3基带方位Scaling算法215

参考文献217

第10章 单相位中心多波束合成孔径雷达219

10.1单相位中心多波束技术219

10.1.1单相位中心多波束工作原理219

10.1.2单相位中心多波束方位向信号特征220

10.2单相位中心多波束合成孔径雷达方位信号处理221

10.2.1复信号插值理论221

10.2.2方位信号处理的频域分析223

10.2.3一种方位信号处理的实现方法225

10.3单相位中心多波束合成孔径雷达模糊分析226

10.3.1单相位中心多波束合成孔径雷达的不同工作方式226

10.3.2“宽发窄收”方式的方位模糊特性227

10.3.3“窄发窄收”方式的方位模糊特性228

10.3.4方位模糊的仿真计算230

10.3.5距离模糊分析232

10.4单相位中心多波束合成孔径雷达的仿真验证233

10.5单相位中心多波束合成孔径雷达系统模型235

参考文献236

第11章 多相位中心多波束合成孔径雷达238

11.1多相位中心多波束技术原理238

11.1.1多相位中心多波束工作原理239

11.1.2天线相位中心间距的选取和天线总长度241

11.2多相位中心多波束合成孔径雷达回波信号数学模型242

11.3多相位中心多波束合成孔径雷达误差分析247

11.3.1信号传播路径差引入的误差247

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249

11.4多相位中心多波束合成孔径雷达方位向信号处理252

11.4.1方位向非均匀采样误差的补偿处理253

11.4.2信号传播路径引入误差的补偿处理256

11.5多相位中心多波束合成孔径雷达模糊分析261

11.5.1方位模糊分析261

11.5.2距离模糊分析263

11.6多相位中心多波束合成孔径雷达系统模型264

参考文献265

第12章 多发多收合成孔径雷达267

12.1多发多收合成孔径雷达的发展背景及研究现状267

12.2多发多收合成孔径雷达的原理268

12.3多发多收合成孔径雷达的回波分离方法270

12.4基于频域分集的多发多收合成孔径雷达271

12.4.1频域分集多发多收合成孔径雷达基本原理271

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273

12.5多发多收合成孔径雷达的数字波束形成278

参考文献279

第13章 合成孔径雷达自聚焦算法281

13.1子孔径相关自聚焦算法282

13.2多孔径相关自聚焦算法285

13.3相位差值自聚焦算法287

13.4移频相关自聚焦算法288

13.5相位梯度自聚焦算法291

13.6图像对比度最优法294

参考文献296

第14章 超分辨率微波成像技术基础297

14.1经典傅里叶谱分析297

14.1.1经典谱估计297

14.1.2周期图298

14.1.3布莱克曼-杜基谱估计298

14.2合成孔径雷达超分辨率信息处理技术概念299

14.3合成孔径雷达超分辨率处理信号模型301

14.3.1二维频域模型301

14.3.2 Dechirp处理模型303

14.3.3ω-k域模型304

参考文献305

第15章 超分辨率谱估计成像方法307

15.1最小方差谱估计方法及其改进308

15.1.1最小方差谱估计方法308

15.1.2降秩改进的最小方差谱估计方法308

15.1.3二维扩展309

15.1.4分块计算310

15.1.5实验与分析312

15.2幅度相位谱估计方法314

15.2.1前向幅度相位谱估计方法314

15.2.2前后向幅度相位谱估计方法315

15.2.3二维扩展317

15.2.4实验与分析319

15.2.5非参数谱估计方法小结322

15.3子空间正交分解方法322

15.3.1多重信号分类方法323

15.3.2 Pisarenko方法326

15.3.3最小模方法327

15.3.4 Prony方法327

15.4基于旋转不变技术的信号参数估计方法328

15.4.1酉ESPRIT信号参数估计方法328

15.4.2合成孔径雷达超分辨率二维酉ESPRIT成像方法329

15.4.3实验与分析330

15.5松弛类谱估计方法332

15.5.1 RELAX方法332

15.5.2 CLEAN方法334

15.5.3实验与分析334

15.6最大似然估计方法337

15.6.1频率角度域最大似然估计方法337

15.6.2图像域最大似然估计方法338

15.7自回归谱估计方法339

15.8小结340

参考文献341

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345

16.1超分辨率频谱带宽外推成像方法345

16.1.1自回归线性预测外推超分辨率成像方法345

16.1.2最小加权范数外推超分辨率成像方法354

16.1.3小结360

16.2超分辨率自适应加权成像方法361

16.2.1空间变迹法361

16.2.2自适应旁瓣抑制方法368

16.2.3空间变迹法与自适应旁瓣抑制方法比较371

16.2.4合成孔径雷达自适应加权超分辨率成像方法373

参考文献379

第17章 超分辨率正则化成像方法与反卷积方法381

17.1利用系统点扩展函数的反卷积方法381

17.2超分辨率正则化成像方法382

17.2.1正则化方法概要383

17.2.2合成孔径雷达超分辨率正则化方法385

17.2.3 SAR超分辨率正则化成像方法处理步骤389

17.3图像超分辨率信息处理390

17.3.1超分辨率图像复原的数学解释390

17.3.2超分辨率图像复原的观测模型391

参考文献392

索引394