内容简介本书是sar系统和
信号处理方面的经典著作之一，从sar
信号处理的角度研究了sar系统
设计和实现的有关问题，既包括sar的
基础入门知识，又包括大量的sar系统工程实现及成像处理方面的细节。书中详细探讨了sar系统设计和研制、sar成像处理以及系统辐射定标和几何定标等方面的基础知识，并总结了作者多年在sar系统研制和开发方面的实际工程经验。这些内容对于
雷达工程师和sar数据应用单位的研究人员都很有帮助。作者在解释概念的过程中采用了大量数据和图像，使概念更易于理解和接受。
本书适合作为sar系统设计、数据处理以及sar遥感应用方向的工程
技术人员和研究人员的参考用书，也适合作为高等院校相关专业方向的教学用书。
图书目录第1章sar导论1.1sar在遥感中的作用1.1.1电磁频谱的遥感应用1.1.2遥感计划1.2sar
理论概述1.2.1沿航迹方向（方位向）的分辨率1.2.2多普勒滤波1.3合成孔径雷达的历史1.3.1早期历史1.3.2成像雷达：从slar到sar1.3.3sar处理器的发展1.3.4sar系统的现在和未来1.4sar数据应用1.4.1sar数据特性1.4.2电磁波与地表的相互作用1.4.3面散射：模型和应用1.4.4体散射：模型和应用1.5小结参考文献第2章雷达方程2.1雷达功率2.2天线性能2.2.1天线增益2.2.2天线方向图2.3目标的雷达截面积2.4天线接收孔径2.5热噪声2.6源噪声和接收机噪声描述2.6.1信号源噪声2.6.2接收机噪声2.6.3实例2.7点目标雷达方程2.8分布目标雷达方程参考文献第3章匹配滤波器和脉冲压缩3.1匹配滤波器3.1.1匹配滤波器的起源3.1.2分辨率问题3.2脉冲压缩3.2.1线性度、格林函数和压缩3.2.2匹配滤波器和脉冲压缩3.2.3时间旁瓣和滤波器加权参考文献第4章成像和正交算法4.1成像算法的引入和综述4.1.1数据坐标系和系统冲激响应4.1.2成像算法综述4.1.3距离徙动和聚焦深度4.1.4实例4.2压缩处理4.2.1距离压缩处理4.2.2时域方位处理4.2.3时域距离徙动补偿4.2.4频域方位处理参考文献第5章成像中的辅助处理5.1数字距离处理5.2斑点和多视处理5.3杂波锁定和自聚焦5.3.1杂波锁定5.3.2自聚焦5.4方位模糊的解决参考文献第6章sar飞行系统6.1系统概述6.2雷达性能测量6.2.1线性系统
分析6.2.2非线性系统分析6.3雷达子系统6.3.1时序与控制6.3.2射频电路6.3.3天线6.3.4数字电路和数据路由6.4平台和数传6.4.1信道误差6.4.2下传数据率降低技术6.4.3数据压缩6.4.4分块浮点量化6.5系统设计考虑6.5.1模糊分析6.5.2prf选择6.6小结参考文献第7章sar数据辐射定标7.1术语的定义7.1.1一般术语7.1.2定标性能参数7.1.3参数特性7.2定标误差源7.2.1传感器子系统7.2.2平台和数传子系统7.2.3信号处理子系统7.3辐射误差模型7.4雷达方程7.5辐射定标技术7.5.1内定标7.5.2外定标技术7.5.3极化雷达定标7.6辐射定标处理7.6.1定标处理器7.6.2定标算法设计7.7极化数据定标7.8小结参考文献第8章sar数据的几何定标8.1术语定义8.2几何失真8.2.1传感器误差8.2.2目标定位误差8.2.3平台星历误差8.2.4目标距离误差8.3几何校正8.3.1图像的重采样8.3.2地平面，扭曲的投影8.3.3光滑椭球体的地理编码8.3.4地形测量图的地理编码8.4图像配准8.4.1拼接图像8.4.2多传感器图像配准8.5小结参考文献第9章sar地面系统9.1相关器技术要求的确定9.1.1多普勒参数分析9.1.2方位处理带宽9.1.3距离参考函数9.2相关器算法选择和
计算分析9.2.1谱分析算法9.2.2频域快速卷积9.2.3时域卷积9.2.4方位相关器的比较9.2.5距离相关9.3sar相关器结构9.3.1结构设计要求9.3.2流水运算处理器9.3.3公共节点结构9.3.4并发处理器结构9.4后处理系统9.4.1后处理技术要求9.4.2辐射校9.4.3几何校正9.4.4后处理器结构9.5图像数据浏览系统9.5.1浏览系统的技术要求9.5.2在线归档系统的排队分析9.5.3图像质量9.5.4压缩算法复杂度分析参考文献第10章其他成像算法10.1解斜压缩处理10.2分步变换处理10.3极坐标处理10.3.1极坐标处理的基本思想10.3.2极坐标处理的细节10.3.3极坐标处理的一种自聚焦过程参考文献附录a
数字信号处理附录b卫星轨道和压缩滤波器参数附录c阿拉斯加sar设施附录d非线性失真分析参考
资料数学符号缩略语对照表中
英文术语对照表
序言/前言译者序合成孔径雷达（简称sar）是一种主动式的对地观测系统，可
安装在飞机、卫星、宇宙飞船等飞行平台上，全天时、全天候对地实施观测，并具有一定的地表穿透能力。因此，sar系统在灾害
监测、环境监测、海洋观测、资源勘察、农作物估产、测绘和军事等方面的应用上具有独特的优势，可发挥其他遥感手段难以发挥的作用，因此越来越受到世界各国的重视。自1978年世界上第一颗合成孔径雷达卫星—美国的seasat发射成功以来，苏联、欧洲航天局、
日本、加拿大等都成功发射了合成孔径雷达卫星，其获取的数据已经得到了广泛应用。我国也非常重视sar技术的研究，将“星载合成孔径雷达及其成像处理技术”专题列入国家高技术研究发展计划（简称“863计划”），开创了国内合成孔径雷达及其应用的新局面。经过十几年的不断探索，我国在sar系统领域已进入快速发展期。在实际工作过程中，无论是sar系统的研制人员和sar地面系统的工程设计人员，还是各个应用领域的sar图像研究人员，都希望有一本系统全面地描述sar系统及其数据处理的专著，既可以了解sar系统基本知识，也可以作为工程实践的参考。johnc.curlander和robertn.mcdonough合著的这本书正满足了这种技术需求。本书的两位作者在nasa的航天飞机成像雷达项目中有长期工作经验，用五年时间写成了本书。虽然原著的出版时间是上世纪90年代，但作为一本sar方面的经典著作，该书在sar基本理论和工程实现上的种种考虑对我们仍然具有其他书籍难以替代的
指导作用。因此，为推动我国雷达成像遥感技术的发展，我们组织翻译了本书。书中详细探讨了sar系统设计和研制、sar成像处理以及系统辐射定标和几何定标等方面的基础知识，并总结了作者多年在sar系统研制和开发方面的实际工程经验。这些内容对于雷达工程师和sar数据应用单位的研究人员都很有帮助。作者在解释概念的过程中采用了大量数据和图像，使概念更易于理解和接受。另外，本书附录中还给出了sar信号处理所需的基础知识，并专题介绍了阿拉斯加的sar地面系统。我们深信，本书将为更多的读者打开sar成像技术之门，为sar系统研制和数据的应用研究提供重要的参考。本书的译者都是多年工作在sar领域一线的研究人员，他们在紧张的工作之余，结合自身实践完成了这本经典著作的翻译。全书共分10章和4个附录，其中第1章由沈成忠翻译，第2章、第6章及第10章由韩传钊翻译，第3章和第4章及附录a由刘铁成翻译，第5章由邵洁翻译，第7章及附录c和附录d由康利鸿翻译，第8章由周志鑫翻译，第9章由彭仲秋翻译，附录b由胡卫民翻译。韩传钊完成了全书的统稿工作。之后，译稿分别由
中国科学院电子学研究所和北京航空航天大学的有关专家进行了审阅，他们对本书的译稿提出了许多中肯的意见，在此表示衷心感谢！最后，文江平研究员审定了全书。sar技术领域涉及的专业面较广，而目前我国的sar技术，特别是星载sar技术的研究和应用尚处于起步阶段，因此我们对于原著内容的理解难免不够透彻。翻译不当之处，希望得到各位同行和专家的批评指正。前言到20世纪90年代初，合成孔径雷达已经发展了40年。在这40年中，全世界仅发射了一颗装载sar传感器的卫星，该卫星的sar主要用于遥感应用。这个称为seasat-asar的系统在20世纪70年代末工作了不到100天。从seasat卫星以及航天飞机成像雷达系列和机载sar系统所收集的数据可以发现，sar是测量地球表面特征的一种非常有用的工具。作为有源
微波传感器，sar能够连续监视与地球表面（及表层以下）结构和电特征有关的地球
物理参数。而且，通过进一步的信号处理，这些观测可以达到很高的分辨率（量级为米），而分辨率的高低与传感器高度无关。这些早期系统的成功，使遥感进入了一个新时代—将合成孔径雷达用于遥感的时代。认识到sar对地球资源进行全球监视的潜在效益后，欧洲航天局、日本航天开发局、加拿大航天局与美国航空航天局在20世纪90年代联合开发了一系列极轨sar系统。这些遥感sar系统的主要目的是在一段较长时期内完成地表的地球物理学特征的测量，并将测量结果输入到全球变化模型中。为了达到此目的，sar系统必须能够可靠
地产生高质量图像数据产品，基本上没有人为造成的图像噪声（或图像失真），并需要在目标散射特征方面对图像进行精确定标。预期这些数据集会在sar数据潜在应用领域相关的科学界引起广泛兴趣。然而，sar数据的解译工作极具挑战性，因为在这些数据产品中可能存在严重的几何和辐射畸变，并存在虚假目标（这是由雷达脉冲工作体
制造成的）。尽管通过合理设计雷达系统并采用系统误差源校正等技术可以尽量减小一些影响，但对sar数据全面利用的要求又使科学家们不得不担心这些影响可能会造成对图像的错误解译。完全理解sar图像特征需要有传感器设计、任务操作和地面信号处理等方面的知识。本书具体研究了与星载系统的设计和实现有关的问题（重点放在信号处理技术上）。读者将发现本书是从两个角度编写的，这反映了每个作者对sar系统和信号处理的看法。我们相信这两种看法是互为补充的，并有助于提供对sar的完整描述，包括从基础理论到实际系统的实现和测试等方方面面。在准备书稿时，我们希望它能覆盖3个主要的领域。首先，对合成孔径雷达这样的正处于发展阶段的技术领域，我们应该意识到新进入的工作者需要有这种技术的入门基础知识，因此本书在重点阐述作为成像处理方法核心的专用信号处理算法的同时，还包括了许多关于常规雷达方面的知识。其次，与sar关系密切的各相关学科的工程师通过已
汇编在一起的各种工程上的考虑可以大大受益，因为这些汇编在一起的
材料说明了sar系统与常规雷达系统的区别。第三，sar图像的用户可能希望了解一些成像处理程序的细节，以帮助他们理解待分析的图像。为了服务于这些方方面面的潜在读者，我们根据假定的各种读者背景，按照不同的详细程度编写了本书。第1章是面对所有读者的，提供了sar在遥感科学方面通用性能的一个概述，并简单介绍了sar实现其优良的空间分辨率的基本原理，包括对已有sar系统的概述和对近期将开发的系统的介绍。本章最后论述了建模的某些重要问题，这些模型可以将sar图像与感兴趣的地球物理特性联系起来。第2章专门由一些最基本的理论较详细地推导出了雷达方程，而这些基本原理是工程师和遥感学方面的专家都应该了解的。这一章也是为初次涉猎雷达领域的读者准备的。本章在2.8节中总结了适用于遥感工作的各种雷达方程表示形式。第3章中将继续讨论基础知识方面的问题，但是重点放在信号处理技术上，这些技术是处理数字接收机中形成的雷达信号的基础。3.2.2节从sar成像的角度专门讨论了匹配滤波器。第4章是本书详细描述sar系统的第一章，探讨了以原始雷达信号生成sar图像的核心问题，也就是将雷达系统获得的在空间和时间上均为散布的点目标响应“压缩”成图像中的点。4.1节概述了从原始信号至“原始”（未定标）图像的sar的逐步成像过程，并在4.1.4节中列举了一个实例。4.2节详细介绍了较为成熟的用来实现相应
数字信号处理的各种算法；第5章与第4章相辅相成，介绍了实现第4章中描述的一些主要程序所必需的若干辅助算法。在第10章中讨论的成像算法可替代第4章和第5章中的算法，但到本书落笔时为止这些算法在遥感界用得还很少。然而，它们已引起了广泛关注，并且已经在机载sar系统中得到了大量的应用。第6章对sar系统中与传感器和数据通道相关的部分进行了端到端的阐述，重点阐述了空间平台。按照从发射信号的生成到将接收的回波信号数据传输到地面站等全部环节，以一个常用的sar系统为例，分析了各种误差源的特征和影响。这些分析是从系统设计者的角度出发的，在6.5节中还介绍了一些重要的折中设计方法。第7章和第8章详细介绍了一些sar系统定标和图像定标的方法。第7章介绍的是如下概念上的定标，即以图像的单一分辨单元来正确复制每一系统分辨单元中的表面后向散射强度（辐射定标）。第8章则讨论了几何定标的相关问题。几何定标技术旨在保证雷达图像上特定的分辨单元能正确地对应到其地表位置。8.3节讨论了sar图像与地图的对应关系问题。这样可以保证将来自多个传感器的图像进行编目，8.4节论述了这一问题。第9章和第6章是对应的，后者主要介绍了飞行硬件
设备，而前者则介绍了地面硬件设备。第9章阐述了前几章所述的成像处理以及几何和辐射定标算法所需的系统实现方面的考虑，介绍了一些特定的系统以及影响其设计的各种折中考虑。子系统的介绍范围包括了从原始信号的初始处理一直到图像归档、编目以及分发等处理。第10章阐述了与前面几章不同的成像算法。本书最后有4个附录。附录a讨论了基本的数字信号处理方法，主要是快速傅里叶算法。附录b介绍了卫星轨道机理，在b.4节中总结出了几种成像处理所需的经过简化的参数模型。附录c介绍了nasasar数据的接收、成像方式和图像归档系统，该系统位于阿拉斯加费尔班克斯的阿拉斯加大学。最后，附录d介绍了非线性系统的特性。在本书中，重要的公式都用星号进行标记。我们相信，本书提供了一些在sar文献中容易遗漏但又非常必要的材料。书中详细说明了设计和研制sar系统所需的技术，重点是信号处理方面技术。其中包括sar成像过程涉及的大量基础理论和从真实sar系统中产生高质量图像所必需的实践系统工程技术。这些内容对于雷达工程师和科学家都很有帮助。我们在解释概念的过程中采用了大量数据和图像，以使概念更易理解和接受。我们深信，本书将使围绕sar图像的生成所产生的神秘感得以减少，从而为更多的读者打开sar成像之门，为sar数据的新的应用创造更好的环境。johnc.curlanderrobertn.mcdonoughpasadena，californialaurel，marylandapril，1991
