SAR成像处理基本知识2——图像尺寸与回波尺寸的关系

阅读本文前，请先了解上一篇文章（SAR成像处理基本知识1——常用专用名词解释）

1. SAR图像尺寸预估方法

        以C波段2m@20km的SAR图像为例，假设天线中心下视角为35° ，说明图像尺寸的估计方法。

1.1 距离向尺寸估计

        地距分辨率为2m时，距离向分辨率约为1.15m，则要求信号带宽不小于130MHz，假设信号带宽为150MHz，采样率为180MHz，那么距离向分辨单元为0.833m。

       地距幅宽为20km时，距离向幅宽约为20*sind(35)=11.48km，那么图像距离向尺寸不小于11480/0.833=13782。

1.2 方位向尺寸估计

        方位向分辨率为2m时，假设地速为6900m/s，则多普勒带宽不小于3450Hz，假设多普勒PRF为4000Hz，那么方位向分辨率单元为6900/4000=1.725m。

        方位向幅宽为20km时，图像方位向尺寸不小于20000/1.725=11594。

2. 线性调频信号脉冲压缩

        对于一个理想点目标，其距离向回波是一个标准的线性调频（LFM）信号，在不考虑三阶及三阶以上多普勒参数的情况下，方位向信号也是一个理想的LFM信号。下图（a）给出了一个完整的LFM信号的实部示意图，只有LFM信号完整，才能有足够的信号带宽和信号能量，来保证图像的分辨率和信噪比。然而在回波数据采集区的边缘：方位向上目标没有被一个完整的天线波束照射，距离向上目标的回波没有被接收窗完整覆盖，导致其回波信号是一个不完整的LFM信号，如下图（b）所示。

（a）完整的LFM信号	（b）不完整的LFM信号

对上图所示的脉冲信号进行压缩后，得到的指标如下表所示。

指标	峰值	分辨率 m	积分旁瓣比 dB	峰值旁瓣比
（a）	54.76	1.0052	-13.2632	-10.0756
（b）	43.82	1.2433	-13.2602	-10.1746

可以看出：非完整LFM信号脉压后，分辨率下降，信号能量变小（信噪比弱）。

3. SAR回波数据尺寸估计

        由上面的分析可知，为了保证SAR图像边缘目标的分辨率和信噪比，要对回波成像后的边缘各截取半个LFM信号脉宽对应的采样点数。

3.1 距离向尺寸估计

        距离向上，近距端和远距端分别截取Fs*Tr/2个采样单元，假设信号脉宽为20us，那么截取的采样单元数为20*180=3600。所以回波数据的距离向尺寸约为13782+3600 = 17382。

3.2 方位向尺寸估计

        方位向上，图像起始和结束分别截取PRF*Tsyn/2个采样单元，假设多普勒带宽为3800Hz，调频率为1820Hz/s，那么合成孔径时间Tsyn = 3800/1820=2.1s，即方位向需要截取的采样单元数为4000*2.1=8400。所以回波数据的方位向尺寸为11594+8400=19994.