真实孔径雷达——东方至远

真实孔径雷达（real-aperture radar),这个现在用的比较少，天线孔径的制约，限制了发展，讲真实孔径雷达是为了更好的理解合成孔径雷达（SAR）。

我们先理解一下雷达的概念，雷达即无线电探测和测距，这个探测和测距怎么理解呢？探测就是对于物体属性的探测，例如我从RAR影像上知道这片区域是水稻田，那么这种就是探测，获取属性信息；而测距是为了获取空间位置信息的，影像上的某个像素单元格对应地面单元与波源的距离大小。总的来说雷达就是通过无线电，对于物体属性和空间位置的获取。

我们现在讲一下真实孔径的问题，我们先有一个 ”最小分辨角“ 的概念，根据瑞丽（Rayleigh）判据，几何光学，物体上的一个发光点经透镜成像后得到的应是一个几何像点。而由于光的波动性，一个物点经透镜后在象平面上得到的是一个一几何像点像点为中心的衍斑。如果另一个物点也经过这个透镜成像，则在像平面上产生另一个衍射圆斑。当两个物点相距较远时，两个像斑也相距较远，此时物点是可以分辨的，若两个物点相距很近，以致两个象斑重叠而混为一体，此时两个物点就不能再分辨了。什么情况下两个像斑刚好能被分辨呢？瑞利提出了一个判据：当一个艾里斑的边缘与另一个艾里斑的中心正好重合时，此时对应的两个物点刚好能被人眼或光学仪器所分辨，这个判据称为瑞丽判据。可以得到 

1.                                                                  ρ=1.22λ/D；

其中ρ表示最小角分辨率，λ为波长，D表示成像时的等效孔径。等效孔径，这个就可以和合成孔径雷达结合起来，在真实孔径雷达，就是“天线”的直径。这个公式推导起来较为复杂，我们的重心也不在这，大学物理的内容，所以我就不推导了。

通过这个公式，你就可以了解到为啥光学遥感的分辨率一般比微波遥感的分辨率要高，在同等孔径的情况下，可见光的波长比微波要小，所以光学遥感的角分辨率要比微波遥感要小，卫星高度差距不大的话，光学对应的地面的分辨率比较小。

既然上面提到了分辨率，我们就来看看真实孔径雷达的分辨率，主要分距离向分辨率和方位向分辨率。

距离向就是指发射和接收电磁波的方向，距离向的分辨率主要受脉冲信号的宽度 τ 影响，假设一束方波发射出去，遇到距离向的物体A和物体B，它们之间的距离差值为ΔS，ΔS=c*Δt/2,如果两个回波的时间差Δt>=τ,就可以区分这两个目标，当Δt=τ时，刚好可以区分，所以距离向的分辨率为 ρs=c*τ/2，c为光速。

方位向的空间分辨率指图像中沿着雷达运动方向能分辨出两个目标的最短距离

1.                                                                                  L=ρ·R；
2.                                                                              ∵ ρ=1.22λ / D；
   
3.                                                                              ∵ R=H/cosθ；
4.                                                                              ∴ L=1.22H·λ | D·cosθ；

L为方位向分辨率，ρ为角度分辨率，λ为波长，D为成像孔径，θ为侧视角，H为卫星高

在这就可以看出来真实孔径雷达的劣势，如果我们需要获取较高的方位向分辨率们就需要我们的孔径D比较大，并且是越大越好，但是我们的天线是装载在卫星上，所以限制了它的大小，这样合成孔径雷达就应运而生了，那我们下篇博客讲。

Insar系列博客，本身是用于东方至远公司新人培训用的，我一想这么好的培训资料，不如放到网上大家一起分享吧。东方至远是一家专注于InSAR技术，解决城市安全问题，希望通过我们的共享，能够更多的将InSAR技术呈现给大家，解决更多的行业问题。