總 序
我國的雷達事業，經過數十年幾代人的努力，從無到有，從小到大，從弱到強，在許多領域已經進入了國際先進行列。為了總結這些經驗，給今后的雷達發展打好基礎，前些年，我們在眾多雷達專家、學者的支持和參與下，在總結長期雷達科研、生產、教學、使用經驗的基礎上，聚集體智慧，組織了“雷達技術叢書”的編寫工作。該套叢書一經電子工業出版社隆重推出，便受到業內同行的熱烈歡迎，也成為我國雷達界的一項重要科研成果。
轉眼，距“雷達技術叢書”的出版已近十年，在我國國防建設與經濟建設需求的推動下，在電子信息技術高速發展的基礎上，雷達及雷達相關技術又有了新的進步。近年來，我國在相控陣天線及其發射接收組件技術方面取得了很大進步，并推廣應用于各種對空目標監視雷達及各類機載雷達；開展了高分辨率多維雷達信息獲取前沿技術研究，實現了機載與星載高分辨率合成孔徑雷達（SAR）成像和超寬帶雷達成像，這些都在國防建設和各個民用領域發揮著重要作用。在天線、微波、信號處理、數據處理等雷達基礎技術快速發展的同時，與通信、網絡技術的快速發展相同步，我國在雷達組網、雷達數據整合等雷達系統技術方面也取得了驕人的進步，使得雷達成為空間射頻信息獲取的重要工具。特別值得一提的是，為適應航空、航天和空間應用的需要，我國在用于空間目標探測、跟蹤和精密測量的大型單脈沖雷達與相控陣雷達技術方面獲得了新的進展，其中相當部分擁有發明專利與自主知識產權。與此同時，在推動我國雷達技術進步的隊伍中也涌現出不少優秀的年輕專家。在總結近幾年雷達及雷達系統技術快速發展的基礎上，為滿足雷達信息獲取的新要求，包括地基雷達對高速、高機動飛行目標及機載與星載雷達對地面、海面乃至地下目標獲取信息的要求，我們再次組織編寫了“空間射頻信息獲取新技術叢書”（以下簡稱叢書）。該套叢書的正式出版和推廣，將有利于正確把握雷達技術發展方向，促進我國雷達事業的創新發展。
為使叢書較系統地總結和反映我國在空間射頻信息獲取與應用方面所取得的創新技術與理論成果，同時吸納國外在該領域的相關前沿基礎科研成果，為該領域技術發展提供借鑒作用，本套叢書除包括本版內容之外，還充實了國外引進版內容。全套叢書的內容定位主要突出空間射頻信息獲取技術的工程設計性，反映空間射頻信息獲取的新技術。在本版內容中，強調總結我國科技人員近年來在空間射頻信息獲取技術領域取得的重大科技成果和突破性進展，框架設想上體現新技術和創新發展；在國外引進版內容上，重點吸納國外空間射頻信息獲取技術領域的前沿基礎科學研究和對該領域技術發展具有借鑒作用的新技術。全套叢書盡可能提供有關研究圖表、數據、曲線和計算公式，使設計舉例更具有實用性。
叢書的編寫創作主要由領域內幾位院士和眾多中青年專家擔綱，他們既要完成繁重的科研和管理任務，又要抓緊時間撰寫書稿，工作十分辛苦，在此，我們謹代表叢書編委會，向各冊作者和審稿專家表示深深的敬意！我們希望本套叢書所展示的新技術、新成果和新理論等能對從事該技術領域科研、設計、教學、管理工作的人員，部隊干部、戰士，以及高等學校相關專業的學生、研究生有所幫助，從而促進我國空間射頻信息獲取技術的發展，為國家信息化建設和國民經濟建設作出貢獻。
本套叢書的出版，得到了中國電子科技集團公司、中國電子科學研究院、南京電子技術研究所、西安電子科技大學等各參與單位的大力支持，得到了電子工業出版社領導和劉憲蘭首席策劃編輯的積極推動，得到了參與叢書工作全體同志的熱情幫助，在此一并表示衷心的感謝！
叢書主編、中國工程院院士
王小謨 張光義
2013年5月
前 言
2005年我們編著出版了《雷達成像技術》一書，這時距合成孔徑雷達（SAR）概念的提出已有半個世紀，國際上合成孔徑雷達已應用很多年，各種成像算法也趨于成熟。我國對合成孔徑雷達的研究起步并不晚，20世紀70年代后期，中國科學院電子所就研制出機載合成孔徑雷達樣機，并得到約10m分辨率的清晰圖像。但國內合成孔徑雷達開始廣泛應用還是21世紀初的事，雖然較國際上落后了許多年，但發展很快，在短短幾年里，不少單位開展了研究，并在許多方面取得了實際成果，通過較廣泛的實踐，加深了對合成孔徑雷達的認識。我們有幸參加了部分工作，這是難得的學習機會，使我們對合成孔徑雷達有了進一步的理解。當時，王小謨、張光義兩位院士倡議編著雷達技術叢書，要我們編著《雷達成像技術》分冊，我們愉快地接受了該項任務，期望能在我國合成孔徑雷達蓬勃發展之際，結合我們幾年來的研究和實際體會以書面形式發表，供后來參加這一領域的科技工作者參考，為合成孔徑雷達在我國更好、更廣、更快發展的事業中，貢獻一點綿薄之力。
《雷達成像技術》出版至今雖只有短短幾年，但國內的應用發展極其迅速，而且應用的范圍越來越廣泛。幾年的廣泛實踐也使國內合成孔徑雷達的研究水平得到明顯提高，其水平基本上與國際水平相當。同時，在這幾年里國際合成孔徑雷達又有了不少新的發展。在這種新的形勢下，我們覺得原來編著的那本書已難以滿足新發展的要求。為此，我們編著了這本《雷達成像算法進展》，供有關讀者參考。合成孔徑雷達的新進展主要分物理和應用兩個層面，本書介紹的新技術是應用層面的。
近年來，合成孔徑雷達的應用領域有不少新的擴展，雖然成像的基本原理仍然適用，但具體算法常常需根據具體情況作相應改變。本書重點討論合成孔徑雷達在各種新的應用場合的成像算法，但為了便于讀者閱讀，以及與既往的成果相聯系，我們用不長的篇幅在第1章里對合成孔徑雷達的基本原理和各種成像算法進行了扼要介紹。但介紹這些內容時，不再采用一般按歷史發展由近似到精確、由簡到繁的敘述方法，而是根據成像原理導出相應的精確算法，然后按實際中對不同的分辨率和精度要求，介紹歷史發展中先后提出的，而當前仍在應用的各種算法。
第2章介紹常用正側視條帶式和小區域聚束式之外的幾種工作模式的合成孔徑雷達成像技術，首先介紹大斜視條件下，常規基于傾斜譜的波數域算法和非線性CS算法都不適用，給出了在斜視角方向基于正交譜的斜視SAR成像。其次介紹了較大區域的聚束模式成像算法，隨著分辨率提高和測繪帶的增大，常規的極坐標格式算法不夠嚴格，而常規波數域算法要求重復頻率大于總方位帶寬，為此介紹了在重復頻率略大于瞬時帶寬條件下的成像算法。然后介紹了在滑動聚束模式下，子孔徑成像算法和全孔徑成像算法。最后，針對星載條帶SAR，測繪帶和分辨率是一對矛盾，介紹了采用多通道體制，采用低重復頻率而有多普勒模糊，通過多通道真實空間采樣，彌補合成孔徑空間采樣不足，解決高分辨率寬測繪帶問題，給出了相應的成像算法。
第3章介紹在機載情況下存在運動誤差時的補償技術。首先討論了機載SAR運動概況，分析了天線相位中心位置誤差及不同模式下的“平地窄波束”假設和運動補償方法。并針對寬波束模式中運動誤差存在對目標方位和高程的依賴性，給出殘余誤差的補償方法。其次介紹基于慣導數據的運動補償技術，并以不同機載平臺實測數據為例，說明運動補償對機載數據處理的必要性及有效性。接著介紹基于數據的運動參數估計方法，包括多普勒中心和多普勒調頻率及多孔徑圖像偏移等，這些內容是進行基于回波數據運動補償的基礎。然后介紹相位梯度自聚焦（PGA）和擴展PGA（E-PGA）的補償方法。PGA的獨特之處在于它并不基于誤差多項式模型，而是根據圖像中某些特顯點的散焦狀況進行自聚焦處理的方法。最后介紹基于回波數據的運動補償算法并給出結合運動補償的SAR成像實例。
第4章介紹各類目標的逆合成孔徑雷達（ISAR）成像，首先從常用的空、海目標，即飛機和艦船成像出發，介紹基本的平動補償（包絡對齊和自聚焦）方法、基于時頻分析的方位瞬時成像方法，針對具有游動部件的目標，采用微多普勒分析和分離的成像算法。自旋部件是空間目標中常見的，為此采用窄帶和寬帶雷達，對它進行了二維和三維成像的討論。接著介紹了對方位缺失部分數據情況下稀疏孔徑成像和多個稀疏子頻帶相干合成的稀疏頻帶成像。最后介紹了采用壓縮感知（CS）技術提高ISAR分辨率的成像方法。
第5章介紹雷達對地面運動目標探測的新技術。首先簡單介紹了單孔徑地面運動目標檢測（SAR-GMTI）常見的幾種處理方法。接著介紹多孔徑SAR利用“圖像對”進行SAR-GMTI的基本原理和基本信號處理方法，包括偏置相位中心天線（DPCA）方法和沿跡干涉（ATI）方法。然后對引起SAR圖像對的相干性下降的各種因素進行分析，并給出提高SAR“圖像對”相干性的補償方法。最后介紹利用多基線提高GMTI性能的信號處理方法和采用空時自適應處理（STAP）的雜波抑制方法。
第6章介紹干涉合成孔徑雷達（InSAR）多維測繪新技術及其應用。首先從合成孔徑雷達干涉技術的基本原理入手，簡要介紹InSAR的幾何模型和數據處理流程，并討論了傳統單基線InSAR對復雜地形測繪應用的局限性；以當前最新的InSAR系統為例，介紹新體制InSAR系統的原理和新體制下InSAR技術應用于復雜地形測繪的新發展。然后介紹先驗DEM輔助InSAR處理的新技術。最后介紹了合成孔徑雷達多基線干涉技術和下視三維成像技術的優勢及其相關信號處理方法。
本書是由西安電子科技大學國防科技雷達信號處理重點實驗室雷達成像分室集體編著的。雷達成像分室成立于21世紀初，主要骨干為邢孟道、李真芳、王彤。邢孟道為分室主任，保錚作為實驗室學術委員會主任，更多地參加了該分室的工作。由于國內雷達成像迅速發展，分室規模迅速擴大，至今已建立了一支具有較高水平的年輕隊伍。一批年輕人，雖然從事工作時間不長，但經受多次任務的鍛煉，已成為比較成熟的骨干，本書動員分室全體成員合作完成。我們先對內容提綱進行了集體討論，然后分工編著，其中第1章由保錚編寫，第2章由孫光才編寫，第3章由張磊編寫，第4章由白雪茹編寫，第5章由王彤編寫，第6章由李真芳編寫。然后再通過集體討論，最后由邢孟道整理定稿。同時，在本書的編著過程中得到了研究。
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