[正版] 合成孔径雷达成像算法与实现 Ian G. Cumming SAR初学者入门必读书籍 合成孔径雷达信号特征分析

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    全书首先讨论了合成孔径雷达基础知识，重点介绍SAR成像处理所涉及的信号处理理论、合成孔径基本概念、合成孔径雷达信号特征分析等；接着讨论SAR成像处理算法、实现及其比较，包括距离－多普勒算法、Chirp Scaling算法、ωK算法、SPECAN 算法等成像处理算法，此外还论述了宽成像带ScanSAR工作模式的成像处理方法等；最后，本书讨论了SAR成像处理算法中的重要辅助算法，即多普勒参数估计，包括多普勒中心估计和方位调频率估计等。本书重视细节，强调算法的工程实现，并提供了数据和习题等，对专门从事SAR成像处理研究人员而言是一本操作性很强的书籍，同时也是一本出色的教学和培训用书。

目录
第一部分 合成孔径雷达基础
第1章 概论
1.1 合成孔径雷达背景简介
1.2 遥感中的雷达
1.3 SAR基础
1.4 星载合成孔径雷达传感器
1.5 内容概要
1.5.1 星载合成孔径雷达图像示例
参考文献

第2章 信号处理基础
2.1 简介
2.2 线性卷积
2.2.1 连续时间卷积
2.2.2 离散时间卷积
2.3 傅里叶变换
2.3.1 连续时间傅里叶变换
2.3.2 离散傅里叶变换
2.3.3 傅里叶变换性质
2.3.4 傅里叶变换示例
2.4 卷积的离散傅里叶变换计算
2.5 信号采样
2.5.1 采样信号的频谱
2.5.2 信号类型
2.5.3 奈奎斯特采样率和混叠
2.6 平滑窗
2.7 插值
2.7.1 sinc插值
2.7.2 插值核的频谱
2.7.3 非基带和复插值
2.8 点目标分析
2.9 小结
2.9.1 “麦哲伦号”获得的金星坑图像
参考文献

第3章 线性调频信号的脉冲压缩
3.1 概述
3.2 线性调频信号
3.2.1 时域表达
3.2.2 线性调频脉冲的频谱
3.2.3 调频信号采样
3.2.4 频率和时间不连续性
3.3 脉冲压缩
3.3.1 脉冲压缩原理
3.3.2 线性调频信号的时域压缩
3.3.3 频域匹配滤波器
3.3.4 窗效应
3.3.5 过采样率重定义
3.4 匹配滤波器的实现
3.4.1 目标定位和匹配滤波器弃置区
3.5 调频率失配
3.5.1 基带信号中的失配影响
3.5.2 非基带信号中的失配影响
3.5.3 滤波器失配和时间带宽积
3.6 小结
3.6.1 ENVISAT/ASAR宽带图像
参考文献
附录3A 匹配滤波输出的推导
附录3B 相位失配误差推导

第4章 合成孔径的概念
4.1 概述
4.2 SAR几何关系
4.2.1 术语定义
4.2.2 卫星地距几何
4.2.3 卫星轨道几何
4.3 距离方程
4.3.1 距离方程的双曲线模型
4.3.2 速度与角度的关系
4.4 SAR距离向信号
4.4.1 发射脉冲
4.4.2 数据获取
4.5 SAR方位向信号
4.5.1 什么是SAR中的多普勒频率
4.5.2 相干脉冲
4.5.3 PRF的选择
4.5.4 方位向信号强度和多普勒历程
4.5.5 方位向参数
4.6 二维信号
4.6.1 信号存储器中的数据排列
4.6.2 解调后的基带信号
4.6.3 SAR冲激响应
4.6.4 典型雷达参数值
4.7 SAR分辨率与合成孔径
4.7.1 分辨率的带宽推导
4.7.2 合成孔径
4.8 小结
4.8.1 温哥华岛的窄幅ScanSAR图像
参考文献
附录4A 近似雷达速度的推导
附录4B 正交解调
附录4C 合成孔径的概念

第5章 SAR信号的性质
5.1 简介
5.2 低斜视角情况下的信号频谱
5.2.1 距离多普勒频谱
5.2.2 二维频谱
5.3 一般情况下的信号频谱
5.3.1 距离向傅里叶变换
5.3.2 方位向傅里叶变换
5.3.3 距离向傅里叶逆变换
5.4 方位混叠与多普勒中心
5.4.1 方位混叠和模糊的起因
5.4.2 多普勒中心
5.4.3 多普勒模糊
5.4.4 距离向的多普勒中心变化
5.5 距离徙动
5.5.1 距离徙动的分量
5.5.2 同一距离处的多个目标
5.5.3 目标轨迹卷绕
5.6 点目标示例
5.6.1 仿真参数
5.7 SAR处理算法初窥
5.7.1 时域匹配滤波
5.7.2 机载实时处理图像
5.7.3 非聚焦SAR
5.7.4 更好的处理算法
5.8 小结
参考文献
附录5A 距离向/方位向的耦合
附录5B 方位调频率注释

第二部分 SAR处理算法
第6章 距离多普勒算法
6.1 简介
6.2 算法概述
6.3 低斜视角情况下的RDA
6.3.1 雷达原始数据
6.3.2 距离压缩
6.3.3 方位向傅里叶变换
6.3.4 距离徙动校正
6.3.5 残余距离徙动导致的展宽
6.3.6 方位压缩
6.3.7 低斜视角情况下的RADARSAT-1图像
6.4 大斜视角情况
6.4.1 斜视的处理改进
6.4.2 二次距离压缩的实现
6.4.3 星载和机载中的二次距离压缩方式
6.4.4 二次距离压缩仿真试验
6.4.5 机载L波段雷达图像示例
6.5 多视处理
6.5.1 子视时频关系
6.5.2 子视抽取、检测及求和
6.5.3 等效视数
6.5.4 多视处理示例
6.5.5 调频率误差
6.5.6 多视处理图像
6.6 小结
参考文献

第7章 Chirp Scaling算法
7.1 介绍
7.1.1 Chirp Scaling算法概览
7.2 Chirp Scaling原理
7.3 距离徙动校正中的Chirp Scaling
7.3.1 一致距离徙动校正和补余距离徙动校正
7.3.2 距离徙动的精确表达
7.4 变标方程推导
7.4.1 补余距离徙动量级示例
7.5 CSA处理细节
7.5.1 距离处理
7.5.2 方位处理
7.6 处理示例
7.6.1 点目标仿真处理
7.6.2 SRTM/X-SAR数据处理
7.7 小结
参考文献

第8章 ωK算法
8.1 简介
8.1.1 ωKA概述
8.2 参考函数相乘
8.3 Stolt插值
8.3.1 变量代换
8.4 对Stolt映射的理解
8.4.1 Stolt映射的组成部分
8.4.2 基于傅里叶变换性质的理解
8.4.3 基于支持域的理解
8.4.4 基于成像几何关系的理解
8.5 误差分析
8.6 近似ωKA
8.6.1 近似项
8.6.2 与RDA和CSA的关系
8.6.3 近似ωKA的误差讨论
8.7 处理示例
8.7.1 完整ωKA仿真
8.7.2 近似ωKA
8.7.3 X波段机载聚束雷达图像示例
8.8 小结
参考文献
附录8A 波数域的Stolt映射

第9章 SPECAN算法
9.1 简介
9.1.1 SPECAN算法概述
9.2 SPECAN算法的推导
9.2.1 SPECAN的卷积推导
9.2.2 几何解释
9.2.3 混叠与快速傅里叶变换长度
9.2.4 输出采样间隔
9.2.5 快速傅里叶变换的有效输出点数
9.2.6 后续快速傅里叶变换位置
9.2.7 快速傅里叶变换的输出结果的拼接
9.3 多视处理
9.4 处理效率
9.5 距离徙动校正
9.5.1 时域线性距离徙动校正
9.5.2 数据倾斜与校直
9.6 相位补偿
9.7 关于图像质量的一些问题
9.7.1 拼接点处的频率间断
9.7.2 方位调频率误差
9.7.3 扇贝辐射效应
9.8 处理示例
9.8.1 仿真点目标
9.8.2 SPECAN算法处理出的ERS图像
9.9 小结
参考文献

第10章 ScanSAR数据处理
10.1 简介
10.2 ScanSAR数据获取
10.3 单一Burst中的目标压缩
10.4 全孔径处理算法
10.5 SPECAN算法
10.6 改进的SPECAN算法
10.6.1 算法概述
10.6.2 SRTM处理示例
10.7 SIFFT算法
10.8 ECS算法（ECSA）
10.9 Burst图像拼接
10.10 小结
10.10.1 RADARSAT-1的ScanSAR图像
参考文献

第11章 算法比较
11.1 简介
11.2 算法精度回顾
11.2.1 RDA
11.2.2 CSA
11.2.3 ωKA
11.3 处理功能对比
11.3.1 距离方程形式
11.3.2 方位匹配滤波器的实现
11.3.3 距离徙动校正的实现
11.3.4 二次距离压缩实现
11.4 处理误差概述
11.4.1 方位匹配滤波器中的二次相位误差
11.4.2 二次距离压缩中的二次相位误差
11.4.3 残余距离徙动
11.4.4 处理误差量级示例
11.5 计算开销
11.5.1 基本算法运算
11.5.2 RDA
11.5.3 CSA
11.5.4 ωKA
11.6 算法利弊
11.6.1 RDA利弊
11.6.2 CSA利弊
11.6.3 ωKA利弊
11.7 小结
11.7.1 墨西拿海峡的ASAR图像

第三部分 多普勒参数估计
第12章 多普勒中心估计
12.1 简介
12.1.1 多普勒中心频率
12.1.2 星载SAR几何
12.1.3 本章概述
12.2 多普勒中心精度要求
12.2.1 基带中心的精度要求
12.2.2 多普勒模糊的精度要求
12.3 多普勒中心的几何计算
12.3.1 多普勒中心计算示例
12.3.2 偏航角和俯仰角控制
12.4 基于接收数据的基带中心估计
12.4.1 基于幅度的估计方法
12.4.2 基于相位的估计方法
12.5 基于接收数据的多普勒模糊估计
12.5.1 基于幅度的DAR估计方法
12.5.2 基于相位的DAR估计方法
12.5.3 多波长算法
12.5.4 多视互相关法
12.5.5 多视差频法
12.5.6 PRF变调法
12.5.7 DAR算法比较
12.6 全局估计原理
12.6.1 空间变化检测
12.6.2 估计器质量检测
12.7 曲面拟合法
12.7.1 全局多项式曲面拟合
12.7.2 基于几何模型的全局拟合
12.7.3 自动拟合过程
12.8 小结
参考文献
附录12A 多普勒计算详细步骤
附录12B DAR算法中的偏移频率

第13章 方位调频率估计
13.1 简介
13.2 方位调频率精度要求
13.3 方位调频率的几何计算模型
13.4 方位线性调频率的数据估计
13.4.1 最大对比度法
13.4.2 视错位法
13.4.3 基于相位的自聚焦方法
13.5 小结
13.5.1 一部小型SAR系统——MiSAR
参考文献
附录A RADARSAT-1数据
缩略语对照表
符号表
参考书目
索引

    Ian G. Cumming英属哥伦比亚大学电子与计算机工程系教授。1977年加入MDA，进行SAR信号处理算法的研究（包括多普勒估计和自聚焦方法），并参与设计SEASAT，SIR-B，ERS-1/2，J-ERS-1，RADARSAT及多部机载雷达系统的SAR数字处理器算法。担任MDA/NSERC雷达遥感方向的工业研究主席，所在的雷达遥感实验室从事SAR处理、SAR数据编码、星载SAR双路干涉、机载SAR顺轨干涉、极化雷达图像分类及SAR多普勒估计等方面的研究。
Frank H. Wong（黄熙炽）祖籍广东新会。1977年加入MDA，曾从事Landsat和SPOT成像领域的工作，之后从事机载和星载SAR处理和多普勒估计工作。在英属哥伦比亚大学雷达遥感实验室长期讲授图像处理课程。

本书重视细节，强调算法的工程实现，并提供了数据和习题等，对专门从事SAR成像处理研究人员而言是一本操作性很强的书籍，同时也是一本出色的教学和培训用书。此外，作为合成孔径雷达系统的核心技术之一，本书所探讨的SAR成像处理方面的知识也非常适合系统工程师和后续SAR图像应用单位的研究人员阅读。

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