提高距离分辨率的雷达成像技术：一维距离像与散射点模型

雷达成像技术在第二章详细探讨了距离高分辨和一维距离像的概念。当雷达采用宽频带信号时，其距离分辨率显著提升，导致从目标（如飞机）接收到的回波不再是单一的点，而是形成了一维的距离分布。这种现象可以通过线性系统模型来理解，其中输入是发射的脉冲，经过目标（作为系统的一部分）的处理，输出为雷达回波。雷达的特性由其冲激响应或分布函数来表征，这是通过发射波形与冲激响应的卷积得到的。 深入分析目标的冲激响应涉及复杂的电磁场理论，对于本书而言可能超出基础范畴。然而，简化来说，雷达电波作用于目标时，目标的部件会产生后向散射和镜面反射，这些是构成雷达回波的主要部分。散射点模型是常用的一种近似方式，将目标看作是由一系列面向雷达的散射点组成，主要集中在后向散射强烈的区域。谐振波和爬行波的滞后效应可能导致部分散射点出现在目标体外，但其影响相对较小。 雷达散射点模型受视角和雷达波长的影响，视角变化10°范围内，散射点的位置和强度基本保持稳定。特别地，对于微波雷达进行ISAR成像时，目标需要旋转约3°，此时使用散射点模型是合适的。尽管目标散射点模型会随着视角的缓慢变化而变化，但一维距离像的变化速度更快。因为一维距离像是三维散射点子回波在雷达视线方向上的投影，当目标视角微小变化时，同一距离单元内的子回波相位差会显著变化，这直接影响到距离像中尖峰的位置。 举个例子，如果波长为3厘米，目标上的两个散射点水平距离为10米，即使目标仅旋转0.05°，两者径向距离差也会变化1厘米，导致子回波相位差变化240°。因此，一维距离像中的细节会随着视角的细微调整而快速变化，这是距离高分辨成像的关键特性。理解这些概念有助于在实际应用中优化雷达系统的性能，比如提高目标识别和定位的精度。