20世紀(jì)50年代提出的合成孔徑雷達(dá)( Syn t he t i c Ape r t ur e Rada r,SAR)是一種能夠全天時(shí)、全天候工作的主動(dòng)微波成像雷達(dá)。它通過(guò)距離 向脈沖壓縮和方位向孔徑合成實(shí)現(xiàn)二維高分辨率成像,分辨率可達(dá)厘米 級(jí)。隨著微波成像雷達(dá)載荷和平臺(tái)技術(shù)的迅速發(fā)展,大量的SAR圖像數(shù) 據(jù)被獲取,微波成像雷達(dá)技術(shù)也已成為一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)。目前,高分 辨率SAR圖像已被廣泛應(yīng)用于軍事偵察、地形測(cè)繪、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān) 控、國(guó)土勘測(cè)、資源普查、海況監(jiān)視、海岸監(jiān)測(cè)、大氣探測(cè)、空間探測(cè)、星球 探測(cè)等,以及軍事、陸地、海洋和空間的各個(gè)方面。 為了更好地實(shí)現(xiàn)SAR圖像的應(yīng)用,必須深入研究SAR圖像噪聲抑制、目標(biāo)檢測(cè)、分類與識(shí)別等處理方法,而SAR圖像的統(tǒng)計(jì)特性義是SAR 圖像處理和應(yīng)用的基礎(chǔ)。SAR圖像是SAR對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景的一次觀測(cè),或者 視為觀測(cè)量的一個(gè)樣本。因此,必須利用隨機(jī)過(guò)程理論等課程給出的 隨機(jī)信號(hào)分析工具對(duì)SAR圖像的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行分析。而SAR圖像是目 標(biāo)散射特性通過(guò)微波成像雷達(dá)系統(tǒng)的獲取和成像處理之后的輸出,其統(tǒng) 計(jì)特性歸根結(jié)底取決于目標(biāo)場(chǎng)景、微波成像雷達(dá)系統(tǒng)和成像處理器的共 同作用。因此,為了更逼真、更精確地得到微波成像雷達(dá)圖像的統(tǒng)計(jì)特 性,必須從分析目標(biāo)回波信號(hào)統(tǒng)計(jì)特性及通過(guò)微波成像雷達(dá)獲取和成像 處理后的統(tǒng)計(jì)特性變化入手。 與確定性信號(hào)分析不同,隨機(jī)信號(hào)只能分析其在樣本空間上表現(xiàn)出 來(lái)的有規(guī)律的群體特性,即統(tǒng)計(jì)特性。由于隨機(jī)信號(hào)的許多統(tǒng)計(jì)特性不 能像確定性信號(hào)的取值那樣被直接觀察和形象描述,因此通常難以理解。 另外,研究統(tǒng)計(jì)特性的數(shù)學(xué)工具也比較有限,從而導(dǎo)致SAR圖像統(tǒng)計(jì)特 性雖然被廣泛應(yīng)用,但是關(guān)于其如何被分析和推導(dǎo)的研究卻相對(duì)較少。 本書作者長(zhǎng)期從事微波成像雷達(dá)系統(tǒng)的性能分析、成像處理、圖像處 理和應(yīng)用等方面的研究工作以及概率論隨機(jī)過(guò)程理論等隨機(jī)信號(hào)分 析相關(guān)課程的教學(xué)工作。本書是作者將多年來(lái)的科研成果與教學(xué)經(jīng)驗(yàn)相 融合編寫而成的,結(jié)合微波成像雷達(dá)系統(tǒng)獲取、處理和應(yīng)用3個(gè)環(huán)節(jié),分 析了中頻回波信號(hào)、視頻回波信號(hào)、圖像信號(hào)、干涉信號(hào)等信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性;利用隨機(jī)過(guò)程對(duì)信號(hào)進(jìn)行建模,應(yīng)用窄帶過(guò)程、高斯過(guò)程、白噪聲過(guò)程 等概念以及隨機(jī)過(guò)程通過(guò)線性系統(tǒng)等理論,深入淺出地推導(dǎo)了這4種信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性,并且給出了統(tǒng)計(jì)特性在實(shí)際圖像處理中的應(yīng)用。 本書以學(xué)習(xí)與思考相結(jié)合、知識(shí)與情景相結(jié)合、理論與實(shí)際相結(jié)合 為理念,注重問(wèn)題的分析、知識(shí)的應(yīng)用和概念的理解。具體來(lái)說(shuō),就是在本書的編寫過(guò)程中力求做到:精準(zhǔn)、簡(jiǎn)練、新穎和系統(tǒng)。 ( 1) 精準(zhǔn)。本書給出的微波成像雷達(dá)機(jī)理和模型均來(lái)源于最經(jīng)典的 描述,并且已經(jīng)在實(shí)際工程項(xiàng)目中得到了驗(yàn)證。微波成像雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù) 學(xué)模型真實(shí)地反映了實(shí)際工程中的物理工作機(jī)理和過(guò)程,微波成像雷達(dá) 信號(hào)統(tǒng)計(jì)特性的推導(dǎo)結(jié)果也利用真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。同時(shí),第3~6章 后面都給出了相應(yīng)的仿真結(jié)果,驗(yàn)證了理論分析的正確性。 ( 2) 簡(jiǎn)練。本書在微波成像雷達(dá)系統(tǒng)的建模過(guò)程中,通過(guò)集中解決主 要問(wèn)題和問(wèn)題的主要矛盾,給出了簡(jiǎn)化而又準(zhǔn)確的系統(tǒng)模型。應(yīng)用隨機(jī) 過(guò)程理論知識(shí)進(jìn)行分析的過(guò)程中,也采用通俗易懂的最簡(jiǎn)模型。第1章 高度凝練地給出了隨機(jī)過(guò)程的基本概念,第2章給出了微波成像雷達(dá)最 基本的系統(tǒng)模型,每一章的開始都給出了本章統(tǒng)計(jì)特性分析所需的隨機(jī) 過(guò)程理論基礎(chǔ)知識(shí),力求深入淺出。 ( 3) 新穎。本書的內(nèi)容主要來(lái)自微波成像雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域中的前沿課 題,有些內(nèi)容來(lái)源于作者近年來(lái)取得的研究成果。同時(shí),在內(nèi)容的編排 上,從隨機(jī)過(guò)程的基本知識(shí)出發(fā),到微波成像雷達(dá)信號(hào)統(tǒng)計(jì)特性的推導(dǎo), 再到雷達(dá)信號(hào)統(tǒng)計(jì)特性在圖像處理中的應(yīng)用,不僅有助于讀者掌握信號(hào) 統(tǒng)計(jì)特性的推導(dǎo)過(guò)程,而且也便于讀者理解隨機(jī)過(guò)程理論的基本概念,明 確統(tǒng)計(jì)特性在實(shí)際中的應(yīng)用。 ( 4)系統(tǒng)。本書利用隨機(jī)過(guò)程理論對(duì)微波成像雷達(dá)從獲取、成像處理 到圖像應(yīng)用完整鏈條上的每一步信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了分析。第2章給 出了微波成像雷達(dá)的系統(tǒng)模型,第3~6章針對(duì)微波雷達(dá)地面場(chǎng)景、回波 獲取、成像處理、干涉處理等各環(huán)節(jié)的信號(hào)統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了分析,所有章 節(jié)內(nèi)容結(jié)合在一起構(gòu)成了微波成像雷達(dá)圖像統(tǒng)計(jì)特性的完整分析過(guò)程。 本書可供通信、雷達(dá)等相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員參考,作為其在微波 成像雷達(dá)獲取、處理和應(yīng)用等各階段中的信號(hào)統(tǒng)計(jì)特性的學(xué)習(xí)資料;同時(shí) 也可作為普通高等院校相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生學(xué)習(xí)隨機(jī)過(guò)程理論的 教學(xué)參考用書,或者作為專業(yè)研討課的教材和教學(xué)參考用書,還可供相關(guān)專業(yè)的教師閱讀參考 隨書所附的《微波成像雷達(dá)信號(hào)統(tǒng)計(jì)特性》配套軟件中主要包括軟 件的MATLAB封裝代碼和使用說(shuō)明。配套軟件包括隨機(jī)過(guò)程數(shù)字 圖像處理雷達(dá)仿真三個(gè)模塊,本書中的仿真結(jié)果均是采用雷達(dá)仿真 模塊得到的。配套軟件的運(yùn)行需要本地安裝MATLAB。 配套軟件可通過(guò)掃描本頁(yè)的二維碼關(guān)注北航理工圖書公眾號(hào)回復(fù) 2807獲得下載地址。如有疑問(wèn)請(qǐng)發(fā)送郵件至g ood t e x t book@126. c om或撥打 010 82317036聯(lián)系圖書編輯。 本書的第1章、第4章、第5章和第6章由徐華平教授編寫,第2章由 王鵬波副教授編寫,第3章由楊威副教授編寫,最后由李春升教授統(tǒng)稿。 博士生張家偉參與了第3章和第4章部分內(nèi)容的編寫工作,博士生楊波 和李碩參與了第5章和第6章的部分仿真工作,碩士生高帥、本科生喬舒 浩參與了本書配套軟件的開發(fā)工作。感謝周蔭清教授在本書編寫過(guò)程中 給予的幫助,感謝北京航空航天大學(xué)星載SAR課題組對(duì)本書編寫工作的支持。 由于作者水平有限,書中難免存在不妥甚至錯(cuò)誤之處,懇請(qǐng)各位讀者 批評(píng)指正。 作 者 2018年7