逆合成孔径雷达（ISAR）

逆合成孔径雷达（ISAR）的信号处理技术用于距离-多普勒（或者距离向和方位向）域中的移动目标的成像。ISAR成像通常用于目标的识别和分类。

距离向（或斜距）定义为与雷达信号朝着目标传播方向相平行的轴向，方位向定义为与距离向相垂直的轴向。一张ISAR图像能够清楚地显示出主要的散射区域，即目标的散射中心。

典型的二维ISAR图像是通过采集不同观测角和多普勒频率下的散射场数据而构建的。尽管ISAR处理与SAR处理相似，但是ISAR成像过程与SAR成像相比，两者在概念上有一定差异的。

对于合成孔径雷达，一般情况下雷达平台是运动的，目标是保持静止的。利用雷达相对于目标或地面的运动得到所需的空间（或角度）信息。对于逆合成孔径雷达，雷达平台是静止不动的，目标是运动的，比如飞机、舰船和坦克等，如图1所示。

图1 逆合成孔径雷达（ISAR）模型

与SAR的工作原理相似，ISAR同样是利用发射信号有限的频率带宽来实现所需的距离分辨率。如图1所示，利用目标的运动，静止的雷达能够采集到不同观测角度下目标的散射数据。当目标移动时，假设目标的观测角相对于雷达的视轴是变化的，从而能够得到一张清晰的ISAR图像。

利用ISAR数据中的角度差异，能够求解得到不同的方位点。在接下来的章节中，将对这些概念进行详细的说明。事实上，就采集到的回波数据而言，沿环形航迹运动的聚束式SAR模型与ISAR模型是一样的，如图2所示。

图2 沿环形航迹运动的聚束式SAR模型与ISAR模型类似

在图3中，将ISAR模型和与其类似的聚束式SAR模型进行了详细对比。从图3a可以看出，对于聚束式SAR模型，其工作原理是沿环形路径运动的雷达，采集来自静止目标的反向散射场数据，其观测角范围为Ω。

然而，在图3b中，是静止的雷达，采集来自旋转目标的反向散射场数据。倘若，在这两种情况下，雷达都使用相同的频率带宽对目标进行跟踪，如果目标旋转的角度范围同样为Ω，那么就可以获得相同的反射率数据。

图3 SAR向ISAR的转变：(a)沿环形航迹运动的SAR模型；(b)ISAR

当然，在大部分SAR的使用场景中，雷达是沿直线路径运动的，而不是沿环形路径运动的，如图4所示。

因此，与图3a中所示的理想情况相比，存在一个路径长度差dR。当积分角度较小，且目标与雷达的距离R足够远，那么接收信号的路径长度差也相当小。假设路径长度差dR小于波长，与环形路径相比，沿直线路径传播的接收信号的相位存在额外的延迟项：

关键词：ISAR

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