极化SAR图像基础知识(2)

本篇主要关注物理含义

1.极化

　　电磁波在传播时，传播的方向和电场、磁场相互垂直，我们把电波的电场方向叫电波的极化。（i.e.依据电场E的方向来定义电磁波的极化）。

　　如果电场矢量端点随时间变化的轨迹是一直线，这种波称作线极化波。线极化波又分为水平极化和垂直极化，电波的电场垂直于入射面的是垂直极化波，平行于入射面的是水平极化波。如下图所示。对后向散射的一般情况，后向散射场Er的分量和入射场Ei的分量线性相关，通常用(Er垂直,Er水平)'=(exp(ikd)/|d|)*S*(Ei垂直,Ei水平)'.其中S即为单个像素的后向散射矩阵，包含了目标的全部极化信息。

　　
　　如果电场矢量的方向随时间变化，矢量端点的轨迹是一个圆，这种波称作圆极化波(更一般的，椭圆极化波)。圆极化波分为左旋圆极化波和右旋圆极化波，顺着电波传播方向看去，电波的电场矢量顺时针旋转的是右旋圆极化波，反之是左旋圆极化波。如下图所示。

(注：电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式传递能量和动量，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。)

2.分辨率

　　雷达的分辨率是指在距离向和方位向上分辨两个邻近目标的能力。

　　距离向分辨率：通过增大信号带宽B可以提高距离分辨率。

            

(注：信号带宽B:设发射脉冲中的最大、最小频率分别为f_max，f_min，则此脉冲的信号带宽为B=f_max-f_min。)

　　方位向分辨率：增大天线方位向孔径可以提高方位分辨率。方位分辨率仅仅取决于天线尺寸，天线越小，分辨率越高。其根本原因是，天线越小其波束越宽，目标被观察的时间久越长，这样就有助于合成一个更大的天线，从而提高分辨率。

                    

　　距离分辨率和方位向分辨率含义图示如下：

  

(注：要提高雷达分辨率就必须增加天线的长度。但是，这是不可能物理实现的，因此需要通过虚拟来实现。1951年美国人Carl Wiley首先设想：利用平台移动及信号之间的相干性，通过计算来重建一个大尺寸的天线。由于雷达在两次发射脉冲之间不断移动，确实有可能在相位上组合所有回波，从而合成一个巨大的天线阵。这就是合成孔径雷达原理。)

（注：电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式传递能量和动量，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。）