創建日期：2018年3月16日15:29:14
更新日期：2018年3月16日15:29:28
SAR
中文名
合成孔徑雷達
外文名
Synthetic Aperture Radar,SAR
別稱
綜合孔徑雷達
分類
聚焦型和非聚焦型
特點
分辨率高，全天時，全天候工作
合成孔徑雷達(Sy nthetic Aperture Radar :SAR)是利用一個小天線沿着長線陣的軌跡等速移動並輻射相參信號, 把在不同位置接收的回波進行相干處理, 從而獲得較高分辨率的成像雷達，可分爲聚焦型和非聚焦型兩類。
作爲一種主動式微波傳感器, 合成孔徑雷達具有不受光照和氣候條件等限制實現全天時、全天候對地觀測的特點, 甚至可以透過地表或植被獲取其掩蓋的信息。這些特點使其在農、林、水或地質、自然災害等民用領域具有廣泛的應用前景, 在軍事領域更具有獨特的優勢。尤其是未來的戰場空間將由傳統的陸、海、空向太空延伸, 作爲一種具有獨特優勢的偵察手段, 合成孔徑雷達衛星爲奪取未來戰場的制信息權, 甚至對戰爭的勝負具有舉足輕重的影響。
1978 年6 月27日, 美國國家航空航天局噴氣推進實驗室(JPL)發射了世界上第1顆載有SAR的海洋衛星Seasat-A。該衛星工作在L波段、HH極化, 天線波束指向固定, Seasat-A的發射標誌着合成孔徑雷達已成功進入從太空對地觀測的新時代。
美國NASA：
“長曲棍球” (Lacrosse)系列SAR衛星, 是當今世界上最先進的軍用雷達偵察衛星, 已成爲美國衛星偵察情報的主要來源。Lacrosse-2 ～ Lacrosse-5，4顆衛星以雙星組網, 採用X、L2個頻段和雙極化的工作方式, 其地面分辨率達到1 m(標準模式)、3 m(寬掃模式)和0.3 m(精掃模式), 在寬掃模式下, 其地面覆蓋面積可達幾百km2 。
歐空局(ESA):
衛星採用MK-1平臺, 裝載了C波段SAR, 天線波束指向固定, 並採用VV極化方式, 可以獲得30 m空間分辨率和100 km觀測帶寬的高質量圖像。Envisat是ERS計劃的後續,爲近極地太陽同步軌道雷達成像衛星。Envisat上所搭載的ASAR是基於ERS-1/2主動微波儀(AMI)建造的, 具有多種極化、可變入射角、大幅寬等新的特性。
意大利:
Cosmo-Skymed衛星工作在X波段(9.6 GHz), 具有多極化、多入射角的特性, 具備3種工作方式和5種分辨率的成像模式:ScanSAR(100 m和30 m)、Strip-Map(3 m和1.5 m)、SpotLight(1 m)。Cosmo-Skymed星座是意大利的SAR成像偵察衛星星座, 共包括4顆SAR衛星。該星座採用太陽同步軌道, 爲全球第1個分辨率高達1 m的雷達成像衛星星座。
德國
TerraSAR-X是首顆由德國宇航中心(DLR)和民營企業EADSAstrium及Infoterra公司共同開發的的軍民兩用雷達偵察衛星。該衛星於2007年6月15日從拜科努爾航天中心發射升空, 運行在515 km的近極地太陽同步軌道上, 工作在X波段(9.65 GHz), 具有多極化、多入射角的特性,具備4種工作方式和4 種不同分辨率的成像模式:StripMap(單視情況下:距離上3m, 方位上3m)、Scan-SAR(4視情況下:距離上15 m, 方位上16 m)、Spot-Light(單視情況下:距離上2 m, 方位上1.2 m)和高分辨SpotLight(單視情況下:距離上1 m, 方位上1.2 m)。
SAR-LUPE是德國第1 個軍用天基雷達偵察系統, 服務於德國聯邦部隊。該衛星系統主要由5 顆X波段雷達成像衛星組成星座, 分佈在3個高度500 km的近極地太陽同步軌道面上, 其中2 個軌道面上將有2顆衛星運行, 另一個軌道面上有1顆衛星。每顆衛星都可以穿透黑暗和雲層, 提供分辨率1 m以內的圖像。整個衛星系統, 每天可以提供全球從北緯80°到南緯80°地區的30 多幅圖像, 具有SpotLight和Strip-Map2種工作模式, 並且具有星際鏈路能力, 縮短了系統相應時間, 具備對“熱點”地區每天30 次以上的成像能力。
俄羅斯
俄羅斯分別於1991年3月31日和1998年將“鑽石”(Almaz)系列雷達成像衛星——— Almaz-1和Almaz-1B送入傾角73°的非太陽同步圓形近地軌道。其中, Almaz-1是一顆對地觀測衛星雷達成像衛星, 工作在S波段(中心頻率3.125 GHZ), 採用單極化(HH)、雙側視工作方式, 入射角可變(30°～ 60°),分辨率達到(10 m～ 15 m)。**Almaz-1B是一顆用于海洋和陸地探測的雷達衛星, 衛星上搭載3種SAR載荷:**SAR-10(波長9.6 cm, 分辨率5 m～ 40 m)、SAR-70(波長7 cm, 分辨率15 m～ 60 m)和SAR-10(波長3.6 cm、分辨率5 m～ 7 m), 這3種SAR載荷均採用HH極化方式.
以色列
TecSAR是以色列國防部的第1顆雷達成像衛星,運行在傾角爲143.3°、高度爲550 km的太陽同步圓形軌道上, 具有多極化(HH、VV、VH、HV)、多種成像模式(StripMap、ScanSAR、SpotLight、馬賽克)及多種分辨率的特性, 工作在X波段, 最高分辨率可達到1 m(SpotLight)。
工作原理
與其它大多數雷達一樣，合成孔徑雷達通過發射電磁脈衝和接收目標回波之間的時間差測定距離，其分辨率與脈衝寬度或脈衝持續時間有關，脈寬越窄分辨率越高。合成孔徑雷達通常裝在飛機或衛星上，分爲機載和星載兩種。合成孔徑雷達按平臺的運動航跡來測距和二維成像，其兩維座標信息分別爲距離信息和垂直於距離上的方位信息。方位分辨率與波束寬度成正比，與天線尺寸成反比，就像光學系統需要大型透鏡或反射鏡來實現高精度一樣，雷達在低頻工作時也需要大的天線或孔徑來獲得清晰的圖像。由於飛機航跡不規則，變化很大，會造成圖像散焦。必須使用慣性和導航傳感器來進行天線運動的補償，同時對成像數據反覆處理以形成具有最大對比度圖像的自動聚焦。因此，合成孔徑雷達成像必須以側視方式工作，在一個合成孔徑長度內，發射相干信號，接收後經相干處理從而得到一幅電子鑲嵌圖。雷達所成圖像像素的亮度正比於目標區上對應區域反射的能量。總量就是雷達截面積，它以面積爲單位。後向散射的程度表示爲歸一化雷達截面積，以分貝( dB) 表示。地球表面典型的歸一化雷達截面積爲: 最亮+ 5 dB，最暗－40 dB。合成孔徑雷達不能分辨人眼和相機所能分辨的細節，但其工作的波長使其能穿透雲和塵埃。[2]
