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合成孔径雷达发展历程

2021.6.03

  合成孔径的概念始于50年代初期。当时,美国有些科学家想突破经典分辨力的限制,提出了一些新的设想:利用目标与雷达的相对运动所产生的多普勒频移现象来提高分辨力;用线阵天线概念证明运动着的小天线可获得高分辨力。50年代末,美国研制成第一批可供军事侦察用的机载高分辨力合成孔径雷达。60年代中期,随着遥感技术的发展,军用合成孔径雷达技术推广到民用方面,成为环境遥感的有力工具。70年代后期,卫星载合成孔径雷达和数字成像技术取得进展。美国于1978年发射的“海洋卫星”A号和 80年代初发射的航天飞机都试验了合成孔径雷达的效果,证明了雷达图像的优越性。

  空中SAR

  1. 1951年, Carl Wiley 首次提出利用频率分析方法改善雷达的角分辨率.

  2. 1953年, 伊利诺依大学采用非聚焦方法使角度分辨率由4.13度提高到0.4度,并获得第一张SAR图像.

  3. 1957年, 密西根大学采用光学处理方式, 获得了第一张全聚焦SAR图像.

  4. 1978年, 美国发射了第一颗星载Seasat-1.

  5. 1991年, 欧洲空间局发射了ERS-1.

  6. 1995年, 加拿大发射了Radarsat-1.

  7. 2000年, 欧洲空间局发射了ASAR.

  8. 2006年, 日本发射ALOS PALSAR.

  9. 2007年, 德国发射TerraSAR-X

  10. 2007年底, 加拿大发射Radarsat-2

  工作方式

  合成孔径雷达工作时按一定的重复频率发、收脉冲,真实天线依次占一虚构线阵天线单元位置。把这些单元天线接收信号的振幅与相对发射信号的相位叠加起来,便合成一个等效合成孔径天线的接收信号。若直接把各单元信号矢量相加,则得到非聚焦合成孔径天线信号。在信号相加之前进行相位校正,使各单元信号同相相加,得到聚焦合成孔径天线信号。地物的反射波由合成线阵天线接收,与发射载波作相干解调,并按不同距离单元记录在照片上,然后用相干光照射照片便聚焦成像。这一过程与全息照相相似,差别只是合成线阵天线是一维的,合成孔径雷达只在方位上与全息照相相似,故合成孔径雷达又可称为准微波全息设备。

  合成孔径雷达:利用遥感平台的移动,将一个小孔径的天线安装在平台侧方,以代替大孔径的天线,提高方位分辨率的雷达。

  应用领域

  在航空方面,合成孔径雷达的分辨率可达到1米以内。航天器上的合成孔径雷达因作用距离远,为获得高分辨率,技术较为复杂。1972年发射的“阿波罗”17号飞船、1978年发射的“海洋卫星”和1981年发射的“哥伦比亚”号航天飞机上都装有合成孔径雷达。

  合成孔径雷达主要用于航空测量、航空遥感、卫星海洋观测、航天侦察、图像匹配制导等。它能发现隐蔽和伪装的目标,如识别伪装的导弹地下发射井、识别云雾笼罩地区的地面目标等。在导弹图像匹配制导中,采用合成孔径雷达摄图,能使导弹击中隐蔽和伪装的目标。合成孔径雷达还用于深空探测,例如用合成孔径雷达探测月球、金星的地质结构。

  各国星载SAR系统

  美国: Seasat-1, Sir-A, Sir-B, Sir-C, LACROSSE SAR, LightSAR, Medsat SAR

  欧洲: ERS-1, ERS-2, XSAR, ASAR

  加拿大: Radarsat-1, Radarsat-2

  俄罗斯: Almaz-1

  日本: JERS-1, ALOS/PALSAR

  德国: TerraSAR-X

  意大利: Cosmo-SkyMed

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