什么是合成孔径雷达?

每人一首主题歌

雷达成像的精度,一直是一个大难题。

为了提高雷达成像精度,必须不断加大雷达天线尺寸。以雷达侦察卫星为例,在正常状况下,1,000公里轨道高度上运行的人造卫星,假如天线宽度以10米估算,其雷达影像平面解析力大约是10公里。这样的解析力不能满足探测的需求,于是科学家研究了合成孔径雷达技术来改善成像精度。

合成孔径雷达的基本原理,是在卫星运行时,通过快速的重复发射雷达波,再收集连续且重叠的回波,对信息加以解算,从而实现提高精度的效果。这个方法,其实就是当人造卫星向前运行时,发射雷达波,然后在移动一段后,接收反射回来的回波,这样因为卫星在运动,天线就好像变长了一样,达到了等同于加长天线的效果。

这类雷达对美国五角大楼成像

有了这座庞大的虚拟「合成孔径天线」,雷达的精度可大大提高千倍以上!这实现了卫星雷达监测地表乃至坦克战车的可行性。

具有合成孔径雷达且目前正在运转的遥测卫星,主要有欧洲太空总署研发的ERS-2和ENVISAT,以及加拿大的RADARSAT卫星。军用方面的典型例子是美国的长曲棍球雷达侦察卫星。

F-22战斗机也在升级安装合成孔径微波成像雷达,产生高解析度图像,让飞行员更好的分辨目标。洛克希德公司已经获得美国空军5.36亿美元合同,将为F-22升级。


F-22和F-35都将装备这种高清晰成像雷达,获得更好的作战能力。

2011年,美军升级了F-22的软硬件和信息处理能力,为使用新雷达奠定了基础。现在的F-22战斗机可以携带8枚250磅重的小直径炸弹,搭配对地探测能力很好的合成孔径雷达,大幅度加强了该机的对地火力。


加特林

早期的雷达系统是依靠接受物体反射的雷达波来进行工作的,解决的问题是有或没有物体被雷达波射到。

在这样的雷达系统上,往往需要极大的雷达口径面积针对于极大的目标进行扫描才可以得知目标形状。


因此在早期我们看到的雷达造型都基本上是这样的

雷达呈现出的信号也就只是屏幕上的一片光点而已,具体那片光点到底是什么物体通过雷达就很难得知了。


在技术不断发展之后,人们发现经过衍射的极窄雷达波在经过极化和调制后可以起到放大物体细节的作用。

利用这种原理所制作的微波雷达可以清楚的描绘出物体的细节,就像镜头在胶片上成像一样,于是就将这种雷达命名为synthetic aperture radar。synthetic词可以翻译为合成也可以翻译成虚假。其实W君一直认为叫做

虚假孔径成像雷达更能准确的表述这种雷达的工作原理。

它的特征就是高频的发射大量进过时序编码的微波扫描空间,同时雷达系统的载体也会高速移动,这样在移动轨迹上就形成了一个虚拟的大口径雷达。经过对接收到的时序进行逆向编码就可以得到当时发射时候的位置和现在位置的差距,同时就可以计算出目标的细节了。

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军武数据库

合成孔径雷达( SAR) 是一种高分辨率成像雷达,可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像。利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达,也称综合孔径雷达。合成孔径雷达的特点是分辨率高,能全天候工作,能有效地识别伪装和穿透掩盖物。所得到的高方位分辨力相当于一个大孔径天线所能提供的方位分辨力。合成孔径雷达的首次使用是在20世纪50 年代后期,装载在RB-47A和RB-57D 战略侦察飞机上。经过近60 年的发展,合成孔径雷达技术已经比较成熟,各国都建立了自己的合成孔径雷达发展计划,各种新型体制合成孔径雷达应运而生,在民用与军用领域发挥重要作用。


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