什麼是合成孔徑雷達?

每人一首主題歌

雷達成像的精度,一直是一個大難題。

為了提高雷達成像精度,必須不斷加大雷達天線尺寸。以雷達偵察衛星為例,在正常狀況下,1,000公里軌道高度上運行的人造衛星,假如天線寬度以10米估算,其雷達影像平面解析力大約是10公里。這樣的解析力不能滿足探測的需求,於是科學家研究了合成孔徑雷達技術來改善成像精度。

合成孔徑雷達的基本原理,是在衛星運行時,通過快速的重複發射雷達波,再收集連續且重疊的回波,對信息加以解算,從而實現提高精度的效果。這個方法,其實就是當人造衛星向前運行時,發射雷達波,然後在移動一段後,接收反射回來的回波,這樣因為衛星在運動,天線就好像變長了一樣,達到了等同於加長天線的效果。

這類雷達對美國五角大樓成像

有了這座龐大的虛擬「合成孔徑天線」,雷達的精度可大大提高千倍以上!這實現了衛星雷達監測地表乃至坦克戰車的可行性。

具有合成孔徑雷達且目前正在運轉的遙測衛星,主要有歐洲太空總署研發的ERS-2和ENVISAT,以及加拿大的RADARSAT衛星。軍用方面的典型例子是美國的長曲棍球雷達偵察衛星。

F-22戰鬥機也在升級安裝合成孔徑微波成像雷達,產生高解析度圖像,讓飛行員更好的分辨目標。洛克希德公司已經獲得美國空軍5.36億美元合同,將為F-22升級。


F-22和F-35都將裝備這種高清晰成像雷達,獲得更好的作戰能力。

2011年,美軍升級了F-22的軟硬件和信息處理能力,為使用新雷達奠定了基礎。現在的F-22戰鬥機可以攜帶8枚250磅重的小直徑炸彈,搭配對地探測能力很好的合成孔徑雷達,大幅度加強了該機的對地火力。


加特林

早期的雷達系統是依靠接受物體反射的雷達波來進行工作的,解決的問題是有或沒有物體被雷達波射到。

在這樣的雷達系統上,往往需要極大的雷達口徑面積針對於極大的目標進行掃描才可以得知目標形狀。


因此在早期我們看到的雷達造型都基本上是這樣的

雷達呈現出的信號也就只是屏幕上的一片光點而已,具體那片光點到底是什麼物體通過雷達就很難得知了。


在技術不斷髮展之後,人們發現經過衍射的極窄雷達波在經過極化和調製後可以起到放大物體細節的作用。

利用這種原理所製作的微波雷達可以清楚的描繪出物體的細節,就像鏡頭在膠片上成像一樣,於是就將這種雷達命名為synthetic aperture radar。synthetic詞可以翻譯為合成也可以翻譯成虛假。其實W君一直認為叫做

虛假孔徑成像雷達更能準確的表述這種雷達的工作原理。

它的特徵就是高頻的發射大量進過時序編碼的微波掃描空間,同時雷達系統的載體也會高速移動,這樣在移動軌跡上就形成了一個虛擬的大口徑雷達。經過對接收到的時序進行逆向編碼就可以得到當時發射時候的位置和現在位置的差距,同時就可以計算出目標的細節了。

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軍武數據庫

合成孔徑雷達( SAR) 是一種高分辨率成像雷達,可以在能見度極低的氣象條件下得到類似光學照相的高分辨雷達圖像。利用雷達與目標的相對運動把尺寸較小的真實天線孔徑用數據處理的方法合成一較大的等效天線孔徑的雷達,也稱綜合孔徑雷達。合成孔徑雷達的特點是分辨率高,能全天候工作,能有效地識別偽裝和穿透掩蓋物。所得到的高方位分辨力相當於一個大孔徑天線所能提供的方位分辨力。合成孔徑雷達的首次使用是在20世紀50 年代後期,裝載在RB-47A和RB-57D 戰略偵察飛機上。經過近60 年的發展,合成孔徑雷達技術已經比較成熟,各國都建立了自己的合成孔徑雷達發展計劃,各種新型體制合成孔徑雷達應運而生,在民用與軍用領域發揮重要作用。


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