合成孔徑雷達

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金星表面圖像,由麥哲倫號合成孔徑雷達拍攝

合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR),又譯成合成口徑雷達或合成開口雷達(日本),屬於一種微波成像雷達,也是一種可以產生高解析度圖像的(航空)機載雷達或(太空)星載雷達。它在早期係使用透鏡成像機制在底片(膠卷)上形成影像,目前則以複雜的雷達數據後處理方法來獲得極窄的有效輻射波束(對產生的雷達圖像意味著極高的空間解析度)。它一般安裝在移動的載體上對相對靜止的目標成像,或反之。自合成孔徑雷達發明以來,它被廣泛的應用於遙感地圖測繪

基本工作模式[編輯]

比較早期的合成孔徑雷達與稍後提高解析度的雷達圖像。此外,數據處理光源從汞燈轉為雷射。

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美國宇航局(NASA)'s AirSAR合成孔徑雷達裝載於一架DC-8飛機的側面

對一個典型的機載合成孔徑雷達來說,天線安裝在飛機的側面。所發出的電磁波波束是相當寬的(可能有幾度),如果想獲得極窄的波束,從 衍射 的原理來講需要非常巨大的天線(一般來說是難以實現的)。在垂直的方向波束也相當寬; 經常天線波束照射的區域會從飛機正下方延伸到遙遠的天邊。但是,如果地表基本上是平坦的或坡度變化在一定程度範圍內,則距載體正下方或衛星投影在地面軌跡(星下點)不同距離的點就可以通過回聲時延的不同加以分辨。要分辨沿運動方向的點用(短)小天線很難實現,但是,如果飛行器在運行當中發射一系列脈衝,並且記錄回聲的振幅和相位,則這些回聲信號可以組合,結果相當於這些信號同時從一個很大(長)的天線發射出來。這個方法相當於「合成」了一個遠遠大於實際天線(也遠遠大于飛行器長度)尺度的天線。

數據的處理使用快速傅立葉變換: 成像計算量是相當巨大的,實時數據處理仍然是一個嚴峻的挑戰,因此數據的精處理通常是觀測記錄數據後由地面站進行。 成像結果是一幅對地面目標照射的雷達信號,經地表反射有明暗色調差異的地貌圖像——包括雷達信號振幅大小及相位資料。在最簡單的應用中,若捨棄相位信息,振幅信息至少包含了地表的粗糙程度資訊,非常像黑白照片。 對合成口徑雷達影像判讀,可能比一般光學影像(例如家庭用照像機所攝得影像)稍微困難,然而目前已累積了對已知地表情形的大量實驗成果,相關判讀知識也不斷增加之中。

更多複雜的工作模式[編輯]

極化[編輯]

干涉[編輯]

超寬頻合成孔徑雷達[編輯]

都卜勒銳化[編輯]

線性調頻 (脈衝壓縮) 雷達[編輯]

源自Dicke的專利,現代雷達常用的脈衝壓縮信號有4類,分別為LFM信號、NLFM信號、頻率編碼信號和相位編碼信號,前三種信號都可歸結為調頻脈衝壓縮信號,都是通過頻率調製實現非線性相位調製,從而實現獲得大的時寬和頻寬。【現代雷達】

數據採集[編輯]

參看[編輯]

外部連結[編輯]