合成孔径雷达

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金星表面图像,由麦哲伦号合成孔径雷达拍摄

合成孔径雷达(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达,也是一种可以产生高分辨率图像的(航空)机载雷达或(太空)星载雷达。它在早期係使用透鏡成像機制在底片(膠卷)上形成影像,目前則以复杂的雷达数据后处理方法来获得极窄的有效辐射波束(对产生的雷达图像意味着极高的空間分辨率)。它一般安装在移动的载体上对相对静止的目标成像,或反之。自合成孔径雷达发明以来,它被广泛的应用于遥感地图测绘

基本工作模式[编辑]

比較早期的合成孔徑雷達與稍後提高分辨率的雷達圖像。此外,數據處理光源從汞燈轉為激光。

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美国宇航局(NASA)'s AirSAR合成孔径雷达装载于一架DC-8飞机的侧面

对一个典型的機載合成孔径雷达来说,天线安装在飞机的侧面。所发出的电磁波波束是相当宽的(可能有几度),如果想获得极窄的波束,从 衍射 的原理来讲需要非常巨大的天线(一般来说是难以实现的)。在垂直的方向波束也相当宽; 经常天线波束照射的区域会从飞机正下方延伸到遥远的天边。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,则距載體正下方或衛星投影在地面軌跡(星下点)不同距离的点就可以通过回声时延的不同加以分辨。要分辨沿运动方向的点用(短)小天线很难实现,但是,如果飞行器在运行当中发射一系列脉冲,并且记录回声的振幅和相位,则这些回声信号可以组合,结果相当于这些信号同时从一个很大(長)的天线发射出来。这个方法相当于“合成”了一个远远大于實際天线(也远远大于飞行器長度)尺度的天线。

数据的处理使用快速傅里叶变换: 成像计算量是相当巨大的,实时数据处理仍然是一个严峻的挑战,因此数据的精处理通常是观测记录数据后由地面站进行。 成像结果是一幅對地面目標照射的雷达信號,經地表反射有明暗色調差異的地貌图像——包括雷達信號振幅大小及相位資料。在最简单的应用中,若舍弃相位信息,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。

更多复杂的工作模式[编辑]

极化[编辑]

干涉[编辑]

超宽带合成孔径雷达[编辑]

多普勒锐化[编辑]

线性调频 (脉冲压缩) 雷达[编辑]

源自Dicke的专利,现代雷达常用的脉冲压缩信号有4类,分别为LFM信号、NLFM信号、频率编码信号和相位编码信号,前三种信号都可归结为调频脉冲压缩信号,都是通过频率调制实现非线性相位调制,从而实现获得大的时宽和带宽。【现代雷达】

数据采集[编辑]

参看[编辑]

外部链接[编辑]