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合成孔径雷达

2019-01-16 06:16:37     所属分类:雷达
金星表面图像,由麦哲伦号合成孔径雷达拍摄

合成孔径雷达英语:synthetic aperture radar, SAR),又译成合成口径雷达,属于一种微波成像雷达,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。它在早期系使用透镜成像机制在底片(胶卷)上形成影像,目前则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间分辨率)。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和地图测绘。

目录

  • 1 基本工作模式
  • 2 更多复杂的工作模式
    • 2.1 极化
    • 2.2 干涉
    • 2.3 超宽带合成孔径雷达
  • 3 多普勒锐化
  • 4 线性调频(脉冲压缩)雷达
  • 5 数据采集
  • 6 参看
  • 7 外部链接

基本工作模式

比较早期的合成孔径雷达与稍后提高分辨率的雷达图像。此外,数据处理光源从汞灯转为激光。
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

对一个典型的机载合成孔径雷达来说,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变化在一定程度范围内,则距载体正下方或卫星投影在地面轨迹(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(长)的天线发射出来。这个方法相当于“合成”了一个远远大于实际天线(也远远大于飞行器长度)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。成像结果是一幅对地面目标照射的雷达信号,经地表反射有明暗色调差异的地貌图像——包括雷达信号振幅大小及相位资料。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资讯,非常像黑白照片。对合成口径雷达影像判读,可能比一般光学影像(例如家庭用照像机所摄得影像)稍微困难,然而目前已累积了对已知地表情形的大量实验成果,相关判读知识也不断增加之中。

更多复杂的工作模式

极化

干涉

超宽带合成孔径雷达

多普勒锐化

线性调频(脉冲压缩)雷达

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

参看

  • 雷达
  • 遥感
  • 地球观测卫星
  • RQ-4全球鹰侦察机
  • ISAR
  • 干涉合成孔径雷达
  • TerraSAR-X
  • 麦哲伦号

外部链接

  • The Imaging Radar Home Page(NASA SAR missions)
  • Airborne Synthetic Aperture Radar (AIRSAR) )(NASA Airborne SAR)
  • The CCRS airborne SAR page(Canadian airborne missions)
  • RADARSAT international(Canadian radar satellites)
  • The ERS missions(European radar satellites)
  • The ENVISAT mission(ESA's most recent SAR satellite)
  • The JERS satellites(Japanese radar satellites)
  • Images from the Space Shuttle SAR instrument
  • The Mineseeker Project[永久失效链接] has technical information about ultra-wideband SAR
  • The Alaska Satellite Facility has numerous technical documents, including an introductory text on SAR theory and scientific applications

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