合成孔径雷达特点及应用

时间: 2023/7/18  来源:   作者: sxstart

• 合成孔径雷达作为一种全天时、全天候的微波成像雷达，具有良好的分辨力，不仅可以详细地、较准确地观测地形、地貌，获取地球表面的信息，还可以透过地表和自然植被收集地表下面的信息。它是从空间对地观测的一种有效手段，能够产生地面目标区域或地域的高分辨力地图，提供类似于光学照片的雷达图像，除了在国民经济和其他对地观测领域的应用外，在军事上更有其广泛的应用，近几年来合成孔径雷达技术不单在星载和机载侦察雷达上得到发展， 而且被转移到轰炸机、战斗攻击机等上应用。通常这些机种都为实施对地、对海目标攻击而采用该种技术。

  

  机载微型合成孔径雷达

  1、合成孔径雷达用于侦察的优点

  军事上传统的成像侦察设备是光电、红外侦察设备，是利用光电成像原理通过收集目标反射或自身辐射的信息来获取目标的图像信息。与可见光和红外成像技术相比，合成孔径雷达作为侦察监视设备具有如下特点：①全天候、全天时侦察能力。合成孔径雷达不受气候、昼夜等因素的影响，能够在恶劣气候条件下全天候、全天时工作，且能穿透自然植被发现隐蔽的军事目标和地下军事设施，这是红外、光电等其他探测系统难以做到的。②远距离侦察能力。合成孔径雷达具有远距离防区外探测能力，一般采用侧视工作方式，可在安全空、海域对敌进行远距离侦察测绘，获得目标的高分辨率雷达图像。③高分辨率。合成孔径雷达能够以很高的分辨率提供详细的地面测绘资料和图像，特别是通过探测舰船尾流或海面内波异常，可以发现、识别海上舰船和潜艇。

  2、合成孔径雷达用于侦察的领域

  (1)航天侦察

  航天侦察在现代战争中具有极其重要的地位和作用，它极大地扩展了现代侦察的空域，使太空成为现代战争新的“制高点”。目前侦察卫星已成为战场侦察监视的主力军，在世纪之交发生的几次局部战争中，80%的战场情报是由侦察卫星提供的。星载合成孔径雷达能克服云雾雨雪和夜暗条件的限制对地面目标成像，可实现全天候侦察。特别适于昼夜跟踪舰船和装甲车辆的活动，监视机动式洲际弹道导弹的动向，还能揭露伪装，发现隐蔽的武器装备和识别假目标。最为典型的就是美国在轨的“长曲棍球”雷达成像卫星(见图3),分辨率为0.3～3m(三种模式),与光学侦察卫星共同组成了强大的天基侦察阵容，昼夜不停地监视着世界各地的军事动向，使美国在航天侦察领域占有明显的优势。

  

  合成孔径雷达侦察卫星图

  (2)航空侦察

  由于卫星发射成本高、定轨运行且有时间间隔性，而有人机和无人机的低成本、高机动性和无时间间隔性正好可弥补卫星的缺陷，所以合成孔径雷达在航空侦察中应用更为广泛。机载合成孔径雷达常用的工作方式是侧视雷达，其特点是雷达天线的作用方向与航空平台的飞行方向垂直，从而使得载机可沿边境飞行，不用进入敌领空，就可以探测到敌纵深目标，使载机有较高的生存力。近二十年来，很多国家先后研制并装备了第二、第三代机载合成孔径成像雷达，尤其以美国的合成孔径成像雷达技术水平较为领先，有多型X Ku波段的合成孔径雷达在役，最高分辨力可达0.1m(LYNX雷达)。

  

  哨兵r1战场侦察机

  3、SAR的军事用途

  (1)探测敌方纵深军情；

  (2)在一定距离范围侦察敌方炮兵阵地、坦克和部队集结区；

  (3)侦察敌方较前沿的机场及飞机类型；

  (4)侦察敌方交通枢纽如火车站或军港内停泊的军舰和运兵船；

  (5)用高分辨率SAR对敌方的大型重武器成像和识别；

  (6)用较低频率的高分辨率SAR对敌方的炸坦克地雷区识别；

  (7)经过导弹或飞机轰炸敌方的军事设施后对敌方损失做出评估。

  随着分辨率、实时成像、高速图像处理、数据压缩、图像实时传输、二次图像分发等技术发展，合成孔径雷达系统的技术性能越来越高，工作状态和体制组合也越来越复杂。其总的发展趋势为：

  (1)在功能上向多平台、多频段、多极化、多工作方式、多功能兼容、多域信息处理一体化等方向发展。

  (2)在性能上，合成孔径雷达应具备对小速度目标进行高分辨率成像的目标识别能力；利用对旋转物体的多维分辨和大的信息带宽，以提高分辨率。

  (3)在传输途径上，由单一的机-地实时传输，向机一星-地、机-机一地、机一舰、地-地点面联网配套等综合化方向发展。

  (4)三维成像：利用SAR干涉仪可测量散射体的高度，从而获得三维图像，如美国的P3-SAR等。

  (5)SAR体制与GMTI结合：如美国的HISAR雷达，除具有大范围的监视和侦察功能外，还具有地面、慢动目标显示；又如多功能机载战术雷达

  AN/APG76,除具有DBS/SAR带状方式、聚束式工作状态外，也具有地面动目标检测能力。

  (6)多种工作状态相结合：如美国的P3-SAR就具有带状测绘用于粗测)与聚束式测绘用于精测)两种工作方式，只须通过测绘区一次便可以多种视角对一个场景成像，可对多个较小区域成像。

  (7)SAR逐步与相控阵结合： 西屋公司与德州仪器公司共同为X、L、C波段研制了SAR有源阵列用的T/R组件，以及由X、L、C波段三部分子阵组成的有源阵列天线。

  

  星载SAR应用

  合成孔径雷达是用途广泛的星载、机载设备，其研制工作是一项高技术应用的系统工程，技术复杂，难度大，应集中国内有关研究所和院校，加大开发研制力度，使这一高科技侦察装备能在未来信息化战争中发挥重要作用。