Question

合成孔径雷达的发展概况

Answer 1

1951年6月美国Goodyear宇航公司的CarlWiley首先提出用频率分析方法改善雷达角分辨率的方法。与此同时, 美国伊利诺依大学控制系统实验室独立用非相参雷达进行实验, 验证频率分析方法确实能改善雷达角分辨率。1978 年6 月27日, 美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)发射了世界上第1颗载有SAR的海洋卫星Seasat-A。该卫星工作在L波段、HH极化, 天线波束指向固定, Seasat-A的发射标志着合成孔径雷达已成功进入从太空对地观测的新时代。 在Seasat-A取得巨大成功的基础上, 利用航天飞机分别于1981年11月、1984年10月和1994年4月将Sir-A、Sir-B和Sir-C/X-SAR3 部成像雷达送入太空。Sir-A是一部HH极化L波段SAR, 天线波束指向固定, 以光学记录方式成像, 对1000 ×104 km2 的地球表面进行了测绘, 获得了大量信息, 其中最著名的是发现了撒哈拉沙漠中的地下古河道, 显示了SAR具有穿透地表的能力, 引起了国际学术界的巨大震动。产生这种现象的原因, 一方面取决于被观测地表的物质常数(导电率和介电常数)和表面粗糙度, 另一方面, 波长越长其穿透能力越强。Sir-B是Sir-A的改进型, 仍采用HH极化L波段的工作方式, 但其天线波束指向可以机械改变, 提高了对重点地区的观测实效性。Sir-C/X-SAR是在Sir-A, Sir-B基础上发展起来的, 并引入很多新技术, 是当时最先进的航天雷达系统:具有L、C和X3个波段, 采用4种极化(HH , HV, VH和VV),其下视角和测绘带都可在大范围内改变。
“长曲棍球” (Lacrosse)系列SAR卫星, 是当今世界上最先进的军用雷达侦察卫星, 已成为美国卫星侦察情报的主要来源。自1988年12月2日, 由美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机将世界上第1颗高分辨率雷达成像卫星“长曲棍球-1(Lacrosse-1)”送入预定轨道后,又分别在1991年3月、1997年10 月、2000年8月和2005 年4 月将Lacrosse-2、Lacrosse-3、Lacrosse-4、Lacrosse-5送入太空, 目前在轨工作的有Lacrosse-2 ～ Lacrosse-5。4颗卫星以双星组网, 采用X、L2个频段和双极化的工作方式, 其地面分辨率达到1 m(标准模式)、3 m(宽扫模式)和0.3 m(精扫模式), 在宽扫模式下, 其地面覆盖面积可达几百km2 。 TerraSAR-X是首颗由德国宇航中心(DLR)和民营企业EADSAstrium及Infoterra公司根据PPP模式(公-私共建)共同开发的的军民两用雷达侦察卫星。该卫星于2007年6月15日从拜科努尔航天中心发射升空, 运行在515 km的近极地太阳同步轨道上, 工作在X波段(9.65 GHz), 具有多极化、多入射角的特性,具备4种工作方式和4 种不同分辨率的成像模式:StripMap(单视情况下:距离上3m, 方位上3m)、Scan-SAR(4视情况下:距离上15 m, 方位上16 m)、Spot-Light(单视情况下:距离上2 m, 方位上1.2 m)和高分辨SpotLight(单视情况下:距离上1 m, 方位上1.2 m)。SAR-LUPE是德国第1 个军用天基雷达侦察系统, 服务于德国联邦部队。该卫星系统主要由5 颗X波段雷达成像卫星组成星座, 分布在3个高度500 km的近极地太阳同步轨道面上, 其中2 个轨道面上将有2颗卫星运行, 另一个轨道面上有1颗卫星。每颗卫星都可以穿透黑暗和云层, 提供分辨率1 m以内的图像。整个卫星系统, 每天可以提供全球从北纬80°到南纬80°地区的30 多幅图像, 具有SpotLight和Strip-Map2种工作模式, 并且具有星际链路能力, 缩短了系统相应时间, 具备对“热点”地区每天30 次以上的成像能力。
2.5 TecSAR是以色列国防部的第1颗雷达成像卫星,运行在倾角为143.3°、高度为550 km的太阳同步圆形轨道上, 具有多极化(HH、VV、VH、HV)、多种成像模式(StripMap、ScanSAR、SpotLight、马赛克)及多种分辨率的特性, 工作在X波段, 最高分辨率可达到1 m(SpotLight)。此外, 据不完全统计, 还有其他很多国家也在大力开展星载雷达的研究, 已经发射或即将发射星载SAR的国家及卫星包括:印度的RiSat、中国的“遥感一号”、韩国的“KompSat-5”、阿根廷的“SAOCOM”等。