合成孔徑雷達特點及應用

時間: 2023/7/18  來源:   作者: sxstart

• 合成孔徑雷達作為一種全天時、全天候的微波成像雷達，具有良好的分辨力，不僅可以詳細地、較準確地觀測地形、地貌，獲取地球表面的信息，還可以透過地表和自然植被收集地表下面的信息。它是從空間對地觀測的一種有效手段，能夠產生地面目標區域或地域的高分辨力地圖，提供類似于光學照片的雷達圖像，除了在國民經濟和其他對地觀測領域的應用外，在軍事上更有其廣泛的應用，近幾年來合成孔徑雷達技術不單在星載和機載偵察雷達上得到發展， 而且被轉移到轟炸機、戰斗攻擊機等上應用。通常這些機種都為實施對地、對海目標攻擊而采用該種技術。

  

  機載微型合成孔徑雷達

  1、合成孔徑雷達用于偵察的優點

  軍事上傳統的成像偵察設備是光電、紅外偵察設備，是利用光電成像原理通過收集目標反射或自身輻射的信息來獲取目標的圖像信息。與可見光和紅外成像技術相比，合成孔徑雷達作為偵察監視設備具有如下特點：①全天候、全天時偵察能力。合成孔徑雷達不受氣候、晝夜等因素的影響，能夠在惡劣氣候條件下全天候、全天時工作，且能穿透自然植被發現隱蔽的軍事目標和地下軍事設施，這是紅外、光電等其他探測系統難以做到的。②遠距離偵察能力。合成孔徑雷達具有遠距離防區外探測能力，一般采用側視工作方式，可在安全空、海域對敵進行遠距離偵察測繪，獲得目標的高分辨率雷達圖像。③高分辨率。合成孔徑雷達能夠以很高的分辨率提供詳細的地面測繪資料和圖像，特別是通過探測艦船尾流或海面內波異常，可以發現、識別海上艦船和潛艇。

  2、合成孔徑雷達用于偵察的領域

  (1)航天偵察

  航天偵察在現代戰爭中具有極其重要的地位和作用，它極大地擴展了現代偵察的空域，使太空成為現代戰爭新的“制高點”。目前偵察衛星已成為戰場偵察監視的主力軍，在世紀之交發生的幾次局部戰爭中，80%的戰場情報是由偵察衛星提供的。星載合成孔徑雷達能克服云霧雨雪和夜暗條件的限制對地面目標成像，可實現全天候偵察。特別適于晝夜跟蹤艦船和裝甲車輛的活動，監視機動式洲際彈道導彈的動向，還能揭露偽裝，發現隱蔽的武器裝備和識別假目標。最為典型的就是美國在軌的“長曲棍球”雷達成像衛星(見圖3),分辨率為0.3～3m(三種模式),與光學偵察衛星共同組成了強大的天基偵察陣容，晝夜不停地監視著世界各地的軍事動向，使美國在航天偵察領域占有明顯的優勢。

  

  合成孔徑雷達偵察衛星圖

  (2)航空偵察

  由于衛星發射成本高、定軌運行且有時間間隔性，而有人機和無人機的低成本、高機動性和無時間間隔性正好可彌補衛星的缺陷，所以合成孔徑雷達在航空偵察中應用更為廣泛。機載合成孔徑雷達常用的工作方式是側視雷達，其特點是雷達天線的作用方向與航空平臺的飛行方向垂直，從而使得載機可沿邊境飛行，不用進入敵領空，就可以探測到敵縱深目標，使載機有較高的生存力。近二十年來，很多國家先后研制并裝備了第二、第三代機載合成孔徑成像雷達，尤其以美國的合成孔徑成像雷達技術水平較為領先，有多型X Ku波段的合成孔徑雷達在役，最高分辨力可達0.1m(LYNX雷達)。

  

  哨兵r1戰場偵察機

  3、SAR的軍事用途

  (1)探測敵方縱深軍情；

  (2)在一定距離范圍偵察敵方炮兵陣地、坦克和部隊集結區；

  (3)偵察敵方較前沿的機場及飛機類型；

  (4)偵察敵方交通樞紐如火車站或軍港內停泊的軍艦和運兵船；

  (5)用高分辨率SAR對敵方的大型重武器成像和識別；

  (6)用較低頻率的高分辨率SAR對敵方的炸坦克地雷區識別；

  (7)經過導彈或飛機轟炸敵方的軍事設施后對敵方損失做出評估。

  隨著分辨率、實時成像、高速圖像處理、數據壓縮、圖像實時傳輸、二次圖像分發等技術發展，合成孔徑雷達系統的技術性能越來越高，工作狀態和體制組合也越來越復雜。其總的發展趨勢為：

  (1)在功能上向多平臺、多頻段、多極化、多工作方式、多功能兼容、多域信息處理一體化等方向發展。

  (2)在性能上，合成孔徑雷達應具備對小速度目標進行高分辨率成像的目標識別能力；利用對旋轉物體的多維分辨和大的信息帶寬，以提高分辨率。

  (3)在傳輸途徑上，由單一的機-地實時傳輸，向機一星-地、機-機一地、機一艦、地-地點面聯網配套等綜合化方向發展。

  (4)三維成像：利用SAR干涉儀可測量散射體的高度，從而獲得三維圖像，如美國的P3-SAR等。

  (5)SAR體制與GMTI結合：如美國的HISAR雷達，除具有大范圍的監視和偵察功能外，還具有地面、慢動目標顯示；又如多功能機載戰術雷達

  AN/APG76,除具有DBS/SAR帶狀方式、聚束式工作狀態外，也具有地面動目標檢測能力。

  (6)多種工作狀態相結合：如美國的P3-SAR就具有帶狀測繪用于粗測)與聚束式測繪用于精測)兩種工作方式，只須通過測繪區一次便可以多種視角對一個場景成像，可對多個較小區域成像。

  (7)SAR逐步與相控陣結合： 西屋公司與德州儀器公司共同為X、L、C波段研制了SAR有源陣列用的T/R組件，以及由X、L、C波段三部分子陣組成的有源陣列天線。

  

  星載SAR應用

  合成孔徑雷達是用途廣泛的星載、機載設備，其研制工作是一項高技術應用的系統工程，技術復雜，難度大，應集中國內有關研究所和院校，加大開發研制力度，使這一高科技偵察裝備能在未來信息化戰爭中發揮重要作用。