什么是合成孔径?
光学仪器中,孔径是指物镜的直径,它的大小决定透光量的多少。
雷达波是经过天线辐射出去或接收进来的,天线就相当于光学仪器的物镜,孔径越大,辐射和接收的雷达波能量越大,雷达的作用距离越远、分辨率越高。
但在很多场合,例如在飞机或卫星上,雷达天线不可能做得很大,探测目标的距离和分辨率因此受到限制。利用雷达与目标的相对运动,把雷达在不同位置接收到的目标回波信号进行相关处理,可以使小孔径天线起到大孔径天线的效果,获得很高的目标方位分辨率,加上脉冲压缩技术又可获得很高的距离分辨率。这就是合成孔径的含义。
采用这种技术的雷达称为合成孔径雷达。合成孔径雷达主要用在飞行器上,如飞机、卫星等。最常见的是机载合成孔径侧视雷达,其特点是观测面宽广,提供信息快,目标图像清晰,能全天候工作,能从地面杂波中分辨出固定目标和运动目标,并有效地识别伪装和穿透掩盖物。
合成孔径雷达在军事上和民用领域都有广泛的应用,如:战场监视、火控、制导、导航、资源勘测、地图测绘、海洋监视、环境遥感等。
延伸阅读
合成孔径雷达谁最牛逼?
卡尔·威利,1951年6月,一位数学家在为阿特拉斯洲际弹道导弹计划研究相关制导系统时,发明了合成孔径雷达。1952年初,威利与弗雷德·海斯利和比尔·韦尔蒂一起,构建了一个被称为“多普勒无参数搜索雷达”的概念验证系统。
在20世纪50年代和60年代,Goodyear(后来的Goodyear航空公司)在合成孔径雷达技术上引入了许多技术,其中许多都是在唐·贝克勒尔的帮助下实现的。
中国第一颗合成孔径雷达卫星?
“环境一号”C星是中国首颗民用合成孔径雷达卫星,具备空间分辨率5米条带和20米扫描两种成像模式,幅宽分别为40千米和100千米;具有全 天时、全天候的成像能力,可以不受天气影响,在多云、阴雨、大雾等任何恶劣天气条件下,准确获取地表真实的图像。相比光学成像卫星,“环境一号”C星对地 观测效率大幅提高,将大大提升中国对地观测卫星的总体观测能力。
同时,“环境一号”C星配置的S波段合成孔径雷达,可获取地物S波段影像信息,有效补充国际合成孔径雷达卫星数据的不足,将与其他国家在轨运行的雷达卫星一起,形成更加丰富的观测谱段,使国际对地观测体系更加完善,地物信息识别能力更强。
合成孔径技术?
合成孔径雷达是一种先进的主动式微波遥感器,一种用于提供地面(水面)固定目标、移动目标位置和地形资料的新型雷达。在众多的空天侦察平台中应用最多,它可安装在有人驾驶和无人驾驶飞机上,也可安装在航天飞行器(卫星、飞船)上。其探测目标的真实性、准确性、可靠性和及时性是其它雷达无法比拟的,不失为空中探测的夺目“名星”。
这种雷达在设计中通过雷达与目标的相对运动及单元雷达波合成技术,使其在普通雷达中可傲视群雄。因为就理论而言,雷达天线越大,其探测监视范围也越大,但从隐藏性、机动性和生存需要等因素考虑,又不能将天线做得过大,而合成孔径雷达正是在这样一种技术需求与客观现实的矛盾中另辟蹊径,它在方位探测上采用合成孔径技术,即利用雷达与目标的相对运动,把尺寸较小的真实天线孔径——“小眼”用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径,解决了雷达发展中的天线难题,世界“美景”便可一览无余。
合成孔径雷达的分辨率高,与可见光、红外传感器比较具有独特的优势和无法替代的作用,被广泛应用于工农业生产、科研和军事等领域。目前在航空测量、遥感、卫星海洋观测、航天侦察、图像匹配制导中正发挥着突出作用
为什么设置合成孔径雷达?
二十世纪五十年代,为了提高目标的方位分辨力,需要天线发射非常窄的波束,如记载X波段雷达的叫分辨力很难小于2°,所以科学家想到一根很长的线阵天线之所以能有高的方位分辨率,是由于发射时线阵的每个阵子同事发送相干信号,因此形成很窄的发射波束;接收时每个阵子又同时接收回波信号并在馈线中同相叠加,形成很窄的接受波束。
但是他们也认识到同时发射和同时接收并非必需,可以不同时的在不同的阵子上发射和接收,然后将信号存储并同相叠加,其效果就类似于长线阵天线同时发射和接收。
因此,只需用一个小天线按着这条长线阵的轨迹等速一动并辐射相干信号并记录下接收信号适当处理,就能获得相当于很长线阵的方位向高分辨力,人们称这一概念为合成孔径天线,采用这种合成孔径天线技术的雷达成为合成孔径雷达。
合成孔径雷达的原理?
合成孔径雷达工作时按一定的重复频率发、收脉冲,真实天线依次占一虚构线阵天线单元位置。把这些单元天线接收信号的振幅与相对发射信号的相位叠加起来,便合成一个等效合成孔径天线的接收信号。若直接把各单元信号矢量相加,则得到非聚焦合成孔径天线信号。
在信号相加之前进行相位校正,使各单元信号同相相加,得到聚焦合成孔径天线信号。地物的反射波由合成线阵天线接收,与发射载波作相干解调,并按不同距离单元记录在照片上,然后用相干光照射照片便聚焦成像。这一过程与全息照相相似,差别只是合成线阵天线是一维的,合成孔径雷达只在方位上与全息照相相似,故合成孔径雷达又可称为准微波全息设备。
合成孔径雷达通俗原理?
合成孔径雷达利用一个小天线沿着长线阵的轨迹等速移动并辐射相参信号, 把在不同位置接收的回波进行相干处理, 从而获得较高分辨率的成像雷达,与其它大多数雷达一样,合成孔径雷达通过发射电磁脉冲和接收目标回波之间的时间差测定距离,其分辨率与脉冲宽度或脉冲持续时间有关,脉宽越窄分辨率越高。
合成孔径雷达和相控阵雷达有何区别?
1、区别:相控阵雷达是相对于传统雷达机械扫描的革新,也就是完全通过电扫描获得所有信息。 合成孔径雷达主要还是算法,也就是信号处理上和传统雷达的不同,传统雷达是不能成像的,而SAR可以通过专门的软件获得目标的成像。
2、合成孔径雷达( SAR) 是一种高分辨率成像雷达,可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像。利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达,也称综合孔径雷达。合成孔径雷达的特点是分辨率高,能全天候工作,能有效地识别伪装和穿透掩盖物。所得到的高方位分辨力相当于一个大孔径天线所能提供的方位分辨力。