來源：RF技術(shù)社區(qū)

本文來自電子萬花筒

合成孔徑雷達(dá) (Synthetic Aperture Radar)，是利用合成孔徑原理，實(shí)現(xiàn)高分辨的微波成像，具備全天時(shí)、全天候、高分辨、大幅寬等多種特點(diǎn)，最初主要是機(jī)載、星載平臺(tái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了彈載、地基SAR、無人機(jī)SAR、臨近空間平臺(tái)SAR、手持式設(shè)備等多種形式平臺(tái)搭載的合成孔徑雷達(dá)，廣泛用于軍事、民用領(lǐng)域。

距離向高分辨通過發(fā)射寬帶信號(hào)，方位向高分辨通過合成孔徑處理。

SAR用一個(gè)小天線作為單個(gè)輻射單元，將此單元沿一直線不斷移動(dòng)，在不同位置上接收同一地物的回波信號(hào)并進(jìn)行相關(guān)解調(diào)壓縮處理。一個(gè)小天線通過"運(yùn)動(dòng)"方式就合成一個(gè)等效"大天線"，這樣可以得到較高的方位向分辨率，同時(shí)方位向分辨率與距離無關(guān)，這樣SAR就可以安裝在衛(wèi)星平臺(tái)上而可以獲取較高分辨率的SAR圖像。

SAR研究熱點(diǎn)之一：新體制論證

SAR系統(tǒng)設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)：圖像質(zhì)量高（空間和輻射分辨率高），成像幅寬大，具備多模式（掃描、可變?nèi)肷浣菞l帶、斜視、聚束）、多波段、全極化、三維成像、動(dòng)目標(biāo)檢測與成像能力，對(duì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)變化的適應(yīng)能力強(qiáng)。為此，SAR平臺(tái)必須安裝精密的導(dǎo)航和姿態(tài)測量系統(tǒng)（GPS/INS/IMU），多平臺(tái)之間必須采用精密的時(shí)間同步設(shè)備（如原子鐘、GPS授時(shí)等），SAR系統(tǒng)必須采用全極化相控陣天線（靈活的波束掃描能力、大功率合成能力和良好的魯棒性）、采用極高頻率穩(wěn)定度的振蕩源、增大發(fā)射信號(hào)帶寬（有時(shí)必須采用子帶合成）、多通道同時(shí)接收處理，以及與系統(tǒng)設(shè)計(jì)相適應(yīng)的靈活、穩(wěn)定、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的成像與圖像處理算法。新系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的三大同步（時(shí)間、空間和相位）、波位設(shè)計(jì)、性能指標(biāo)分析和各種誤差源的影響分析等是研究熱點(diǎn)·

SAR從發(fā)明至今，from strip mode, to spotlight and scan mode，分辨率的提升帶來很多系統(tǒng)硬件、成像算法的不斷改進(jìn)和發(fā)展。單極化至全極化，同樣也影響著SAR硬件不斷更新?lián)Q代。此外，用戶對(duì)SAR系統(tǒng)的穩(wěn)定性和定量特性要求越來越高，也促使SAR不斷增強(qiáng)變壯。

SAR研究熱點(diǎn)之二：新體制和特殊應(yīng)用條件下的成像

在一些新體制SAR 、小平臺(tái)（如無人機(jī)）SAR、大斜視應(yīng)用（如彈載）條件下的成像算法，常常遇到以下情況：

（1）由于分辨率的提高或/和成像幅寬的增大，方位和距離的耦合不再能夠忽略，算法的實(shí)時(shí)性也經(jīng)受考驗(yàn)；

（2）小平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償困難，難以連續(xù)獲得滿足質(zhì)量要求的圖像；

（3）大斜視角工作，距離走動(dòng)需要精確補(bǔ)償，圖像質(zhì)量難以保證；

（4）為了減小算法運(yùn)算量，減小成像算法對(duì)平臺(tái)姿態(tài)穩(wěn)定性的依賴，或者濾除相干斑，需要采用時(shí)域/頻域子孔徑成像算法；

（5）在缺乏可用的雷達(dá)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，必須采用基于實(shí)測數(shù)據(jù)參數(shù)估計(jì)的自聚焦算法；

（6）適用于超高分辨率成像的子帶合成算法；

（7）InSAR的基線估計(jì)與相位解纏；

（8）不規(guī)則飛行路徑下的雙/多基地SAR成像；

（9）工程化算法與實(shí)時(shí)成像處理器設(shè)計(jì)。

實(shí)時(shí)成像，實(shí)時(shí)顯示，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗懈咭蟾咚疁?zhǔn)的SAR特征，促使SAR不斷向更高層次研究。不僅，無人機(jī)將會(huì)自帶SAR系統(tǒng)，并根據(jù)GMTI技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別，自動(dòng)實(shí)時(shí)打擊目標(biāo)。也許這就是未來戰(zhàn)爭的可怕之處，沒有軍隊(duì)的來到，來到的卻是一群戴著導(dǎo)彈的無人機(jī)。。。。

SAR研究熱點(diǎn)之三：圖像處理

相干斑抑制，圖像增強(qiáng)，幾何校正，數(shù)字高程圖（DEM）生成，像素點(diǎn)定位（有地面控制點(diǎn)和無參考點(diǎn)兩種），輻射/極化定標(biāo)，目標(biāo)檢測，特征提取（民用需求廣）與識(shí)別（軍事需求廣），多傳感器圖像融合（多波段、多極化SAR圖像的融合，SAR圖像與光學(xué)圖像的融合），等等。SAR圖像的質(zhì)量評(píng)估也是一大難點(diǎn)。

如果說前兩個(gè)屬于系統(tǒng)級(jí)、硬件級(jí)、成像級(jí)，那么這個(gè)階段則屬于后續(xù)圖像處理，用戶使用前的階段。主要在民用會(huì)大展宏圖，如遙感圖像的優(yōu)化，災(zāi)害目標(biāo)的提取等等。

SAR研究熱點(diǎn)之四：運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測與成像

SAR的軍事應(yīng)用迫切需要解決地面慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測與成像問題。難點(diǎn)：目標(biāo)非合作運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)雜波背景。兩類主要方法：單通道SAR系統(tǒng)采用基于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)的檢測與成像（也可以采用鄰近單元雜波對(duì)消，但效果不好），多通道SAR系統(tǒng)采用基于雜波對(duì)消的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測與成像（DPCA、STAP）。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的精確定位困難。

SAR研究熱點(diǎn)之五：ISAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償與成像

四類典型目標(biāo)：飛機(jī)、艦船、彈道導(dǎo)彈和太空飛行器。目標(biāo)的非合作運(yùn)動(dòng)給運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償帶來困難。并非所有運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的數(shù)據(jù)都能進(jìn)行成像，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇。多目標(biāo)的成像是一大難點(diǎn)。前不久看了月球照片，才知道原來月球的SAR圖像是通過地球上（貌似是世界上最大的一個(gè)坑，一個(gè)大半圓形的坑，是一個(gè)巨型雷達(dá)）的雷達(dá)成像，采用的原理就是ISAR。

SAR研究熱點(diǎn)之六：SAR的干擾和抗干擾

干擾樣式主要有噪聲干擾、相干干擾（用偵察到的雷達(dá)信號(hào)參數(shù)和待保護(hù)區(qū)域的散射強(qiáng)弱分布構(gòu)造響應(yīng)的場景分布來產(chǎn)生）和復(fù)合干擾（噪聲干擾和相干干擾的復(fù)合）三種。SAR的抗干擾技術(shù)主要有低截獲概率波形設(shè)計(jì)、重頻和載頻捷變、空域自適應(yīng)干擾對(duì)消三類。SAR系統(tǒng)的抗干擾效果評(píng)估也是一大難點(diǎn)，主要考慮干擾樣式對(duì)圖像質(zhì)量的影響，干擾設(shè)備對(duì)SAR發(fā)射信號(hào)參數(shù)捕獲和實(shí)施干擾的難度不予考慮。

這些年從事和SAR圖像的工作，知道的東西也漸漸增多，如果說SAR是一項(xiàng)技術(shù)，可以；如果說SAR是一項(xiàng)科學(xué)，也可以；可以簡單理解成一個(gè)二維矩陣；再可以擴(kuò)展理解成多維的二維矩陣；也可以理解成地物與微波作用后的結(jié)果顯示；更可以理解為一群數(shù)字經(jīng)過這樣那樣折騰而出來的圖像；當(dāng)然，它是雷達(dá)產(chǎn)物，更是傳感器與目標(biāo)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)而形成的特定成像手段。SAR的思想很美妙，有了它，我們發(fā)現(xiàn)合成孔徑聲吶的出現(xiàn)，也許將來還會(huì)有合成孔徑***出現(xiàn)。。。，總之SAR的發(fā)展現(xiàn)在很熱火，未來也更加發(fā)達(dá)。

審核編輯黃宇