雷達衛星

雷達衛星（Radar satellite）是載有合成孔徑雷達（SAR）的對地觀測遙感衛星的統稱。儘管迄今為止，已在一些發射的衛星上攜有SAR，如Seasat SAR, Almaz SAR, JERS-1 SAR, ERS-1/2 SAR, 與它們搭載在同一遙感平台上還裝載著其他感測器。而1995年11月發射的加拿大雷達衛星（Radarsat）則是一個兼顧商用及科學試驗用途的雷達系統，其主要探測目標為海冰， 同時還考慮到陸地成像，以便套用於農業、地質等領域。

基本介紹

• 中文名：雷達衛星
• 外文名：Radar satellite

雷達衛星

該系統有5種波束工作模式，即：

（1）標準波束模式，入射角20°～49° ，成像寬度100公里，距離及方位解析度為25米x28米

（2）寬輻射波束，入射角20°～40°，成像寬度及空間解析度分別為150公里和28米x35米

（3）高解析度波束， 三種參數依此為37°～48°，45公里及10米x10米

（4）掃描雷達波束，該模式具有對全球快速成像能力，成像寬度大（300公里或500公里），解析度較低（50米x50米或100米x100米），入射角為20°～49°

（5）試驗波束，該模式最大特點為入射角大，且變化幅度小49°～59° ，成像寬度及解析度分別為75公里及28米x 30米。

雷達衛星與其他星載SAR系統比較

Radarsat SAR有以下三個特點：

（1）具有45公里，75公里，100公里，150公里，300公里和500公里的不同輻射寬度成像能力

（2）分別為11.6MHz，17.3MHz, 30.0 MHz雷達頻寬的選擇性操作使距離解析度可調

（3）較強的數據處理能力。

SAR的全天候、全天時及能穿透一些地物的成像特點，顯示出它與光學遙感器相比的優越性。雷達遙感數據也在多學科領域中得到了廣泛的套用。星載雷達在90年代得到了迅猛的發展，特別是發展了極化雷達和干涉雷達技術。在太空梭成像雷達SIR-A、SIR-B和SIR-C/X-SAR成功地完成單波段、單極化和多波段、多極化成像飛行之後，正在計畫於1999年9月開展太空梭雷達地形測圖(SRTM)飛行。

發展

在雷達衛星1號基礎上，加拿大在2001年發射的雷達衛星2號雷達將具有全極化測量能力；歐空局也將在1999年11月發射的Envisat-1衛星上裝載ASAR，有同極化和交叉極化兩種極化模式；2002年將發射的LightSAR 將為L波段多極化及具有干涉測量、掃描模式的實用化成像雷達。同年計畫發射的日本ALOS/PALSAR亦為多極化、多工作模式雷達系統。我國也將在未來的幾年內，發射自行研製的L波段雷達衛星。由此可見， 國際上星載雷達正在向新的方向發展，它們將為數字地球的發展提供豐富的數據源。

SAR技術的空間套用，使其成為20世紀末最受歡迎的偵察儀器之一，對它的套用和發展還剛剛開始。SAR衛星在未來將有更加廣闊的發展和套用前景。

多參數(多頻段、多極化和多視角)

SAR技術發展的一個最重要的趨勢就是充分利用地物電磁特性，地物電磁特性與電磁波的頻率、極化和入射角有著密切的關係，因此利用不同頻率、不同極化以及不同入射角的電磁波對地物進行觀測，能夠得到更加豐富的地物信息。

干涉技術的SAR

SAR干涉技術已經成為SAR技術發展的重要領域。它解決了SAR對地物第三維信息(高程信息或速度信息)的提取。干涉SAR有以下3種形式：(1)單道干涉，將雙天線剛性安裝在一個飛行平台上，在一次飛行中完成干涉測量，又稱為空間基線方式；(2)雙道干涉，屬於單天線結構，分時進行二次測量，要求二次飛行軌道相互平行，又稱為時間基線方式；(3)差分干涉，在航跡正交向安裝雙天線的單道干涉與第3個測量相結合，測量微小起伏和移位的干涉。

聚束 SAR

SAR有多種成像體制，主要是帶狀成像(Strip map)和聚束成像(Spotlight)兩種。帶狀SAR的天線波束與飛行航跡成固定交角，隨著載體的移動，在地面形成條狀的連續觀測帶，適於大面積觀測。聚束SAR則不同，它的天線波束在合成孔徑時間內始終凝視著照射區域，實現小區域成像。聚束SAR比帶狀SAR具有較高的分辨能力。此外，大多數目標的散射特性隨觀測角劇烈地改變，由於聚束SAR在寬觀測角範圍內成像，因而獲得的圖像信息比帶狀SAR更加豐富。聚束SAR與帶狀SAR是兩種優勢互補的體制。

SAR 衛星星座

許多套用部門希望衛星能縮短對某一特定地區的重複觀測周期，獲得高時間解析度的動態信息。解決這個問題，除了採用較小的軌道傾角增加中、低緯度地區的覆蓋密度以縮短重複周期外，還可以組織衛星觀測的國際合作，例如SIR-C與X-SAR的聯合飛行，今後還將組織SIR-C/X-SAR與ERS/Envisat或Radarsat的SAR編隊飛行。然而只有積極研製對地觀測小型衛星星座，才是解決動態偵察的最有效辦要技術困難是：既要保證偵察技術性能，又要降低其重量和功耗，還要有足夠的測軌與姿態控制精度，以保證偵察數據的質量。

小衛星編隊組網

由若干顆微小衛星組成一定形狀的飛行軌跡，以分布方式構成一顆“虛擬衛星”。這是小衛星向更快、更省、更好的方向發展，也是當前正在為小衛星開拓的另一個嶄新的套用領域。編隊飛行的軍事套用是最早受到關注的領域之一。一方面，組成編隊飛行的衛星可以實現對地觀測，獲取地面目標信息；另一方面，多顆衛星的協同工作，可以實現更多的功能，例如立體成像，可以為軍事需求提供服務。由若干顆微小衛星編隊飛行，組成一個具有立體偵察的虛擬大衛星，可以較低的成本、較高的可靠性和生存能力替代相同功能的單顆衛星，最大限度地發揮微小衛星的特點和優勢。

編隊飛行衛星星座

雖然編隊飛行擴展了單顆衛星的功能，提高了單顆衛星的性能，但編隊飛行中衛星的密集分布，其覆蓋依然是非連續的；如果要實現連續覆蓋，則由編隊飛行組成衛星星座，即編隊飛行衛星星座。在傳統的衛星星座中，組成星座的單元為單顆衛星；而在編隊飛行衛星星座中，組成星座的單元為飛行編隊。編隊飛行可以實現立體成像功能，由飛行編隊組成的衛星星座則可以實現對某個區域的連續立體成像。

SAR偵察衛星具有全天時、全天候、不受大氣傳播和氣候影響、穿透力強等優點，並對某些地物具有一定的穿透能力。這些特點使它在軍事套用中具有獨特的優勢，必將成為未來戰場上的殺手鐧。因此，各航天國家紛紛計畫或正在發展自己的SAR偵察衛星。我們完全有理由相信，21世紀是SAR衛星飛速發展的新世紀。