国外星载合成孔径雷达发展综述
孙佳
（中国人民解放军６１６４６部队，北京１０００８０）
摘要合成孔径雷达（ＳＡＲ）卫星能克服云雾雨雪和夜暗条件的限制对地面目标成像，可全天
时、全天候、高分辨率、大幅面对地观测，这对于观测长年受云覆盖的地区尤为重要，是它不同于其它光学传感器的一个显著特点。在军事侦察、军事测绘及诸多民用领域可发挥重要作用，近年来受到世界各国高度重视并得到迅速发展。
关键词合成孔径雷达卫星航天侦察趋势
１引言
未来的战场空间将由原来的海、陆、空向太空方向发展，太空将成为２１世纪战争的必争之地。随着军事航天技术的发展，各种航天器装备在战争中的作用越来越显著。作为一种主要的航天侦察手段，星载合成孔径雷达对战争的胜负具有举足轻重的影响。由于星载合成孔径雷达能够获得地面目标的高分辨率图像，在军事上具有极其重要的应用价值。本文主要针对星载合成孔径雷达的发展趋势进行分析和讨论。２国外星载合成孑Ｌ径雷达发展现状
１９７８年美国发射了世界上第一颗载有ＳＡＲ的卫星——海洋卫星Ｓｅａｓａｔ—Ａ。海洋卫星ＳＡＲ工作在Ｌ波段，波束指向固定，ＨＨ极化，其任务是论证海洋动力学测量的可靠性。在Ｓｅａｓａｔ—Ａ取得重大成功后，美国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一＆堰三部成像雷达送入太空。Ｓｉｒ—Ａ与Ｓｅａｓ，ａｔ—Ａ类似，为Ｌ波段，ＨＨ极化。Ｓｉｒ—Ｂ是ｓｉｒ—Ａ的改进型，其天线波束指向可机械改变，缩短了对热点地区的观测周期。Ｓｉｒ—Ｃ／Ｘ—ＳＡＲ采用了很多新技术，它具有Ｌ、Ｃ、Ｘ三个频段，四种极化，并采用了分布式Ｔ／Ｒ组件及相控阵波束扫描技术（其中Ｘ频段为波束机械扫描），具有较大波束角扫描范围。欧洲航天局（瞄～）分别于１９９１年７月和１９９５年４月发射了地球遥感卫星ＥＲＳ一１和ＥＲＳ一２，其中的ＳＡＲ系统采用了Ｃ频段，Ｗ极化，并有全系统校准能力，提高了图像质量。ＥＲＳ是性能比较好的系统，其中的ＥＲＳ一２是接替已超过设计寿命一年多的ＥＲＳ一１的工作，并能与ＥＲＳ—ｌ构成重复轨道干涉测量，获取高精度地面高程数据。加拿大的Ｒａｄａｒｓａｔ一１于１９９５年１１月发射成功，是世界上第一颗商用雷达卫星。它借鉴了很多ＥＲＳ的经验，虽然也是Ｃ频段，单极化（瑚），但采用了电扫描天线，并具有多种工作模式。特别值得指出的是美国的“长曲棍球”（Ｌａｃｒｏｓｓｅ）军用雷达卫星，自１９８８年至２００５年已先后发射了５颗，其分辨率从最初的ｌｍ已提高到０．３ｍ，这是到目前为止分辨率最高的天基合成孔径雷达卫星。另外，前苏联于１９９１年发射了钻石一ｌ（Ａｌｍａｚ—１）雷达卫星，日本于１９９２年发射了ＪＥＲＳ一１雷达卫星，虽然都有一定的故障或性能不佳，但均为以后的研究工作奠定了基础。欧洲航天局在ＥＲＳ基础上加以改进，于２００２年发射了Ｅｎｖｉｓａｔ卫星，其星载雷达ＡＳＡＲ为Ｃ频段。多极化，多模式，采用分布式Ｔ瓜组件及相控阵技术。日本已于２００３年以一箭双星方式成功发射了光学卫星和雷达卫星各一颗，开始部署成像侦察卫星星座。目前，一些发达国家正在筹划和研制新的可长期进行观测的各种技术先进的雷达卫星。即将发射的ＳＡＲ卫星包括：加拿大的Ｒａｄａｒｓａｔ一２，德国的ＳＡＲ—Ｌｕｐｅ和ＴｅｒｒａＳＡＲ，日本的第二对光学卫星和雷达卫星以及以色列的ＴｅｃＳＡＲ卫星等，都是技术性能更为先进的雷达卫星。２７５
美国正在发展的“天基雷达”计划是为美国空军实施的一项具有空间力量增强战略的计划。该计划旨在为美国分布在全球的武装部队提供实时的或准实时的战术和战场信息。天基雷达计划是一个由８～１０颗成像卫星组成的星座，星上的主要有效载荷是合成孔径雷达，且具有地面运动目标指示（ＧＭＴＩ）的功能。天基雷达将与机载Ｅ一８“联合监视目标攻击雷达系统”和无人机协同工作，成为空、天、地一体化情报、监视和侦察系统的重要组成部分。俄罗斯正在研制一颗名为“秃鹰一Ｅ”（Ｋｏｎｄｏｒ—Ｅ）的Ｓ波段小型雷达卫星。“秃鹰Ｅ”卫星重量仅８００ｋｇ，由于采用了重量极轻的６ｍ折叠式抛物面天线，有效载荷重仅有约２５０ｋｇ。信号带宽２００ＭＨｚ，分辨率约为ｌｍ～２ｍ，卫星轨道为８００ｋｍ高的极地轨道。其多功能雷达能够对卫星星下点轨迹两侧各５００ｋｍ范围内的目标进行高分辨率成像。ＳＡＲ—Ｌｕｐｅ项目是德国政府的一个高性能专用成像侦察卫星项目。ＳＡＲ—Ｌｕｐｅ项目由５颗卫星组成，ＳＡＲ—Ｌｕｐｅ卫星的ＳＡＲ成像仪有两种工作模式：条带成像（ｓｔｒｉｐｒｎａｐ）模式和聚束成像（ｓｐｏｔｌｉｇｈｔ）模式。ＴｅｒｒａＳＡＲ—Ｘ是一颗商用雷达成像卫星，重１０２３ｋｇ，信号带宽３００ＭＨｚ，聚束模式高分辨率图像产品地面分辨率为１．３ｍｘ１．３ｍ，卫星设计寿命５年。德国航空航天中心最近还启动了对ＴａｎＤＥＭ—Ｘ雷达卫星的研究工作，这颗卫星是第二颗ＴｅｒｒａＳＡＲ—ｘ卫星，它将与第一颗ＴｅｒｒａＳＡＲ—Ｘ卫星在轨道上一前一后飞行，用来为德国军方提供数字高程模型。意大利将建的ＣＯＳＭＯ—ＳｋｙＭｅｄ星座是一个低轨道、军民两用地球观测卫星星座，由４颗Ｘ波段工作的合成孔径雷达成像卫星组成。卫星重约１７００ｋｇ，设计寿命５年，雷达工作在Ｘ波段（９．６ＧＨｚ，３．１ｃｍ波长）。Ｒａｄａｒｓａｔ一２几乎保留了Ｒａｄａｒｓａｔ一１的所有优点，采用了更先进的技术，功能更强大，如投入运行，将成为世界上最先进的商用ＳＡＲ卫星。以色列的ＴｅｃＳＡＲ项目是一项雷达卫星星上技术验证项目，ＴｅｃＳＡＲ卫星的有效载荷能以宽覆盖（扫描ＳＡＲ）模式、各种条带模式和若干聚束模式工作。
３国外星载合成孔径雷达发展趋势分析
纵观国外天基雷达的发展过程和世界各国天基雷达的发展动态可以看出，天基雷达从开始的单波段、单极化、固定入射角、单工作模式，逐渐向多波段、多极化、多入射角和多工作模式方向发展，天线也经历了固定波束视角、机械扫描、一维电扫描及二维相控阵的发展过程。今后天基雷达的发展将具有如下特点。３．１小型化成为星载合成孔径雷达发展的主要趋势
随着战场环境的日益变化，大卫星逐步暴露出一些明显的弊端，主要体现于造价高昂、维护不便、应急发射困难、战术保障和快速反应能力有限等等。随着航天技术的发展，特别是轻型天线技术、集成电路技术和固态电子器件技术等的发展大大降低了卫星的重量和体积，使性能高、体积小、重量轻和成本低的小型星载合成孔径雷达（＆气Ｒ）卫星研制成为可能。与大卫星相比，小卫星的战场生存能力和快速反应能力要强得多，并已经发挥了一些作用。ＳＡＲ卫星应用的效费比明显提高，ＳＡＲ卫星的研制费用大幅降低，ＳＡＲ卫星在军事和经济上的应用越来越重要，越来越普及，研制ＳＡＲ卫星的国家越来越多，天基ＳＡＲ已经不再是少数大国的专利，几乎所有研制ＳＡＲ卫星的国家都启动了自己的小ＳＡＲ卫星项目，德国的ＳＡＲ—Ｌｕｐｅ项目就是一个由５颗小ＳＡＲ卫星组成的军事专用卫星系统，ＣＯＳＭＯ—ＳｋｙＭｅｄ是意大利航天局的一个由４颗用Ｘ波段工作的小ＳＡＲ成像卫星组成的低轨道、军民两用地球观测星座。美国的星载合成孔径雷达系统也规划自己的军用小ＳＡＲ卫星的发展计划。日本、以色列和俄罗斯等也正在研制自己的小ＳＡＲ卫星。
３．２技术性能指标不断提高
高性能指标的图像始终是系统设计和研制的最终目的，高分辨率的ＳＡＲ图像在军事上具有极其重要的应用价值，追求更高的分辨率一直是研制部门和用户努力的方向。更高的分辨率意味着更精确的目标分辨和识别能力、更准确的情报，更精确的地形数据。军事用户总希望得到更高分辨率的ＳＡＲ图像。近几年来，小ＳＡＲ卫星的发展非常迅速。各国纷纷开展小卫星项目的研究，但并没有放弃获得更高分辨率的研制工作，美国在大力规划和发展小ＳＡＲ卫星的同时，一直在提高ＳＡＲ的图像分辨率，长曲棍球一１、长曲棍球一３和长曲棍球一５卫星的ＳＡＲ图像分辨率就分别上了两个台阶，分辨率分别达到ｌｍ、０．５ｍ和０．３ｍ。２７６
除了分辨率指标外，其它的图像质量指标也同样重要。ＳＡＲ卫星的图像质量指标在不断提高，ＳＡＲ图像的目标定位精度越来越高，从ＳＡＲ图像的定位原理讲，ＳＡＲ图像的定位精度可以做到与卫星的轨道精度在同一量级，定位精度与卫星姿态无关，从这一点讲，ＳＡＲ卫星图像的定位精度优于可见光传感器卫星图像的定位精度。随着ＳＡＲ图像在目标识别和民用应用越来越广，对ＳＡＲ图像的定量遥感要求也越来越高，如今对ＳＡＲ图像不仅要求有高的空间分辨率，也要求有高的辐射精度。
３．３多功能、多模式是未来星载合成孔径雷达的主要特征
１９７８年美国发射的载有ＳＡＲ的海洋卫星（ｓａａｓａｔ—Ａ）为Ｌ频段、固定入射角，单一的ＨＨ极化，现在在轨或正在研制的ＳＡＲ卫星（或其它航天平台的ＳＡＲ）很少再有是仅仅固定入射角和单一极化的。今天的天基ＳＡＲ，特别是星载ＳＡＲ正向着多模式、多频、多极化和可变视角波束，并具有地面运动目标显示和地面高程测量功能方向发展。
天基ＳＡＲ主要有条带、扫描（ＳｃａｎＳＡＲ）和聚束（Ｓｐｏｔｌｉｇｈｔ）－－＂种工作模式，天基ＳＡＲ通过改变系统参数和天线波束扫描，在一个系统中实现三种工作模式。充分发挥不同工作模式的优点，可达到最佳的侦察效果。星载合成孑Ｌ径雷达可实现天线波束在方位向和距离向的扫描，天线波束在距离向的扫描可大大增加雷达在某一轨道上的可视范围，提高侦察的时效性。通过改变雷达收发的极化方式，可获得矾、Ｗ、ＨＶ和Ⅷ（Ｈ为水平极化，Ｖ为垂直极化）不同极化的图像，以此获得目标丰富的信息，并有效降低斑点噪声对目标的影响，提高图像的可读性，提高识别真假目标能力。天基星载合成孔径雷达可通过立体像对方式或干涉ＳＡＲ（ＩｎＳＡＲ）的方式获得地面的高程信息；干涉＆坂（ＩｎＳＡＲ）的测量方式是ＳＡＲ特有的一种测量高程的方式，它利用ＳＡＲ图像的相位干涉信息获取地面的高程信息，美国航天飞机ＳＴＲＭ项目在１１天左右获得了全球８０％陆地的高程数据，高程精度在几米的量级。利用相位中心重置等方法可获得地面目标运动的信息，从而实现地面运动目标显示，快速提供地面运动目标的信息，这一特点在军事上具有极其重大应用价值，可大大提高获取地面运动目标情报的时效性。
３．４雷达与可见光卫星的多星组网是主要的使用模式
采取星座或星队侦察方式可有效提高时间分辨率，多星组网提高侦察情报的时效性，既提高时间分辨率，将航天侦察的“盲区”降至最低。与可见光卫星配合使用可弥补可见光成像受气候条件限制的不足，并发挥ＳＡＲ具有一定的穿透能力、揭露伪装的特点，使各种侦察卫星优势互补。
美国在伊拉克战争中就利用三颗“锁眼”可见光侦察卫星和两颗长曲棍球雷达成像侦察卫星组成航天侦察网。美国人形象地将所有在轨的“锁眼”和“长曲棍球”成像侦察卫星统称为“卫星舰队”（ＳａｔｅｌｌｉｔｅＦｌｅｅｔ）。
根据意大利和法国在２００１年１月底签署的ＯＲＦＥＯ联合地球观测协议，意大利的ＣＯＳＭＯ—ＳｋｙＭｅｄ雷达成像星座和法国的“昴星团”光学成像星座将共同组成ＯＲＦＥＯ军民两用高分辨率地球观测系统，两国将共享该系统的图像数据，而且两国国防部将在制定卫星成像任务计划方面享有优先权。随着航天技术的不断进步和雷达卫星的小型化，其成本将大幅度降低，雷达卫星与可见光卫星多星组网获取动态情报将成为一种主要的应用模式。
雷达卫星的多星组网与可见光卫星配合使用还促进了多时相数据和多源数据的融合技术的发展，使多源数据融合的图像具有单一传感器不具备的综合信息，提供更丰富的目标信息，多时相数据融合能够获得目标区域变化的信息，并能降低噪声等随机干扰对图像的影响，改善图像质量。
３．５分布ＳＡＲ成为一种很有发展潜力的星载合成孔径雷达
分布ＳＡＲ并不是简单的卫星组网，它是利用２颗或多颗轨道具有相互关系的卫星配合工作，一颗卫星发射多颗卫星接收，或多颗卫星发射多颗卫星接收，实现单颗卫星不能实现的功能，或获得单颗卫星不能达到的技术指标。如实现干涉ＳＡＲ成像、地面运动目标显示、增加成像带宽、提高ＳＡＲ图像分辨率等。目前，加拿大和德国均已计划发射两颗分布式＆气Ｒ（ＴａｎＤＥＭ）以实现高精度ＩｎＳＡＲ测量。
３．６星载合成孔径雷达的干扰与反干扰成为电子战的重要内容
星载合成孔径雷达成像卫星作为军事侦察卫星系统必然会受到人为的电磁干扰影响，所以，研究军事侦察卫星系统的抗干扰能力，对提高星载合成孔径雷达的生存能力和增强其受干扰时的应用效果等具有重大的实用价值，深入研究ＳＡＩｌ的抗干扰技术具有深远的战略意义。美国空军早已注意到星载合成孔径雷达在日趋密集和复杂的电磁干扰环境下能否有效工作的问题，已经开始研制能够对付目前和未来威胁的抗干扰技术。
根据星载合成孔径雷达的特点，探讨星载合成孑Ｌ径雷达系统可采取的抗干扰措施，根据现有星载合成孔径雷达系统的一般结构，可在星上或地面采取不同的抗干扰措施。
３．７军用和民用卫星的界线越来越不明显
星载合成孑Ｌ径雷达在商用和军事侦察上都具有比较大的应用价值，ＥＲＳ一１／２和Ｒａｄａｒｓａｔ—ｌ等都是以民用为主的星载合成孔径雷达，而美国的“长曲棍球”雷达卫星、德国的ＳＡＲ—Ｌｕｐｅ雷达卫星则是军用侦察卫星，商用和军事侦察应用对雷达卫星的技术指标的要求侧重有所不同。随着卫星技术的提高，工作模式增多，卫星的功能和技术指标也不断提高，有些卫星虽然是商用卫星，也具有了较大的军事应用价值，如加拿大的Ｒａｄａｒｓａｔ一２卫星，精细模式达到了３ｍ分辨率，具有一定的军事侦察能力。
随着ＳＡＲ图像在城市规划等的应用，对分辨率也提出了很高的要求，为了充分发挥卫星的应用价值，充分发挥卫星的效益，有些国家开始发展军民两用ＳＡＲ卫星项目，如：德国的ＴｅｒｒａＳＡＲ—Ｘ商用雷达卫星项目、意大利的ＣＯＳＭＯ—ＳｋｙＭｅｄ星载合成孔径雷达（ＳＡＲ）成像卫星项目，分辨率达到了ｌｍ，使军用和民用卫星的界线越来越不明显。
４结束语
从国外天基雷达的发展过程和世界各国天基雷达的发展动态可以看出，随着科学技术的不断进步，天基雷达的技术水平和功能在不断提高，天基雷达在追求技术性能指标的同时，向着小型化、多模式、多星配合工作的方向发展，在军事应用上开始重视战时的生存能力，提供卫星适应战时复杂电磁环境的能力。随着技术的进步和普及，研制成本不断降低，参与研制天基雷达的国家也越来越多。
参考文献
［１］ＳｅｃｒｅｔＭｉｓｓｉｏｎＳｕｒｇｅ．ＡＶＩＡＴＩＯＮＷＥＥＫ＆ＳＰＡＣＥＴＥＣＨＮＯＩ．１３ＧＹ．ＭＡＹ９，２００５．
［２］ＳＡＲ—ＬｕｐｅＳａｔｅｌｌｉｔｅ．［２００４］．ｗｗｗ．Ｇｌｏｂａｌ—Ｓｅｃｕｒｉｔｙ．ｏｒｇ．
［３］ＴＦｆ＿＿ＳＡＲ—ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ，ＤＥＳＩＧＮ
Ｒａｄａｒ．ＡＮＤＳＴＡＴＵＳ．ＥＵＲＣ敝２００４
Ｏｉｌ５ｔｈＥｕｒｏｐｅａｎＧ锄ｆｅ愀ｏｎＳｙｎｔｈｅｔｉｃＡｐｅｒｔｕｒｅ［４］ＴｅｒｒａＳＡＲＭｉｓｓｉｏｎ．ＥＵＲＣＦ甜ｋＲ２００４５ｔｈＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＳｙｎｔｈｅｔｉｃＡｐｅｒｔｕｒｅＲａｄａｒ．
作者简介
孙佳：女，１９６２年生，山东牟平人，学士学位。２７８
国外星载合成孔径雷达发展综述
作者：
作者单位：孙佳中国人民解放军61646部队,北京,100080
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引用本文格式：孙佳 国外星载合成孔径雷达发展综述[会议论文] 2006
国外星载合成孔径雷达发展综述
孙佳
（中国人民解放军６１６４６部队，北京１０００８０）
摘要合成孔径雷达（ＳＡＲ）卫星能克服云雾雨雪和夜暗条件的限制对地面目标成像，可全天
时、全天候、高分辨率、大幅面对地观测，这对于观测长年受云覆盖的地区尤为重要，是它不同于其它光学传感器的一个显著特点。在军事侦察、军事测绘及诸多民用领域可发挥重要作用，近年来受到世界各国高度重视并得到迅速发展。
关键词合成孔径雷达卫星航天侦察趋势
１引言
未来的战场空间将由原来的海、陆、空向太空方向发展，太空将成为２１世纪战争的必争之地。随着军事航天技术的发展，各种航天器装备在战争中的作用越来越显著。作为一种主要的航天侦察手段，星载合成孔径雷达对战争的胜负具有举足轻重的影响。由于星载合成孔径雷达能够获得地面目标的高分辨率图像，在军事上具有极其重要的应用价值。本文主要针对星载合成孔径雷达的发展趋势进行分析和讨论。２国外星载合成孑Ｌ径雷达发展现状
１９７８年美国发射了世界上第一颗载有ＳＡＲ的卫星——海洋卫星Ｓｅａｓａｔ—Ａ。海洋卫星ＳＡＲ工作在Ｌ波段，波束指向固定，ＨＨ极化，其任务是论证海洋动力学测量的可靠性。在Ｓｅａｓａｔ—Ａ取得重大成功后，美国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一＆堰三部成像雷达送入太空。Ｓｉｒ—Ａ与Ｓｅａｓ，ａｔ—Ａ类似，为Ｌ波段，ＨＨ极化。Ｓｉｒ—Ｂ是ｓｉｒ—Ａ的改进型，其天线波束指向可机械改变，缩短了对热点地区的观测周期。Ｓｉｒ—Ｃ／Ｘ—ＳＡＲ采用了很多新技术，它具有Ｌ、Ｃ、Ｘ三个频段，四种极化，并采用了分布式Ｔ／Ｒ组件及相控阵波束扫描技术（其中Ｘ频段为波束机械扫描），具有较大波束角扫描范围。欧洲航天局（瞄～）分别于１９９１年７月和１９９５年４月发射了地球遥感卫星ＥＲＳ一１和ＥＲＳ一２，其中的ＳＡＲ系统采用了Ｃ频段，Ｗ极化，并有全系统校准能力，提高了图像质量。ＥＲＳ是性能比较好的系统，其中的ＥＲＳ一２是接替已超过设计寿命一年多的ＥＲＳ一１的工作，并能与ＥＲＳ—ｌ构成重复轨道干涉测量，获取高精度地面高程数据。加拿大的Ｒａｄａｒｓａｔ一１于１９９５年１１月发射成功，是世界上第一颗商用雷达卫星。它借鉴了很多ＥＲＳ的经验，虽然也是Ｃ频段，单极化（瑚），但采用了电扫描天线，并具有多种工作模式。特别值得指出的是美国的“长曲棍球”（Ｌａｃｒｏｓｓｅ）军用雷达卫星，自１９８８年至２００５年已先后发射了５颗，其分辨率从最初的ｌｍ已提高到０．３ｍ，这是到目前为止分辨率最高的天基合成孔径雷达卫星。另外，前苏联于１９９１年发射了钻石一ｌ（Ａｌｍａｚ—１）雷达卫星，日本于１９９２年发射了ＪＥＲＳ一１雷达卫星，虽然都有一定的故障或性能不佳，但均为以后的研究工作奠定了基础。欧洲航天局在ＥＲＳ基础上加以改进，于２００２年发射了Ｅｎｖｉｓａｔ卫星，其星载雷达ＡＳＡＲ为Ｃ频段。多极化，多模式，采用分布式Ｔ瓜组件及相控阵技术。日本已于２００３年以一箭双星方式成功发射了光学卫星和雷达卫星各一颗，开始部署成像侦察卫星星座。目前，一些发达国家正在筹划和研制新的可长期进行观测的各种技术先进的雷达卫星。即将发射的ＳＡＲ卫星包括：加拿大的Ｒａｄａｒｓａｔ一２，德国的ＳＡＲ—Ｌｕｐｅ和ＴｅｒｒａＳＡＲ，日本的第二对光学卫星和雷达卫星以及以色列的ＴｅｃＳＡＲ卫星等，都是技术性能更为先进的雷达卫星。２７５
美国正在发展的“天基雷达”计划是为美国空军实施的一项具有空间力量增强战略的计划。该计划旨在为美国分布在全球的武装部队提供实时的或准实时的战术和战场信息。天基雷达计划是一个由８～１０颗成像卫星组成的星座，星上的主要有效载荷是合成孔径雷达，且具有地面运动目标指示（ＧＭＴＩ）的功能。天基雷达将与机载Ｅ一８“联合监视目标攻击雷达系统”和无人机协同工作，成为空、天、地一体化情报、监视和侦察系统的重要组成部分。俄罗斯正在研制一颗名为“秃鹰一Ｅ”（Ｋｏｎｄｏｒ—Ｅ）的Ｓ波段小型雷达卫星。“秃鹰Ｅ”卫星重量仅８００ｋｇ，由于采用了重量极轻的６ｍ折叠式抛物面天线，有效载荷重仅有约２５０ｋｇ。信号带宽２００ＭＨｚ，分辨率约为ｌｍ～２ｍ，卫星轨道为８００ｋｍ高的极地轨道。其多功能雷达能够对卫星星下点轨迹两侧各５００ｋｍ范围内的目标进行高分辨率成像。ＳＡＲ—Ｌｕｐｅ项目是德国政府的一个高性能专用成像侦察卫星项目。ＳＡＲ—Ｌｕｐｅ项目由５颗卫星组成，ＳＡＲ—Ｌｕｐｅ卫星的ＳＡＲ成像仪有两种工作模式：条带成像（ｓｔｒｉｐｒｎａｐ）模式和聚束成像（ｓｐｏｔｌｉｇｈｔ）模式。ＴｅｒｒａＳＡＲ—Ｘ是一颗商用雷达成像卫星，重１０２３ｋｇ，信号带宽３００ＭＨｚ，聚束模式高分辨率图像产品地面分辨率为１．３ｍｘ１．３ｍ，卫星设计寿命５年。德国航空航天中心最近还启动了对ＴａｎＤＥＭ—Ｘ雷达卫星的研究工作，这颗卫星是第二颗ＴｅｒｒａＳＡＲ—ｘ卫星，它将与第一颗ＴｅｒｒａＳＡＲ—Ｘ卫星在轨道上一前一后飞行，用来为德国军方提供数字高程模型。意大利将建的ＣＯＳＭＯ—ＳｋｙＭｅｄ星座是一个低轨道、军民两用地球观测卫星星座，由４颗Ｘ波段工作的合成孔径雷达成像卫星组成。卫星重约１７００ｋｇ，设计寿命５年，雷达工作在Ｘ波段（９．６ＧＨｚ，３．１ｃｍ波长）。Ｒａｄａｒｓａｔ一２几乎保留了Ｒａｄａｒｓａｔ一１的所有优点，采用了更先进的技术，功能更强大，如投入运行，将成为世界上最先进的商用ＳＡＲ卫星。以色列的ＴｅｃＳＡＲ项目是一项雷达卫星星上技术验证项目，ＴｅｃＳＡＲ卫星的有效载荷能以宽覆盖（扫描ＳＡＲ）模式、各种条带模式和若干聚束模式工作。
３国外星载合成孔径雷达发展趋势分析
纵观国外天基雷达的发展过程和世界各国天基雷达的发展动态可以看出，天基雷达从开始的单波段、单极化、固定入射角、单工作模式，逐渐向多波段、多极化、多入射角和多工作模式方向发展，天线也经历了固定波束视角、机械扫描、一维电扫描及二维相控阵的发展过程。今后天基雷达的发展将具有如下特点。３．１小型化成为星载合成孔径雷达发展的主要趋势
随着战场环境的日益变化，大卫星逐步暴露出一些明显的弊端，主要体现于造价高昂、维护不便、应急发射困难、战术保障和快速反应能力有限等等。随着航天技术的发展，特别是轻型天线技术、集成电路技术和固态电子器件技术等的发展大大降低了卫星的重量和体积，使性能高、体积小、重量轻和成本低的小型星载合成孔径雷达（＆气Ｒ）卫星研制成为可能。与大卫星相比，小卫星的战场生存能力和快速反应能力要强得多，并已经发挥了一些作用。ＳＡＲ卫星应用的效费比明显提高，ＳＡＲ卫星的研制费用大幅降低，ＳＡＲ卫星在军事和经济上的应用越来越重要，越来越普及，研制ＳＡＲ卫星的国家越来越多，天基ＳＡＲ已经不再是少数大国的专利，几乎所有研制ＳＡＲ卫星的国家都启动了自己的小ＳＡＲ卫星项目，德国的ＳＡＲ—Ｌｕｐｅ项目就是一个由５颗小ＳＡＲ卫星组成的军事专用卫星系统，ＣＯＳＭＯ—ＳｋｙＭｅｄ是意大利航天局的一个由４颗用Ｘ波段工作的小ＳＡＲ成像卫星组成的低轨道、军民两用地球观测星座。美国的星载合成孔径雷达系统也规划自己的军用小ＳＡＲ卫星的发展计划。日本、以色列和俄罗斯等也正在研制自己的小ＳＡＲ卫星。
３．２技术性能指标不断提高
高性能指标的图像始终是系统设计和研制的最终目的，高分辨率的ＳＡＲ图像在军事上具有极其重要的应用价值，追求更高的分辨率一直是研制部门和用户努力的方向。更高的分辨率意味着更精确的目标分辨和识别能力、更准确的情报，更精确的地形数据。军事用户总希望得到更高分辨率的ＳＡＲ图像。近几年来，小ＳＡＲ卫星的发展非常迅速。各国纷纷开展小卫星项目的研究，但并没有放弃获得更高分辨率的研制工作，美国在大力规划和发展小ＳＡＲ卫星的同时，一直在提高ＳＡＲ的图像分辨率，长曲棍球一１、长曲棍球一３和长曲棍球一５卫星的ＳＡＲ图像分辨率就分别上了两个台阶，分辨率分别达到ｌｍ、０．５ｍ和０．３ｍ。２７６
除了分辨率指标外，其它的图像质量指标也同样重要。ＳＡＲ卫星的图像质量指标在不断提高，ＳＡＲ图像的目标定位精度越来越高，从ＳＡＲ图像的定位原理讲，ＳＡＲ图像的定位精度可以做到与卫星的轨道精度在同一量级，定位精度与卫星姿态无关，从这一点讲，ＳＡＲ卫星图像的定位精度优于可见光传感器卫星图像的定位精度。随着ＳＡＲ图像在目标识别和民用应用越来越广，对ＳＡＲ图像的定量遥感要求也越来越高，如今对ＳＡＲ图像不仅要求有高的空间分辨率，也要求有高的辐射精度。
３．３多功能、多模式是未来星载合成孔径雷达的主要特征
１９７８年美国发射的载有ＳＡＲ的海洋卫星（ｓａａｓａｔ—Ａ）为Ｌ频段、固定入射角，单一的ＨＨ极化，现在在轨或正在研制的ＳＡＲ卫星（或其它航天平台的ＳＡＲ）很少再有是仅仅固定入射角和单一极化的。今天的天基ＳＡＲ，特别是星载ＳＡＲ正向着多模式、多频、多极化和可变视角波束，并具有地面运动目标显示和地面高程测量功能方向发展。
天基ＳＡＲ主要有条带、扫描（ＳｃａｎＳＡＲ）和聚束（Ｓｐｏｔｌｉｇｈｔ）－－＂种工作模式，天基ＳＡＲ通过改变系统参数和天线波束扫描，在一个系统中实现三种工作模式。充分发挥不同工作模式的优点，可达到最佳的侦察效果。星载合成孑Ｌ径雷达可实现天线波束在方位向和距离向的扫描，天线波束在距离向的扫描可大大增加雷达在某一轨道上的可视范围，提高侦察的时效性。通过改变雷达收发的极化方式，可获得矾、Ｗ、ＨＶ和Ⅷ（Ｈ为水平极化，Ｖ为垂直极化）不同极化的图像，以此获得目标丰富的信息，并有效降低斑点噪声对目标的影响，提高图像的可读性，提高识别真假目标能力。天基星载合成孔径雷达可通过立体像对方式或干涉ＳＡＲ（ＩｎＳＡＲ）的方式获得地面的高程信息；干涉＆坂（ＩｎＳＡＲ）的测量方式是ＳＡＲ特有的一种测量高程的方式，它利用ＳＡＲ图像的相位干涉信息获取地面的高程信息，美国航天飞机ＳＴＲＭ项目在１１天左右获得了全球８０％陆地的高程数据，高程精度在几米的量级。利用相位中心重置等方法可获得地面目标运动的信息，从而实现地面运动目标显示，快速提供地面运动目标的信息，这一特点在军事上具有极其重大应用价值，可大大提高获取地面运动目标情报的时效性。
３．４雷达与可见光卫星的多星组网是主要的使用模式
采取星座或星队侦察方式可有效提高时间分辨率，多星组网提高侦察情报的时效性，既提高时间分辨率，将航天侦察的“盲区”降至最低。与可见光卫星配合使用可弥补可见光成像受气候条件限制的不足，并发挥ＳＡＲ具有一定的穿透能力、揭露伪装的特点，使各种侦察卫星优势互补。
美国在伊拉克战争中就利用三颗“锁眼”可见光侦察卫星和两颗长曲棍球雷达成像侦察卫星组成航天侦察网。美国人形象地将所有在轨的“锁眼”和“长曲棍球”成像侦察卫星统称为“卫星舰队”（ＳａｔｅｌｌｉｔｅＦｌｅｅｔ）。
根据意大利和法国在２００１年１月底签署的ＯＲＦＥＯ联合地球观测协议，意大利的ＣＯＳＭＯ—ＳｋｙＭｅｄ雷达成像星座和法国的“昴星团”光学成像星座将共同组成ＯＲＦＥＯ军民两用高分辨率地球观测系统，两国将共享该系统的图像数据，而且两国国防部将在制定卫星成像任务计划方面享有优先权。随着航天技术的不断进步和雷达卫星的小型化，其成本将大幅度降低，雷达卫星与可见光卫星多星组网获取动态情报将成为一种主要的应用模式。
雷达卫星的多星组网与可见光卫星配合使用还促进了多时相数据和多源数据的融合技术的发展，使多源数据融合的图像具有单一传感器不具备的综合信息，提供更丰富的目标信息，多时相数据融合能够获得目标区域变化的信息，并能降低噪声等随机干扰对图像的影响，改善图像质量。
３．５分布ＳＡＲ成为一种很有发展潜力的星载合成孔径雷达
分布ＳＡＲ并不是简单的卫星组网，它是利用２颗或多颗轨道具有相互关系的卫星配合工作，一颗卫星发射多颗卫星接收，或多颗卫星发射多颗卫星接收，实现单颗卫星不能实现的功能，或获得单颗卫星不能达到的技术指标。如实现干涉ＳＡＲ成像、地面运动目标显示、增加成像带宽、提高ＳＡＲ图像分辨率等。目前，加拿大和德国均已计划发射两颗分布式＆气Ｒ（ＴａｎＤＥＭ）以实现高精度ＩｎＳＡＲ测量。
３．６星载合成孔径雷达的干扰与反干扰成为电子战的重要内容
星载合成孔径雷达成像卫星作为军事侦察卫星系统必然会受到人为的电磁干扰影响，所以，研究军事侦察卫星系统的抗干扰能力，对提高星载合成孔径雷达的生存能力和增强其受干扰时的应用效果等具有重大的实用价值，深入研究ＳＡＩｌ的抗干扰技术具有深远的战略意义。美国空军早已注意到星载合成孔径雷达在日趋密集和复杂的电磁干扰环境下能否有效工作的问题，已经开始研制能够对付目前和未来威胁的抗干扰技术。
根据星载合成孔径雷达的特点，探讨星载合成孑Ｌ径雷达系统可采取的抗干扰措施，根据现有星载合成孔径雷达系统的一般结构，可在星上或地面采取不同的抗干扰措施。
３．７军用和民用卫星的界线越来越不明显
星载合成孑Ｌ径雷达在商用和军事侦察上都具有比较大的应用价值，ＥＲＳ一１／２和Ｒａｄａｒｓａｔ—ｌ等都是以民用为主的星载合成孔径雷达，而美国的“长曲棍球”雷达卫星、德国的ＳＡＲ—Ｌｕｐｅ雷达卫星则是军用侦察卫星，商用和军事侦察应用对雷达卫星的技术指标的要求侧重有所不同。随着卫星技术的提高，工作模式增多，卫星的功能和技术指标也不断提高，有些卫星虽然是商用卫星，也具有了较大的军事应用价值，如加拿大的Ｒａｄａｒｓａｔ一２卫星，精细模式达到了３ｍ分辨率，具有一定的军事侦察能力。
随着ＳＡＲ图像在城市规划等的应用，对分辨率也提出了很高的要求，为了充分发挥卫星的应用价值，充分发挥卫星的效益，有些国家开始发展军民两用ＳＡＲ卫星项目，如：德国的ＴｅｒｒａＳＡＲ—Ｘ商用雷达卫星项目、意大利的ＣＯＳＭＯ—ＳｋｙＭｅｄ星载合成孔径雷达（ＳＡＲ）成像卫星项目，分辨率达到了ｌｍ，使军用和民用卫星的界线越来越不明显。
４结束语
从国外天基雷达的发展过程和世界各国天基雷达的发展动态可以看出，随着科学技术的不断进步，天基雷达的技术水平和功能在不断提高，天基雷达在追求技术性能指标的同时，向着小型化、多模式、多星配合工作的方向发展，在军事应用上开始重视战时的生存能力，提供卫星适应战时复杂电磁环境的能力。随着技术的进步和普及，研制成本不断降低，参与研制天基雷达的国家也越来越多。
参考文献
［１］ＳｅｃｒｅｔＭｉｓｓｉｏｎＳｕｒｇｅ．ＡＶＩＡＴＩＯＮＷＥＥＫ＆ＳＰＡＣＥＴＥＣＨＮＯＩ．１３ＧＹ．ＭＡＹ９，２００５．
［２］ＳＡＲ—ＬｕｐｅＳａｔｅｌｌｉｔｅ．［２００４］．ｗｗｗ．Ｇｌｏｂａｌ—Ｓｅｃｕｒｉｔｙ．ｏｒｇ．
［３］ＴＦｆ＿＿ＳＡＲ—ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ，ＤＥＳＩＧＮ
Ｒａｄａｒ．ＡＮＤＳＴＡＴＵＳ．ＥＵＲＣ敝２００４
Ｏｉｌ５ｔｈＥｕｒｏｐｅａｎＧ锄ｆｅ愀ｏｎＳｙｎｔｈｅｔｉｃＡｐｅｒｔｕｒｅ［４］ＴｅｒｒａＳＡＲＭｉｓｓｉｏｎ．ＥＵＲＣＦ甜ｋＲ２００４５ｔｈＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＳｙｎｔｈｅｔｉｃＡｐｅｒｔｕｒｅＲａｄａｒ．
作者简介
孙佳：女，１９６２年生，山东牟平人，学士学位。２７８
国外星载合成孔径雷达发展综述
作者：
作者单位：孙佳中国人民解放军61646部队,北京,100080
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引用本文格式：孙佳 国外星载合成孔径雷达发展综述[会议论文] 2006