合成孔徑雷達概述

合成孔徑雷達概述合成孔徑雷達概述PAGEPAGE15合成孔徑雷達概述合成孔徑雷達概述蔡Beautyhappy521＠163。com二OO八年三月二十三

合成孔徑雷達概述TOC\o”1—4"\h\z\u1 合成孔徑雷達簡介 31。1 合成孔徑雷達的概念 4HYPERLINK\l”_Toc194201318"1.2 合成孔徑雷達的分類 4HYPERLINK\l”_Toc194201319”1.3 合成孔徑雷達（SAR)的特點 5HYPERLINK\l”_Toc194201320"2 合成孔徑雷達的發(fā)展歷史 62.1 國外合成孔徑雷達的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀 6HYPERLINK\l”_Toc194201322”2.1。1 合成孔徑雷達發(fā)展歷程表 72。1。2 世界各國的SAR系統(tǒng) 102.2 我國的發(fā)展概況 12HYPERLINK\l”_Toc194201325"2。2.1 我國SAR研究歷程表 12HYPERLINK\l”_Toc194201326”2。2。2 國內(nèi)各單位的研究現(xiàn)狀 13HYPERLINK\l”_Toc194201327"2.2。2。1 電子科技大學(xué) 13HYPERLINK\l”_Toc194201328"2.2。2。2 中科院電子所 13_Toc194201330” 西安電子科技大學(xué) 14HYPERLINK\l”_Toc194201331"3 合成孔徑雷達的應(yīng)用 14HYPERLINK\l”_Toc194201332"4 合成孔徑雷達的發(fā)展趨勢 15HYPERLINK\l”_Toc194201333"4。1 多參數(shù)SAR系統(tǒng) 164.2 聚束SAR 16_Toc194201336”4.4 合成孔徑激光雷達（SyntheticApertureLadar） 17_Toc194201338”4。6 性能技術(shù)指標(biāo)不斷提高 184.7 多功能、多模式是未來星載SAR的主要特征 19HYPERLINK\l”_Toc194201340”4.8 雷達與可見光衛(wèi)星的多星組網(wǎng)是主要的使用模式 19HYPERLINK\l”_Toc194201341”4。9 分布SAR成為一種很有發(fā)展?jié)摿Φ男禽d合成孔徑雷達 194。10 星載合成孔徑雷達的干擾與反干擾成為電子戰(zhàn)的重要內(nèi)容 20HYPERLINK\l”_Toc194201343"4.11 軍用和民用衛(wèi)星的界線越來越不明顯 205 與SAR相關(guān)技術(shù)的研究動態(tài) 21_Toc194201346"5.2 合成孔徑雷達干擾技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展 21HYPERLINK\l”_Toc194201347”5。3 SAR圖像目標(biāo)檢測與識別 23_Toc194201349"5。5 SAR圖像變化檢測方法 28HYPERLINK\l”_Toc194201350”5。6 干涉合成孔徑雷達 32HYPERLINK\l”_Toc194201351”5。7 機載合成孔徑雷達技術(shù)發(fā)展動態(tài) 34HYPERLINK\l”_Toc194201352”5。8 SAR圖像地理編碼技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 365。9 星載SAR天線方向圖在軌測試的發(fā)展?fàn)顩r 385。10 逆合成孔徑雷達的發(fā)展動態(tài) 395。11 干涉合成孔徑雷達的發(fā)展簡史與應(yīng)用 39合成孔徑雷達概述合成孔徑雷達簡介合成孔徑雷達（SyntheticApertureRadar,簡稱SAR)是一種全天候、全天時的現(xiàn)代高分辨率微波成像雷達。它是二十世紀(jì)高新科技的產(chǎn)物，是利用合成孔徑原理、脈沖壓縮技術(shù)和信號處理方法，以真實的小孔徑天線獲得距離向和方位向雙向高分辨率遙感成像的雷達系統(tǒng)，在成像雷達中占有絕對重要的地位。近年來由于超大規(guī)模數(shù)字集成電路的發(fā)展、高速數(shù)字芯片的出現(xiàn)以及先進的數(shù)字信號處理算法的發(fā)展，使SAR具備全天候、全天時工作和實時處理信號的能力。它在不同頻段、不同極化下可得到目標(biāo)的高分辨率雷達圖像，為人們提供非常有用的目標(biāo)信息,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軍事、經(jīng)濟和科技等眾多領(lǐng)域，有著廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿?。國?nèi)外越來越多的科技研究者已投身于這一領(lǐng)域的研究。在早期研究雷達成像系統(tǒng)時采用的是真實孔徑雷達系統(tǒng)（RealApertureRadar）.真實孔徑雷達成像系統(tǒng)及處理設(shè)備相對較為簡單，但它存在一個難以解決的問題,就是其方位分辨率要受到天線尺寸的限制。所以要想用真實孔徑雷達系統(tǒng)獲得較高的分辨率，就需要較長的天線。但是所采用天線的長短往往又受制于雷達系統(tǒng)被載平臺大小的限制，不可能為了提高分辨率無休止地增加天線長度。幸運地是，隨著雷達成像理論，天線設(shè)計理論、信號處理、計算機軟件和硬件體系的不斷完善和發(fā)展，合成孔徑雷達(SyntheticApertureRadar)的概念被提出來。合成孔徑雷達系統(tǒng)的成像原理簡單來說就是利用目標(biāo)與雷達的相對運動，通過單陣元來完成空間采樣，以單陣元在不同相對空間位置上所接收到的回波時間采樣序列去取代由陣列天線所獲取的波前空間采樣集合。只要目標(biāo)被發(fā)射能量波瓣照射到或位于波束寬度之內(nèi),此目標(biāo)就會被采樣并被成像。利用目標(biāo)－雷達相對運動形成的軌跡來構(gòu)成一個合成孔徑以取代龐大的陣列實孔徑，從而保持優(yōu)異的角分辨率.從潛在的意義上來說，其方位分辨率與波長和斜距無關(guān)，是雷達成像技術(shù)的一個飛躍,因而具有巨大的吸引力，特別是對于軍事和地理遙感的應(yīng)用更是如此。因此,合成孔徑雷達（SAR)已經(jīng)成為雷達成像技術(shù)的主流方向。合成孔徑雷達的概念合成孔徑雷達是一種高分辨率相干成像雷達。高分辨率在這里包含著兩方面的含義:即高的方位向分辨率和足夠高的距離向分辨率。它采用多普勒頻移理論和雷達相干理論為基礎(chǔ)的合成孔徑技術(shù)來提高雷達的方位向分辨率；而距離向分辨率的提高則通過脈沖壓縮技術(shù)來實現(xiàn)。它的具體含義我們可以通過以下四個方面來理解：（1）從合成孔徑的角度。它利用載機平臺帶動天線運動，在不同位置上以脈沖重復(fù)頻率(PRF）發(fā)射和接收信號,并把一系列回波信號存儲記錄下來，然后作相干處理，就如同在所經(jīng)過的一系列位置上，都有一個天線單元在同時發(fā)射和接收信號一樣,這樣就在平臺所經(jīng)過的路程上形成一個大尺寸的陣列天線，從而獲得很窄的波束。如果脈沖重復(fù)頻率達到一定程度（足夠高），以致相鄰的天線單元間首尾相接，則可看作形成了連續(xù)孔徑天線.誠然這個大孔徑天線要靠信號處理的方法合成.這種解釋方法給出了合成孔徑的字面解釋。（2）從多普勒頻率分辨的角度。如果我們考察點目標(biāo)在相參脈沖串中的相位歷程，求出其多普勒頻移,對于在同一波束、同一距離波門內(nèi)但不同方位的點目標(biāo)，由于其相對于雷達的徑向速度不同而具有不同的多普勒頻率，因此可以用頻譜分析的方法將它們區(qū)分開。這種理解又被稱為多普勒波束銳化。（3）從脈沖壓縮的角度。對于機載正側(cè)視測繪的雷達，地面上的點目標(biāo)在波束掃描過的時間里，與雷達相對距離變化近似地符合二次多項式。點目標(biāo)對應(yīng)的橫向回波為線性調(diào)頻信號,該線性調(diào)頻信號的調(diào)頻斜率由發(fā)射信號的波長、目標(biāo)與雷達的距離及載機的速度決定。對此線性調(diào)頻信號進行匹配濾波，及脈沖壓縮處理，就可以獲得比真實天線波束窄得多的方位分辨率.因此在SAR信號處理中，經(jīng)常有縱向壓縮、橫向壓縮的說法.(4)從光學(xué)全息照相的角度。如果將線性調(diào)頻信號作為合成孔徑雷達的發(fā)射信號,則一個點目標(biāo)的回波在記錄膠片上將呈現(xiàn)Fresnel衍射圖，這點和點目標(biāo)的光學(xué)全息圖很相似。因此可以用光學(xué)全息成像的步驟，來得到原目標(biāo)的圖像。這種與全息照相的相似性,啟發(fā)了早期的研究者采用光學(xué)處理器來實現(xiàn)合成孔徑雷達信號處理。以上幾種說明雖然從不同的角度出發(fā)來說明合成孔徑的概念，但都揭示了合成孔徑雷達的本質(zhì)特征，從而為深入理解合成孔徑雷達的概念指明了方向.合成孔徑雷達的分類一般情況下合成孔徑雷達根據(jù)雷達載體的不同,可分為星載SAR，機載SAR和無人機載SAR等類型。。根據(jù)SAR視角不同，可以分為正側(cè)視、斜視和前視等模式。根據(jù)SAR工作的不同方式，又可以分為條帶式(StripmapSAR），聚束式(SpotlightSAR),掃描式(ScanSAR）等（如圖1。1所示）。它們在技術(shù)上各具特點，應(yīng)用上相輔相成。目前世界上能夠使用的星載和機載SAR系統(tǒng)共有28個。其中處于使用狀態(tài)的星載SAR系統(tǒng)共有5個。而處于使用狀態(tài)的機載SAR系統(tǒng)有23個。多數(shù)系統(tǒng)具有多種極化方式.最大分辨力30×30cm。最大傳輸數(shù)據(jù)率100M字節(jié)/秒。合成孔徑雷達（SAR)的特點(1）二維高分辨力。(2）分辨力與波長，載體的飛行高度，雷達的作用距離無關(guān)。(3）強透射性：不受氣候、晝夜等因素影響，具有全天候成像優(yōu)點；如果選擇合適的雷達波長，還能夠透過一定的遮蔽物。(4）包括多種散射信息:不同的目標(biāo)，往往具有不同的介電常數(shù)、表面粗糙度等物理和化學(xué)特性，它們對微波的不同頻率、透射角、及極化方式將呈現(xiàn)不同的散射特性和不同的穿透力，這一性質(zhì)為目標(biāo)分類及識別提供了極為有效的新途徑。（5）多功能多用途：例如采用并行軌道或者一定基線長度的雙天線，可以獲得包括地面高度信息在內(nèi)的三維高分辨圖像。（6）多極化,多波段，多工作模式。(7）實現(xiàn)合成孔徑原理,需要復(fù)雜的信號處理過程和設(shè)備.（8）與一般相干成像類似,SAR圖像具有相干斑效應(yīng),影響圖像質(zhì)量，需要用多視平滑技術(shù)減輕其有害影響.合成孔徑雷達的發(fā)展歷史國外合成孔徑雷達的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀雷達誕生于二戰(zhàn)中，從雷達誕生起，就與國防密切不可分，戰(zhàn)場上希望在雷達屏幕上能看到目標(biāo)的真實圖像,而不僅是一個亮點。五十多年來人們一直在尋找提高分辨率的方法，由于信息論在雷達信號處理領(lǐng)域中的應(yīng)用和高速數(shù)字處理器件的出現(xiàn)。以及現(xiàn)代信號處理的不斷發(fā)展,導(dǎo)致了高分辨成像雷達的誕生與發(fā)展。這使得人們能夠在雷達屏幕上看到了目標(biāo)的圖像。成像雷達的出現(xiàn)使雷達具有了對運動目標(biāo)、地面目標(biāo)進行成像和識別的能力，并在微波遙感應(yīng)用方面表現(xiàn)出越來越大的潛力.它對國防現(xiàn)代化建設(shè)具有十分重要的意義。成像雷達技術(shù)越來越受到重視，發(fā)展迅速。現(xiàn)在不僅有各種實孔徑成像雷達，而且有各種機載的、星載的和航天飛機載的用于不同目的合成孔徑雷達，并且還出現(xiàn)了逆合成孔徑雷達和干涉成像雷達。合成孔徑雷達是一有源系統(tǒng),主動向目標(biāo)發(fā)射電磁波,利用接收到的目標(biāo)回波的信號經(jīng)處理后成像。因此合成孔徑雷達具有全天時全天候工作能力。合成孔徑雷達的思想首先是在1951年6月由美國Goodyear航空公司的CarlWiley在“用相干移動雷達信號頻率分析來獲得高的角分辨率”的報告中提出的。報告中提出了將多普勒頻率分析應(yīng)用于相干移動雷達，通過頻率分析可以改善雷達的角分辨率,即“多普勒波束銳化”的思想；同時,證明了移動雷達的角分辨率因回波信號中多普勒頻率的結(jié)構(gòu)有可能提高，回波信號的瞬時多普勒頻移與被測目標(biāo)沿航跡方向的位置之間存在著一一對應(yīng)的關(guān)系,回波信號的多普勒帶寬與波束帶寬有關(guān),最窄的角波束發(fā)生在垂直于雷達平臺速度矢量的側(cè)方。同年,美國Illinois大學(xué)控制系統(tǒng)實驗室的一個研究小組在C。W。Sherwin的領(lǐng)導(dǎo)下開始對SAR的研究，當(dāng)時采用的是非相干雷達,發(fā)射波束寬度為4.13度，經(jīng)過孔徑綜合后波束寬度變?yōu)?.4度。他們證實了“多普勒波束銳化”的概念，從而在理論上證明了SAR原理，而且于1953年7月1953年夏，在美國Michigan大學(xué)舉辦的研討會上,許多學(xué)者提出了利用載機運動可將雷達的真實天線合成為大尺寸的線性天線陣列的概念,即沒有必要象真實天線那樣在各個位置連續(xù)發(fā)射和接收，可先在第一陣元位置發(fā)收,再在第二陣元位置發(fā)收，依次操作并將接收到的回波信號全部儲存起來，等最后一個陣元位置發(fā)收完畢后將所儲存的全部回波信號進行疊加,其效果類似于長線陣天線連續(xù)發(fā)射和接收（其實，只需用一小天線沿此長線陣軌跡方向前進并發(fā)射和接收相干回波信號，對所記錄下的接收信號進行適當(dāng)處理，即可獲得一條合成孔徑天線的方位向高分辨率)，進而推導(dǎo)出SAR的聚焦和非聚焦工作模式；并在1957年8月成功研制出第一個聚焦式光學(xué)處理機載合成孔徑雷達系統(tǒng)，獲得了第一幅全聚焦SAR圖像，從此SAR技術(shù)進入實用性階段。六十年代中期，借助于模擬電子處理器的非實時成像處理,SAR光學(xué)處理技術(shù)得到進一步完善，同時開展了多頻多極化SAR應(yīng)用技術(shù)的研究；六十年代末，Michigan環(huán)境研究院成功地研制出第一個民用雙頻雙極化機載SAR系統(tǒng)，主要用于北極海洋成像，同時,使用數(shù)字電子處理器進行非實時成像處理。七十年代，隨著電子技術(shù)，尤其是VLSICVeryLargeScaleIC，超大規(guī)模集成電路)技術(shù)的飛速發(fā)展,SAR的數(shù)字成像處理成為必然趨勢。七十年代初期，首先使用了高速數(shù)字信號處理器進行實時成像處理;七十年代后期,己開始將合成孔徑雷達安裝在衛(wèi)星上對地球進行大面積成像。1978年，美國成功地發(fā)射了SEASAT—A衛(wèi)星,采用L波段、水平極化方式。從此開創(chuàng)了星載合成孔徑雷達應(yīng)用技術(shù)研究的歷史。八十年代，美國又成功地研制了一系列多頻、多極化、多入射角機載SAR。其它一些國家也先后開展了機載SAR技術(shù)的研究.美國于1981年11月和1984年10月分別發(fā)射了“航天飛機成像雷達”之一SIR—A和之二SIR—B，1994年發(fā)射了SIR—C/X—SAR；前蘇聯(lián)也于1991年3月發(fā)射了Almaz-1星載SAR;歐空局于1991年7月發(fā)射了ERS—1;日本于1992年2月發(fā)射了JERS-1；1995年初，加拿大發(fā)射了星載合成孔徑雷達Radarsat.目前，國外的機載SAR主要有：美國的AN/APD-10，ERIMX/SIR，ERIM/CCRS，德國的E—SAR；丹麥SAR系列等.已發(fā)射的星載SAR主要有：美國的SEASAT-A，SIR-A,SIR-B，SIR-C及“曲棍球”雷達成像衛(wèi)星；歐洲空間局的ERS—1，日本JERS—1，加拿大的RADARSAT等.即將發(fā)射的EOSSAR，作為研究全球變化的多平臺EOS(EarthObservationSatellites)的一個重要組成部分，具有以下優(yōu)點:三個波段(L，C,X)，多極化(于L波段，四種極化方式；于c，x波段，兩種極化方式），可變分辨率,可變測繪帶寬（30－500km）,可變?nèi)肷浣?150-500),長工作壽命（15年）等，EOSSAR代表著未來星載合成孔徑雷達的發(fā)展方向。合成孔徑雷達發(fā)展歷程表1951年6月美國古德依爾宇航公司的威利首先提出最初的頻率分析的方法改善雷達的角分辨力，他將其稱為多譜勒波束銳化。與此同時，伊里諾斯大學(xué)控制系統(tǒng)實驗室的一個研究小組采用相干機載側(cè)視面雷達數(shù)據(jù)，研究運動目標(biāo)檢測技術(shù)。1952年，C.W.Shervin第一次提出了采用相位校正的全聚焦陣列概念，另外他還提出了運動補償概念。正是這些新思想最終導(dǎo)致了X－波段相干雷達的研制。1953年獲得第一幅SAR圖像。1957年美國密歇根大學(xué)雷達和光學(xué)實驗室研制的SAR系統(tǒng)獲得第一張全聚焦的SAR圖像。1958年，美國密執(zhí)安大學(xué)(UniversityofMichigan)的雷達和光學(xué)實驗室在L.J.Cutrona的領(lǐng)導(dǎo)下，用他們研制的雷達進行飛行試驗,用光學(xué)相關(guān)器件將相干雷達視頻信號變成了高分辨的圖像。在1967年Greenberg首先提出在衛(wèi)星上安裝SAR的設(shè)想。由于衛(wèi)星飛行高度高測繪帶寬，可以大面積成像等優(yōu)點，科學(xué)家開始著手進行航天飛機、衛(wèi)星等作為載體的空載SAR的研究，并取得了巨大進展。直到60年代末、70年代初，美國宇航局NASA主持了一些民用SAR系統(tǒng)的研制，主要研究單位是密西根環(huán)境研究所（EnvironmentalResearchInstituteofMichigan,ERIM)和噴氣動力實驗室(JetPropulsionLaboratory,JPL）.20世紀(jì)70年代美國密歇根環(huán)境研究所（ERMI)和國家航空航天局噴氣推進實驗室（JPL)研制出1。25GHz和9GHz多極化合成孔徑雷達.1972年JPL進行了L波段星載SAR的機載校飛。1975年,NASA將SAR作為Seasat任務(wù)的一部分。由于SAR在Seasat任務(wù)中的突出表現(xiàn)，使得星載SAR得到高度重視，成為合成孔徑雷達的一個重要發(fā)展方向。1978年5月美國宇航局（NASA)成功地發(fā)射了全球第一顆裝載了空間合成孔徑雷達的人造地球衛(wèi)星（Seasat-a）,對地球表面1億平方公里的面積進行了測繪。Seasat衛(wèi)星的高度約800公里，工作波段為L波段，測繪帶寬為100公里.Seasat衛(wèi)星具有很大的全球覆蓋率，轉(zhuǎn)發(fā)了不同地形特征的SAR數(shù)據(jù)，獲得了大量過去未曾有過的信息，引起了科學(xué)家們的極大重視。標(biāo)志著星載SAR己成功進入了太空時代.1981年11月12日美國“哥倫比亞”號航天飛機搭載SIR—A順利升空。雷達影像上成功觀測到撒哈拉沙漠的地下古河道，顯示了SAR具有穿透地表的能力，引起國際科技界的震動。1984年10月5日美國進行了“挑戰(zhàn)者”號航天飛機搭載SIR-B的實驗。SIR-A和SIR—B都源于SEASAT-A，都工作于L波段。其中SIR-A于1981年11月發(fā)射，軌道高度為252公里，分辨率為37米,而SIR-B于1984年7月發(fā)射，軌道高度為250-326公里，傾角為570，測繪帶寬為50公里，分辨率為35米。與SIR-A的主要不同點在于SIR-B的波束俯視角可變，而且SIR—B可采用光學(xué)和數(shù)字兩種方式記錄和處理圖像，比SEASAT的非實時數(shù)字處理的成像速度要快。1987年7月原蘇聯(lián)發(fā)射的“COSMOS-1870”衛(wèi)星上配備了一部分辨率為25米的S波段ALMAZ—ISAR系統(tǒng).該雷達的特點是天線雙側(cè)視，運行時間長達2年，是第一部長期運行的空間合成孔徑雷達。美國NASAIJPL實驗室于1988年研制的AIRSAR，功能齊全，有P，L,C三個波段。具有全極化能力，能同時產(chǎn)生12個數(shù)據(jù)通道的分辨率為10×10米的SAR圖像。1988年12月2日，美國航天飛機“亞特蘭蒂斯”號將“長曲棍球（Lacrosse）”軍事偵察衛(wèi)星送入預(yù)定軌道,這是世界上第一顆高分辨率雷達成像衛(wèi)星。它可以全天候、全天時監(jiān)視前蘇聯(lián)裝甲部隊的活動,分辨率以達到1米左右。1989年NASA開展了一項星球雷達任務(wù)——Magellan雷達觀測金星計劃，將SAR拓展到研究其他星球的重要工具之一。德國宇航局于80年代中期開發(fā)機載合成孔徑雷達，并于1988年和1989年先后研制成功線性極化C波段和X波段SAR系統(tǒng)，1990年又擴展到L波段。該雷達系統(tǒng)具有全極化方式,分辨率為2.4×4米，測繪帶寬為4公里,投射角為200-270。丹麥于1989年研制成功C波段機載合成孔徑雷達,該系統(tǒng)具有靈活的性能指標(biāo)，其分辨率、測繪帶寬、和成像幾何布局均可調(diào)節(jié).測繪帶寬分別為12、24、48公里，距離向和方位分辨率分別為2、4、8米，最大作用距離為80公里，該系統(tǒng)的性能指標(biāo)接近于美國的J—STARS。從九十年代起,對能夠提供三維信息的干涉式SAR的研究引起了世界各國的格外關(guān)注，成為SAR技術(shù)發(fā)展的新熱點.1990年8月美國又成功地發(fā)射了“麥哲倫號”太空飛船，裝備有SAR系統(tǒng)以用于對金星表面進行成像研究；同時在機載SAR方面，美國仍處于領(lǐng)先地位。在美國發(fā)展SAR技術(shù)的同時，前蘇聯(lián)、歐空局及日本也相繼發(fā)射了星載SAR衛(wèi)星，其中ERS—1和ERS-2就是歐空局成員國共同研制的，具有全系統(tǒng)校準(zhǔn)能力，提高了圖像質(zhì)量。1991年3月8日,NASA發(fā)射長曲棍球—2.1991年3月31日COSMOS—1870的改進型ALMAZ—1由前蘇聯(lián)發(fā)射上天,搭載S波段SAR.1991年7月1日，歐空局發(fā)射了ERS—1空間合成孔徑雷達，運行3年，該雷達系統(tǒng)采用準(zhǔn)極地軌道，平均高度為785公里。測繪帶寬為100公里，分辨率為30米,工作于C波段，垂直極化方式，該系統(tǒng)的最大特點在于實現(xiàn)了平臺姿態(tài)的動態(tài)控制。根據(jù)ERS—1的特性，可獲得大量的星載SAR三維成像試驗的數(shù)據(jù)，許多科學(xué)家利用ERS—1的數(shù)據(jù)進行三維SAR成像研究，得到了較為滿意的結(jié)果。它1991年3月前蘇聯(lián)發(fā)射了ALMAZ-II合成孔徑雷達,其軌道高度為300公里，投射角可變，范圍為300—600。雙側(cè)視，每側(cè)的測繪帶寬為350公里，分辨率為15-30米，工作于S波段,水平極化方式。1992年2月，日本發(fā)射了JERS—A空間合成孔徑雷達，L波段，運行2年，軌道高度為568公里,投射角為38.50。測繪帶寬為75公里，分辨率為18×24米,工作于L波段，水平極化。1993年9月，美國宇航局航天飛機成像雷達SIR-C/X-SAR發(fā)射成功,該雷達是全世界第一部多波段（L，C,X波段）、多極化、多投射角空間合成孔徑雷達。軌道高度為250--325公里，投射角在170—630范圍內(nèi)可變，測繪帶可在15—90公里范圍內(nèi)可變,分辨率為25米.其中SIR-C工作于L,C波段，有4種極化方式，X-SAR工作于X波段,只有一種（VV）極化方式。采用多波段工作可以研究地物對不同頻率的響應(yīng)，以此來區(qū)分和鑒別地物目標(biāo)。1994年NASA、DLR（德國空間局）和ASI（意大利空間局)共同進行了航天飛機成像雷達飛行任務(wù)SIR—C/X—SAR,分別在1994年4月9日到20日和9月30日到10月11日進行了兩次飛行。SIR—C由NASA負責(zé)完成，是一部雙頻（L波段、C波段）全極化雷達。X—SAR由DLR和ASI共同建造，為單頻X波段，單極化VV雷達.SIR—C/X-SAR首次實現(xiàn)了利用多頻、多極化雷達信號從空中對地球進行觀測,SIR—C圖像數(shù)據(jù)有助于人們深入理解現(xiàn)象背后的物理機理，深入開展植被、土壤濕度、海洋動力學(xué)、火山活動、土壤侵蝕和沙化等多項科學(xué)研究工作。1995年4月21日年ERS-2發(fā)射升空。1995年11月4日加拿大成功發(fā)射了其第一顆資源調(diào)查衛(wèi)星RADARSAT-1,軌道高度800公里,投射角為100—600。測繪帶寬為45—500公里，分辨率為10—100米，工作于C波段,水平極化方式。該星為商業(yè)應(yīng)用和科學(xué)研究提供全球冰情、海洋和地球資源數(shù)據(jù)。1996年NASA開展了第二項星球雷達任務(wù)——觀測土星的Cassini任務(wù),用于開展觀測Titan表面的物理狀態(tài)、地形和組成成分等多項任務(wù),進而推測其內(nèi)部構(gòu)造。1997年10月24日，NASA發(fā)射長曲棍球—3。2000年2月11日NASA和NIMA（美國國家測繪局）聯(lián)合進行了為期11天的航天飛機地形測繪任務(wù)（SRTM).采用60米長的可展開天線桿進行干涉測量.2000年8月17日,NASA發(fā)射長曲棍球-4。2002年3月1日，ESA發(fā)射Envisat衛(wèi)星，搭載ASAR.2005年4月30日,NASA發(fā)射長曲棍球-5。2006年1月24日，日本發(fā)射ALOS，搭載PALSAR。目前，一些發(fā)達國家正在籌劃和研制新的可長期進行觀測的各種技術(shù)先進的空間雷達衛(wèi)星。如歐洲空間局預(yù)計發(fā)射的ASAR是到目前為止正在研制的最先進的星載SAR;美國下一個計劃是發(fā)射SIR-D，預(yù)計2005年將研制成功，投入實用，它將是多頻段(可能有4個)、多極化的星載成像雷達.目前合成孔徑雷達分辨率己經(jīng)達到0.lm數(shù)量級?？v觀國外空間SAR的發(fā)展過程,可以看出隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，SAR的水平和功能也在不斷提高。可以相信,科學(xué)家們將不斷地挖掘SAR的技術(shù)潛力，為人類的需要服務(wù).世界各國的SAR系統(tǒng)詳情請參照研學(xué)論壇中“世界星載SAR發(fā)展綜述.rar”。我國的發(fā)展概況目前，SAR發(fā)展水平的高低己經(jīng)成為衡量一個國家軍事力量與綜合國力水平的標(biāo)志之一,其發(fā)展受到各國越來越多的重視.根據(jù)我國的迫切需要和國際上SAR技術(shù)發(fā)展趨勢，我國還安排了高分辨率機載SAR系統(tǒng)、部署了SAR定標(biāo)技術(shù)、SAR干涉技術(shù)等一系列前沿課題和相關(guān)的應(yīng)用研究。70年代中期，中國科學(xué)院電子學(xué)研究所率先開展了SAR技術(shù)的研究。1979年取得突破，研制成功了機載SAR原理樣機,獲得我國第一批雷達圖像。目前機載SAR系統(tǒng)已成為我國民用遙感的有效工具，近年來多次在我國洪澇監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用。自80年代末，國家863計劃部署了發(fā)展SAR及相關(guān)技術(shù)的一系列課題，其中中國雷達衛(wèi)星一號列為863計劃重大項目，由中科院電子所、電子科技大學(xué)、航天總公司五院和北京航空航天大學(xué)聯(lián)合攻關(guān),將于最近發(fā)射升空。中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心開展了微波遙感系統(tǒng)與機理、空間微波遙感技術(shù)與遙感器、遙感信息的傳輸和相關(guān)應(yīng)用技術(shù)研究。先后建立了陸基、機載及星載主動、被動微波遙感器。主要包括:雷達高度計、微波散射計和輻射計。并己應(yīng)用于地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、海洋等領(lǐng)域研究中。另外,電子科技集團公司第14所，38所以及航天607所等單位在開展機載，星載SAR的成像以及信號處理方面的研究。我國SAR研究歷程表1976年開始了SAR的研究工作;1979年電子所成功地研制出機載SAR模樣機，并獲得我國第一幅合成孔徑雷達圖像，圖象的距離分辨率為180米，方位分辨率為30米,采用光學(xué)記錄、光學(xué)成像;1980年12月，第二臺改進SAR系統(tǒng)進行了實驗,發(fā)射峰值功率提高到10KW,采用了脈沖壓縮技術(shù)，并增加了天線穩(wěn)定伺服平臺和運動補償電路，分辨率提高到15×15米；1983年成功研制出單通道、單極化(HH）和單側(cè)視機載SAR系統(tǒng)，采用聲表面波器件進行距離向脈沖展寬與壓縮，并增加了地速補償與慣導(dǎo)系統(tǒng).首次實現(xiàn)連續(xù)大面積成象；1986年進而實現(xiàn)了機載SAR回波信號的非實時數(shù)字成像處理；1987年，我國“863”計劃正式提出了星載SAR的研究任務(wù)，這標(biāo)志著我國在空間成像領(lǐng)域邁出了具有重大意義的一步。1987年電子所研制成功多條帶、多極化機載合成孔徑雷達系統(tǒng)，雷達工作在X波段，可以從HH、VV、HV、VH四種極化形式中任選一種工作，具有雙側(cè)視功能，圖象分辨率為10米×10米，采用光學(xué)記錄、光學(xué)成像.1990年成功研制出“機載SAR實時數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)”；1994年成功研制出X波段、多極化、多通道、數(shù)字成像處理分辨率為10米的機載SAR系統(tǒng)及其“機載SAR實時數(shù)字成像處理器"系統(tǒng),系統(tǒng)吞吐量在載機最大飛行速度時達到1幀/3min，每幀圖像35km×35km。并獲得我國第一批機載SAR實時數(shù)字成像處理圖像；2000年成功研制出2。5米分辨率機載SAR及其實時數(shù)字成像處理器系統(tǒng)，它標(biāo)志著我國機載SAR及其數(shù)字成像處理技術(shù)應(yīng)用研究己達到目前國際同類產(chǎn)品的先進水平。在機載SAR方面，我國于1979年9月獲得了第一張機載SAR圖像,該雷達系統(tǒng)工作在X波段，飛行高度為6000-7000米，測繪帶寬為9公里,最大作用距離為24公里,分辨率為180×30米，沒有采用脈沖壓縮技術(shù)。在星載SAR方面，1987年我國“863”計劃正式提出了星載SAR的研究任務(wù),這標(biāo)志著我國在空間成像領(lǐng)域邁出了重要一步。中科院電子所自1988年就開始了相關(guān)的總體設(shè)計和論證工作；1990年完成了單極化星載SAR系統(tǒng)可行性論證；1993年完成了“星載SAR工程樣機方案”,1995年通過了樣機設(shè)計評審；1997年完成了工程樣機的研制，5×5米分辨率，數(shù)字記錄，數(shù)字成像.經(jīng)過多年的努力,電子科技大學(xué)雷達成像實驗室在SAR成像算法，SAR平臺運動補償，SAR運動目標(biāo)監(jiān)測和SAR成像并行算法研究等方面取得了很大發(fā)展.干涉合成孔徑雷達（INSAR:InterferometricSAR）技術(shù)，也就是三維SAR成像處理技術(shù)則是國際上近年興起的一種高新技術(shù)，是SAR領(lǐng)域的研究熱點之一。目前，正在開展雙頻、多極化機載SAR和星載SAR的研制工作.下圖為我國自行研制的SAR系統(tǒng)拍攝的圖像。國內(nèi)各單位的研究現(xiàn)狀電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)雷達成像研究室近幾年一直在進行星載InSAR三維成像的研究，并承擔(dān)了國防科工委的“9609”工程項目中的“三維SAR成像處理技術(shù)研究”。電子科技大學(xué)與電子部第38研究所在“八五”期間共同承擔(dān)了重點軍事預(yù)研項目“機載遠程戰(zhàn)場偵察雷達關(guān)鍵技術(shù)”的課題,電子科技大學(xué)主要負責(zé)信號處理的任務(wù)，并于1995年研制成功全數(shù)字機載SAR實時信號處理機。該研究成果于1995年11月參加了“八五科技成果展”，并于1996年3月通過了電子工業(yè)部主持的鑒定.中科院電子所70年代后期,中國科學(xué)院電子研究所開展了機載SAR的研究工作，在1983年得到了光學(xué)處理的地形圖像,并在后來的工作中對機載SAR系統(tǒng)和信號處理作了進一步改進和改善。另外，航天工業(yè)總公司607所、電子科技集團公司第14所、電子科技集團公司第38所研制的機載SAR也獲得了初步成功.近年來中國科學(xué)院電子研究所和航天工業(yè)總公司分別組織力量正在從事星載SAR系統(tǒng)的研究和研制；國內(nèi)的一些高校和研究所也一直在開展星載SAR的信號處理方面的研究，并取得了一批研究成果。自80年代末，國家863計劃部署了發(fā)展SAR及相關(guān)技術(shù)的一系列課題，其中“星載SAR模樣機研制”列為863計劃重大項目，安排中科院電子所為總體單位,航天總公司五院504所、501所和電子部14所參加，承擔(dān)大型有源天線研制工作。1998年夏順利通過了驗收，在經(jīng)過星載SAR關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)后，最近中國雷達衛(wèi)星一號已批準(zhǔn)列入型號任務(wù)。自“八五”“九五”以來,根據(jù)國家的迫切需要和國際上SAR技術(shù)發(fā)展趨勢，我國還安排了雷達及其SAR成像處理技術(shù)相配套的工程任務(wù),其中包括機載高分辨雷達系統(tǒng)，部署了SAR定標(biāo)技術(shù)、SAR干涉技術(shù)等一系列前沿課題和相關(guān)的應(yīng)用研究。國防科技大學(xué)國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院承擔(dān)了“十五”國防預(yù)研項目“無人機載超寬帶合成孔徑雷達技術(shù)”，以穿透葉簇對隱蔽目標(biāo)高分辨成像探測為應(yīng)用背景。本課題來源于該項目中的子項目“SAR信息處理技術(shù)研究”，其內(nèi)容涉及在所構(gòu)建的信息處理平臺上進行運動補償、射頻千擾抑制、成像、目標(biāo)檢測、圖像校準(zhǔn)等處理,同時具備為開展廣泛的信息處理算法研究提供有效的計算環(huán)境。經(jīng)過課題組不懈努力，現(xiàn)已構(gòu)筑了性能優(yōu)良的超寬帶SAR信息處理系統(tǒng)，并己實用于機載超寬帶SAR飛行試驗中，信息處理效果良好。西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)電子對抗研究所一直從事SAR與ISAR的信號處理研究，實現(xiàn)并改進了各種數(shù)字成像算法。合成孔徑雷達的應(yīng)用SAR自五十年代問世以來，首先在軍事偵察方面獲得了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。如在1991年海灣戰(zhàn)爭中，美國聯(lián)合監(jiān)視和目標(biāo)攻擊雷達系統(tǒng)（Joint—Stars）中的高分辨率機載SAR與“長曲棍球"（Lacrosse)星載SAR系統(tǒng)相配合，完全覆蓋了海灣和地中海地區(qū)，有效地保障了戰(zhàn)前的準(zhǔn)備和戰(zhàn)爭爆發(fā)后戰(zhàn)場情報的需要，在戰(zhàn)爭中始終處于主動地位.星載合成孔徑雷達是集航天技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)等為一體的高科技裝備，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中有極大的應(yīng)用價值。星載合成孔徑雷達特別是軍用星載合成孔徑雷達系統(tǒng),具有很高的空間分辨率（1—3米，或更高）、很寬的可觀測帶寬(1000千米以上）和即時測繪帶寬(50-100千米）等突出優(yōu)點；它不會受到云霧和日照的限制。多顆合成孔徑雷達衛(wèi)星和光學(xué)衛(wèi)星組網(wǎng)構(gòu)成的圖象情報獲取系統(tǒng),既可以對國軍事目標(biāo)進行長期的、大范圍戰(zhàn)略偵察和軍事測繪,又可以根據(jù)未來戰(zhàn)爭的發(fā)展,對局部戰(zhàn)場進行高分辨率、高重復(fù)性的戰(zhàn)術(shù)偵察和打擊效果評估等。例如在海灣戰(zhàn)爭中美國利用其“長曲棍球"雷達衛(wèi)星，不僅能夠偵察到伊軍的裝甲部隊，而且可以偵察到隱蔽在樹林中的機動導(dǎo)彈部隊，并多次發(fā)現(xiàn)伊軍隱藏在干沙地表下的重要軍事設(shè)施。又例如在美國國家航天局、國家圖象地圖局、國防部,以及德國和意大利航天局共同支持下，2000年2月美國“奮進號”航天飛機上搭載的SIR-C/X合成孔徑雷達利用相距60米的兩部天線，精確地完成了全部地球表面的三維地形測繪.合成孔徑雷達在軍事領(lǐng)域的主要應(yīng)用：①戰(zhàn)略應(yīng)用—全天候全球戰(zhàn)略偵察，全天候海洋軍事動態(tài)監(jiān)視,戰(zhàn)略導(dǎo)彈終端要點防御的目標(biāo)識別與攔截,戰(zhàn)略導(dǎo)彈多彈頭分導(dǎo)自動導(dǎo)引，軌道平臺開口的識別與攔截,對戰(zhàn)略地下軍事設(shè)施的探測。②戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用—全天候重點戰(zhàn)區(qū)軍事去態(tài)監(jiān)視，大型坦克群的成像監(jiān)視，反坦克雷場的探測.③特種應(yīng)用-強雜波背景下的目標(biāo)識別，低空與超低空目標(biāo)的探測與跟蹤，精密測向與測高，隱形目標(biāo)散射特性的靜態(tài)和動態(tài)測量等。在民用方面，由于SAR圖像主要反映了目標(biāo)物的兩類特性，一是目標(biāo)物的幾何結(jié)構(gòu)特性，即目標(biāo)的表而粗糙度,幾何結(jié)構(gòu)，分布方向、方位；一是目標(biāo)物的介電特性,與目標(biāo)物的含水量有很大的相關(guān)性，因此，使合成孔徑雷達在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水文、地質(zhì)、海洋、洪水檢測、測繪、減災(zāi)防災(zāi)等很多方面都有廣泛的應(yīng)用.在地質(zhì)和礦物質(zhì)資源勘探方面。SAR用來普查地質(zhì)結(jié)構(gòu)，研究地質(zhì)、巖石及礦物分布。在地形測繪和制圖學(xué)方面,SAR可用來測繪大面積地形圖，對常年被濃霧和云層覆蓋的區(qū)域尤其有效。在海洋運用方面，它可用來研究大面積海浪特性、海洋冰分布、海洋污染，測繪海洋圖,監(jiān)視海藻生長等.在水資源方面，它可用來測定土壤濕度,估定降雨量,研究湖泊冰覆蓋、地面雪覆蓋等情況。在農(nóng)業(yè)和林業(yè),它可用于鑒別農(nóng)作物,研究農(nóng)作物生長狀態(tài),估計農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，研究自然植被分布、森林覆蓋、森林生長狀態(tài),估計森林災(zāi)情等.在天文學(xué)方面,SAR已獲取近70％的金星（Venus）表面圖象,相信它將成為研究象金星和土衛(wèi)六(Titan)這樣常年被云層覆蓋的星體的有效工具。總之，SAR在發(fā)展國民經(jīng)濟、科學(xué)研究和軍事技術(shù)等方面起到了極為重要的作用。合成孔徑雷達的發(fā)展趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，SAR技術(shù)正朝著能夠為人們提供更廣、更豐富的目標(biāo)信息的方向發(fā)展。未來SAR技術(shù)發(fā)展的趨勢主要有：高分辨率和超高分辨率成像；多波段，多極化，可變視角和多模式；能夠產(chǎn)生目標(biāo)三維圖像的干涉SAR；動目標(biāo)成像；實時SAR成像處理器。其中追求更高分辨率成像是SAR技術(shù)發(fā)展的核心.2000年2月，美國奮進號航大飛機順利地實現(xiàn)了全球范圍內(nèi)的高精度三維成像，在全世界引起了小小的震動。當(dāng)前一些發(fā)達國家正在籌劃和研制新的可長期進行觀測的各種技術(shù)先進的空間雷達衛(wèi)星.如歐洲空間局預(yù)計發(fā)射的ASAR是到目前為止正在研制的最先進的星載SAR；美國下一個計劃是發(fā)射Sir一D，它將是多頻段(可能有4個)、多極化的星載成像雷達.另外，美國目前正在進行“發(fā)現(xiàn)者二號”天基雷達的研究.縱觀國外空間SAR的發(fā)展過程，隨著需求的擴增和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，合成孔徑雷達技術(shù)主要向以下幾個方向發(fā)展：（1）未來的星載SAR將越來越多地使用多頻段、多極化、可變視角和可變波束的有源相控陣天線,且向著柔性可展開的輕型薄膜天線方向發(fā)展；（2）未來的星載SAR將進一步向著超高分辨率和多模式工作方向發(fā)展；（3）干涉式合成孔徑雷達技術(shù)將獲得進一步的發(fā)展；(4）動目標(biāo)檢測與動目標(biāo)成像技術(shù)將取得新的突破；（5)星載SAR的小型化技術(shù)和星座對地觀測技術(shù)將受到更大的重視；（6）星載SAR的校準(zhǔn)技術(shù)，特別是極化雷達、ScanSAR和InSAR校準(zhǔn)技術(shù)將受到更大的重視和發(fā)展；(7）實時信號處理和先進的成像技術(shù);（8)小衛(wèi)星SAR和無人機SAR等.1996年3月，在德國的克尼希斯溫特召開了第一次歐洲合成孔徑雷達(USAR）會議。歐洲合成孔徑雷達會議反映了合成孔徑雷達技術(shù)當(dāng)前發(fā)展的趨勢，其中心問題是圖象生成及評估。而現(xiàn)在，有朝著干涉測量合成孔徑雷達方向發(fā)展的強勁趨勢目前動目標(biāo)檢測和成象的興趣正在迅速上升.美國已經(jīng)投入巨額資金到新一代成像雷達的研制中，預(yù)計2005年將研制成功，投入實用。多參數(shù)SAR系統(tǒng)SAR不同的極化方式能使被探測的地物具有不同的電磁響應(yīng),即具有不同的后向散射特性，地物層次變化對比亦不相同。因此,采用多極化方式，可以顯著改善信號和圖像的詳細性和可靠性，再加上在不同頻段和不同的視角下對地觀測，就可以完整地定量分析地面目標(biāo)的雷達散射特性。正是如此，多參數(shù)SAR系統(tǒng)必將會越來越受到重視.聚束SAR聚束式工作模式，是指在SAR飛行過程中,通過調(diào)整天線波束的指向，使波束始終“聚焦”照射在同一目標(biāo)區(qū)域。由于實行了“聚束”手段，增加了SAR在方位向的合成孔徑時間，等效地增加了合成孔徑的長度，根據(jù)SAR方位向的理論極限分辨率約為天線方位向尺寸的一半,由此可以提高SAR方位向的分辨率。顯然，SAR以聚束模式工作時不能形成連續(xù)的地面觀測帶,但它獲得的高方位分辨率在許多應(yīng)用場合是非常有價值的.因此，聚束SAR技術(shù)應(yīng)當(dāng)?shù)玫街匾?。美國密?zhí)安環(huán)境研究所（ERIM）與空軍共同開發(fā)的聚束SAR數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以在幾百米到幾千米區(qū)域范圍，獲得距離和方位分辨率均達到1m的高分辨率圖像。ERIM與海軍聯(lián)合開發(fā)的P-3ASAR系統(tǒng),方位分辨率達0.66m。美國Norden公司研制的APG-76（V）雷達以聚束照射模式工作時，方位分辨率可以達到0。3m。SAR實現(xiàn)聚束模式工作，需要解決幾項關(guān)鍵技術(shù)：天線波束控制、運動補償和高分辨率成像處理算法等。極化干涉SAR（POLINSAR）極化干涉SAR（PolarimetricSARInterferometry）通過極化和干涉信息的有效組合,可以同時提取觀測對象的空間三維結(jié)構(gòu)特征信息和散射信息，為微波定量遙感、高精度數(shù)字高程信息和觀測對象細微形變信息的提取提供了可能性。POLINSAR系統(tǒng)研制、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和應(yīng)用研究己成為國外SAR技術(shù)研究的熱點.1997年德國DLR的E-SAR機載L/P波段重復(fù)軌道全極化系統(tǒng)、1998年NASA/JPLTOPSAR和AIRSAR機載C波段單軌道極化干涉系統(tǒng)分別都得到了幾組相干的全極化數(shù)據(jù)。最近，日本的JPiSAR機載X/L波段全極化、X波段垂直軌跡單軌道干涉系統(tǒng)也收集到了相應(yīng)的數(shù)據(jù)。2000年2月的SRTM計劃是1994年NASAJPL實驗室的SIR-C/X—SAR任務(wù)的延續(xù)，首次在航天飛機上實現(xiàn)了L、C波段雙天線單航跡的全極化干涉。這次任務(wù)還對部分地區(qū)進行了重復(fù)航跡的觀測，獲取了全球80％陸地覆蓋的高精度全極化干涉數(shù)據(jù).這些相同獲得的大量全極化干涉數(shù)據(jù)，大大地推動了極化SAR干涉技術(shù)的研究。經(jīng)過幾年的研究，POLINSAR數(shù)據(jù)處理算法、圖像特征提取和地物分類算法正逐步被研究人員實現(xiàn)、測試并證實，并分別于2003年和2005年舉行了全球范圍的POLINSAR研討會.POLINSAR可應(yīng)用于地表植被高度估計、高精度DEM提取、地物分類和參數(shù)反演、區(qū)域變化檢測以及探地等方面。合成孔徑激光雷達（SyntheticApertureLadar）激光雷達作為一種高靈敏度雷達，不僅能探測和跟蹤目標(biāo)、獲得目標(biāo)方位、速度信息及普通雷達不能得到的其他信息,而且還能完成普通雷達不能完成的任務(wù)，如探測隱身飛機、潛艇、生化戰(zhàn)劑等，因此它被廣泛應(yīng)用于航空遙感、大氣監(jiān)測、衛(wèi)星探測、軍事偵察等方面。但激光雷達也有波束窄、不適于大面積搜索等缺點，因此研究新體制的激光雷達具有很重要的意義。利用激光器作輻射源的SAL使用了合成孔徑技術(shù)，而且由于工作頻率遠高于微波，對于相對運動速度相同的目標(biāo)可產(chǎn)生更大的多普勒頻移。因此不僅克服了普通激光雷達波束窄、搜索目標(biāo)困難等缺點，而且能夠提供比SAR更高的方位分辨率，適合大面積的地表成像。NorthropGrumman公司在2006年8月成功設(shè)計并建造了全世界第一個SAL系統(tǒng)，并對它進行了演示。試驗證明，該雷達可以提供高分辨率的、接近攝影質(zhì)量的戰(zhàn)術(shù)圖像。通過對飛機運動過程中連續(xù)采集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)字信號處理,從而建造一個合成孔徑的新技術(shù)戰(zhàn)勝了傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)分辨率的限制,尤其是入瞳孔徑的衍射限制。合成孔徑比激光雷達接收器的物理孔徑更大,大大提高了圖像的分辨率.該系統(tǒng)是合成孔徑激光雷達戰(zhàn)術(shù)成像（SALTI）計劃第一階段的產(chǎn)物，SALTI計劃是由美國防部高級研究計劃局資助的，目的在于將雷達圖像采集和處理技術(shù)應(yīng)用到光學(xué)波長范圍,Raytheon和NorthropGrumman公司是這一計劃的主要承擔(dān)者.可以拍攝戰(zhàn)術(shù)圖像的SAL將常規(guī)SAR在白天和夜晚都能拍攝遠距離圖像的特點,與高分辨率光學(xué)圖像的可判讀性以及可以利用三維圖像的性能相結(jié)合，因此可有效滿足遠程戰(zhàn)場感知的需要。研究人員于3月31日－4月3日在愛德華茲空軍基地進行了相關(guān)試驗.第一幅空基SAL圖像是由Raytheon公司使用光纖激光器得到的，隨后NG公司利用小型化成為星載合成孔徑雷達發(fā)展的主要趨勢隨著戰(zhàn)場環(huán)境的13益變化，大衛(wèi)星逐步暴露出一些明顯的弊端，主要體現(xiàn)于造價高昂、維護不便、應(yīng)急發(fā)射困難、戰(zhàn)術(shù)保障和快速反應(yīng)能力有限等等。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，特別是輕型天線技術(shù)、集成電路技術(shù)和固態(tài)電子器件技術(shù)等的發(fā)展大大降低了衛(wèi)星的重量和體積，使性能高、體積小、重量輕和成本低的小星載合成孔徑雷達衛(wèi)星研制成為可能。集成電路和固態(tài)電子器件降低了中央電子設(shè)備的重量和體積，以可展開折疊網(wǎng)狀天線技術(shù)和輕型相控陣天線技術(shù)為主的輕型天線技術(shù)發(fā)展大大降低了天線的重量，大幅度降低了衛(wèi)星有效載荷的重量，從而降低了衛(wèi)星整體和需帶燃料的重量;另一方面高效率太陽能技術(shù)和電池技術(shù)的發(fā)展也相對降低了能源系統(tǒng)的重量，小衛(wèi)星系統(tǒng)及其組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展改變了衛(wèi)星的工作及使用模式,縮短了衛(wèi)星系統(tǒng)有效載荷的工作時間，從而也減小了對能源系統(tǒng)的要求，進一步降低了衛(wèi)星的重量和體積.與大衛(wèi)星相比，小衛(wèi)星的戰(zhàn)場生存能力和快速反應(yīng)能力要強得多，并已經(jīng)發(fā)揮了一些作用。SAR衛(wèi)星應(yīng)用的效費比明顯提高，SAR衛(wèi)星的研制費用大幅降低,SAR衛(wèi)星在軍事和經(jīng)濟上的應(yīng)用越來越重要，越來越普及，研制SAR衛(wèi)星的國家越來越多，天基SAR已經(jīng)不再是少數(shù)大國的專利。性能技術(shù)指標(biāo)不斷提高高性能指標(biāo)的圖像始終是系統(tǒng)設(shè)計和研制的最終目的,高分辨率的SAR圖像在軍事上具有極其重要的應(yīng)用價值,追求更高的分辨率一直是研制部門和用戶努力的方向。更高的分辨率意味著更精確的目標(biāo)分辨和識別能力、更準(zhǔn)確的情報，更精確的地形數(shù)據(jù).對軍事用戶來講,總希望得到更高分辨率的SAR圖像。近幾年來,小SAR衛(wèi)星的發(fā)展非常迅速，各國紛紛開展小衛(wèi)星項目的研究，但并沒有放棄獲得更高分辨率的研制工作。美國在大力規(guī)劃和發(fā)展小SAR衛(wèi)星的同時，一直在提高SAR的圖像分辨率,“長曲棍球l”、“長曲棍球3”和“長曲棍球5”衛(wèi)星的SAR圖像分辨率就分別上了2個臺階,分辨率分別達到1m、0．5m和0．3m。除了分辨率指標(biāo)外,其他的圖像質(zhì)量指標(biāo)也同樣重要。SAR衛(wèi)星的圖像質(zhì)量指標(biāo)在不斷提高，SAR圖像的目標(biāo)定位精度越來越高。從SAR圖像的定位原理講，SAR圖像的定位精度可做到與衛(wèi)星的軌道精度在同一量級；定位精度與衛(wèi)星姿態(tài)無關(guān)，從這一點講,SAR衛(wèi)星圖像的定位精度優(yōu)于可見光傳感器衛(wèi)星圖像的定位精度。隨著SAR圖像在目標(biāo)識別和民用應(yīng)用越來越廣，對SAR圖像的定量遙感要求也越來越高，如今對SAR圖像不僅要求有高的空間分辨率，也要求有高的輻射精度.多功能、多模式是未來星載SAR的主要特征l978年美國發(fā)射的載有SAR的海洋衛(wèi)星（Seasat—A)為L波段、固定入射角，單一的HH極化,現(xiàn)在在軌或正研制的SAR衛(wèi)星（或其他航天平臺的SAR)很少僅固定入射角和單一極化。今天的天基SAR，特別是星載SAR正向著多模式、多頻、多極化和可變視角波束，并具有地面運動目標(biāo)顯示和地面高程測量功能方向發(fā)展。多模式成像主要有條帶、掃描（scanSAR）和聚束（spotlight）3種工作模式。掃描scanSAR)工作模式要求波束在距離向的快速掃描，一般采用電掃描的方式。通過改變雷達收發(fā)的極化方式,可獲得HH、VV、HV和VH（H為水平極化，V為垂直極化)不同極化的圖像。不同頻率下目標(biāo)的散射特性不同，同時獲取目標(biāo)的多頻信息，有助于目標(biāo)分類與識別.歐洲的Terra—SAR就是X與L2個頻段,L頻段的穿透性強。天基星載合成孔徑雷達可通過立體像對方式或干涉SAR（InSAR)的方式獲得地面的高程信息。美國航天飛機STRM項目在lld左右獲得了全球80陸地的高程數(shù)據(jù)，高程精度在幾米的量級。利用相位中心重置等方法可獲得地面目標(biāo)運動的信息，從而實現(xiàn)地面運動目標(biāo)顯示，快速提供地面運動目標(biāo)的信息,這一特點在軍事上具有極其重大應(yīng)用價值，可大大提高獲取地面運動目標(biāo)情報的時效性。雷達與可見光衛(wèi)星的多星組網(wǎng)是主要的使用模式采取星座或星隊偵察方式可有效提高時間分辨率，多星組網(wǎng)提高偵察情報的時效性,既提高時間分辨率,將航天偵察的“盲區(qū)”降至最低.與可見光衛(wèi)星配合使用彌補可見光成像受氣候條件限制的不足，并發(fā)揮SAR具有一定的穿透能力，揭露偽裝的特點，使各種偵察衛(wèi)星優(yōu)勢互補.美國在伊拉克戰(zhàn)爭中就利用3顆“鎖眼”可見光偵察衛(wèi)星和2顆長曲棍球雷達成像偵察衛(wèi)星組成的航天偵察網(wǎng).美國人形象地將所有在軌的“鎖眼"和“長曲棍球”成像偵察衛(wèi)星統(tǒng)稱為“衛(wèi)星艦隊"（satellitefleet）.德國的SAR—Lupe項目是一個由5顆小SAR衛(wèi)星組成的軍事專用衛(wèi)星系統(tǒng)，COSMOSkyMed是意大利航天局的一個低軌道、軍民兩用地球觀測星座,由4顆用X波段工作的小星載合成孔徑雷達成像衛(wèi)星組成。根據(jù)意大利和法國在2001年1月底簽署的ORFEO聯(lián)合地球觀測協(xié)議,意大利的COSMO—SkyMed雷達成像星座和法國的“昴星團”光學(xué)成像星座將共同組成ORFEO軍民兩用高分辨率地球觀測系統(tǒng)，兩國將共享該系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)，而且兩國國防部將在制定衛(wèi)星成像任務(wù)計劃方面享有優(yōu)先權(quán)。按協(xié)議規(guī)定,意大利還取得了法國“太陽神2"軍事偵察衛(wèi)星和SPOT一5民用資源衛(wèi)星的圖像數(shù)據(jù)使用權(quán)。依靠單顆衛(wèi)星獲取情報其時效性差,獲取動態(tài)情報的能力十分有限。隨著航天技術(shù)的不斷進步和雷達衛(wèi)星的小型化，其成本將大幅度降低,雷達衛(wèi)星與可見光衛(wèi)星多星組網(wǎng)獲取動態(tài)情報將成為一種主要的應(yīng)用模式。分布SAR成為一種很有發(fā)展?jié)摿Φ男禽d合成孔徑雷達分布SAR并不是簡單的衛(wèi)星組網(wǎng)，它是利用2顆或多顆軌道具有相互關(guān)系的衛(wèi)星配合工作,一顆衛(wèi)星發(fā)射多顆衛(wèi)星接收，或多顆衛(wèi)星發(fā)射多顆衛(wèi)星接收,實現(xiàn)單顆衛(wèi)星不能實現(xiàn)的功能,或獲得單顆衛(wèi)星不能達到的技術(shù)指標(biāo).如實現(xiàn)干涉SAR成像、地面運動目標(biāo)顯示、增加成像帶寬、提高SAR圖像分辨率等.目前，加拿大和德國均已計劃發(fā)射2顆分布式SAR(TanDEM)以實現(xiàn)高精度InSAR測量。星載合成孔徑雷達的干擾與反干擾成為電子戰(zhàn)的重要內(nèi)容星載合成孔徑雷達成像衛(wèi)星作為軍事偵察衛(wèi)星系統(tǒng)必然會受到人為的電磁干擾影響，所以，研究軍事偵察衛(wèi)星系統(tǒng)的抗干擾能力，對提高星載合成孔徑雷達的生存能力和增強其受干擾時的應(yīng)用效果等具有重大的實用價值，深人研究SAR的抗干擾技術(shù)具有深遠的戰(zhàn)略意義。美國空軍早已注意到星載合成孔徑雷達在日趨密集和復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境下能否有效工作的問題，已經(jīng)開始研制能夠?qū)Ω赌壳昂臀磥硗{的抗干擾技術(shù).星載合成孔徑雷達的干擾與反干擾已成為電子戰(zhàn)的重要內(nèi)容.前者通過使用電磁干擾使對方的星載合成孔徑雷達不能正常工作或者性能降低，后者采用抗干擾技術(shù)保證在電子對抗環(huán)境下己方星載合成孔徑雷達正常工作。對星載合成孔徑雷達實施干擾,大致可分為：對有效載荷的干擾、數(shù)傳鏈路的干擾和對衛(wèi)星平臺的干擾(包括對遙測遙控的干擾)。根據(jù)星載合成孔徑雷達的特點，探討星載合成孔徑雷達系統(tǒng)可采取的抗干擾措施，根據(jù)現(xiàn)有星載合成孔徑雷達系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu),可在星上或地面采取不同的抗干擾措施。一般來講，抗干擾就是利用干擾信號和有用信號的不同特性,將干擾信號去除或降低，同時保留有用信號.通常可根據(jù)信號的頻率特性、空間特性、時間特性、極化特性、編碼特性等將干擾信號和有用信號區(qū)分開來，將干擾信號抑制掉。軍用和民用衛(wèi)星的界線越來越不明顯星載合成孔徑雷達在商業(yè)民用和軍事偵察上都具有比較大的應(yīng)用價值,ERS-1／2和Radarsat-1等都是以民用為主的星載合成孔徑雷達，而美國的“長曲棍球”雷達衛(wèi)星、德國的SAR—Lupe雷達衛(wèi)星則是軍用偵察衛(wèi)星，商業(yè)民用和軍事偵察應(yīng)用對雷達衛(wèi)星的技術(shù)指標(biāo)的要求側(cè)重有所不同。一般來講，商業(yè)民用要求雷達衛(wèi)星具有寬的測繪帶寬和高精度的輻射定標(biāo)，并具有中等分辨率的圖像（一般低于5m)；軍事偵察在強調(diào)測繪帶寬的同時，更強調(diào)高分辨率，分辨率一直是軍事偵察最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo),軍用偵察衛(wèi)星的圖像分辨率一般應(yīng)優(yōu)于1m,相關(guān)國家在提高分辨率方面投人了大量的人力物力，不斷改進分辨率指標(biāo)。隨著衛(wèi)星技術(shù)的提高，工作模式增多，衛(wèi)星的功能和技術(shù)指標(biāo)也不斷提高，有些衛(wèi)星雖然是商業(yè)民用衛(wèi)星,也具有較大的軍事應(yīng)用價值,如加拿大的Radarsat-2衛(wèi)星，精細模式達到了3m分辨率，具有一定的軍事偵察能力。與SAR相關(guān)技術(shù)的研究動態(tài)國內(nèi)外SAR圖像相干斑抑制的研究現(xiàn)狀SAR能夠有效揭示地貌結(jié)構(gòu)和地面?zhèn)窝b，但相干斑噪聲嚴重影響了其進一步應(yīng)用,許多學(xué)者研究了抑制相干斑噪聲方法,VictorS.Frost等人針對合成孔徑雷達圖像提出了一種抑制噪聲方法，D。T.Kuan等人推導(dǎo)了抑制加性噪聲和乘性噪聲的濾波器,Jong—SenLee提出了適合加性和乘性噪聲的濾波器，ArmandLopes根據(jù)SAR圖像的統(tǒng)計分布特點，提出了MAP(最大后驗概率）濾波器。上述這些傳統(tǒng)SAR相干斑噪聲抑制方法適合于均勻區(qū)域的情況，實際上SAR圖像包含的地物種類不止一種，近年提出的修正Lee濾波器和增強Frost濾波器適合平穩(wěn)和非平穩(wěn)SAR圖像區(qū)域的處理，還有增強MAP（最大后驗概率）方法等。其它一些通用去噪方法如維納濾波器,卡爾曼濾波器等，以及D.L.Doholo等提出的抑制高斯噪聲的小波變換軟閾值方法也能夠較好地運用于SAR噪聲抑制。小波變換能夠抑制噪聲，其關(guān)鍵問題是小波域的門限如何選取，這方面己有許多學(xué)者進行了研究.關(guān)于極化SAR相干斑的抑制，國際上從八十年代中期，己廣泛開展了利用極化信息抑制SAR圖像相干斑的研究,以達到有效提高圖像輻射分辨力和提高極化SAR的應(yīng)用功效.到九十年代初，已有不少利用極化信息的相干斑抑制算法公開發(fā)表，代表性的算法有：1)Zebker等的全功率(span）法,就是將各個極化通道的強度圖像直接進行非相干的相加，該方法可得到一定的相干斑抑制效果,并且在視覺上也有較為明顯的改進；2)Lee等的最優(yōu)加權(quán)(Optimalweighting)法,該方法實際上是span圖像的推廣，它對各個極化通道強度圖像數(shù)據(jù)進行一定權(quán)值的線性組合，并采用最小均方誤差準(zhǔn)則來約束權(quán)值的取值，從而達到減少相干斑的目的，這兩個算法的缺點都是只利用了各個極化通道的幅度信息,而沒有利用相位信息,因此相干斑的抑制效果有限；3）Novak等的極化白化濾波（PolarimetricWhiteningFilter—PWF）法,Gozo和Lopes的最小均方差（Minimummeansquareerror—MMSE)法,和電子科技大學(xué)劉國慶等在PWF基礎(chǔ)上提出的多視極化白化濾波（Multi一lookpolarimetricwhiteningfilter-MPWF）法等。這些算法對均勻場景都有較好的效果,但尚需解決極化信息保護、紋理結(jié)構(gòu)特征保護和場景自適應(yīng)性三大問題。國內(nèi)在極化SAR方面的研究尚處于起步階段。自1993年初到1995年底，電子科技大學(xué)同意大利的空間技術(shù)研究機構(gòu)Alenia在極化SAR領(lǐng)域開展了合作，劉國慶副教授在這期間被派到Alenia具體從事這一方面合作研究。其中一部分工作就是研究極化SAR圖像的相干斑抑制問題，提出了多視極化白化濾波（MPWF）法,從理論上對均勻和非均勻場景的相干斑抑制效果進行了分析。合成孔徑雷達干擾技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展合成孔徑雷達是一種二維相關(guān)雷達.雷達的成像處理系統(tǒng)通過對接收的原始雷達回波進行二維相關(guān)處理,對于相關(guān)的后向散射回波具有很高的處理增益，通常星載合成孔徑雷達的處理增益達到60-70dB,甚至更高。針對合成孔徑雷達實施有源電子干擾，可以采取相干干擾、部分相干干擾、非相干干擾的方式；干擾對抗系統(tǒng)可以安裝在地面、飛機、衛(wèi)星等平臺上。不同的干擾方式產(chǎn)生不同的干擾效果,有不同的適用性。星載合成孔徑雷達通常飛行在幾百公里之上，地面干擾系統(tǒng)的作用距離一般在一千公里以上.經(jīng)過初步研究，在綜合考慮了干擾系統(tǒng)的干擾功率、干擾系統(tǒng)復(fù)雜性、干擾效果、干擾作用范圍,以及干擾信號被濾除和干擾平臺遭受反輻射武器打擊可能性等多種因素后，可以把對星載合成孔徑雷達的干擾歸結(jié)為兩種主要方案，即：以地面平臺中小功率相干干擾系統(tǒng)實施欺騙干擾，或以伴星平臺小功率非相干干擾系統(tǒng)實施壓制干擾.合成孔徑雷達干擾對抗系統(tǒng)的有效性和作戰(zhàn)威力,直接取決于研制干擾系統(tǒng)之前對對方軍用合成孔徑雷達基本運行方式和數(shù)據(jù)資料的掌握程度。例如為了設(shè)計研制相干欺騙干擾系統(tǒng),必須準(zhǔn)確地掌握對方雷達的工作頻率、頻帶寬度、脈內(nèi)結(jié)構(gòu)、發(fā)射功率、重復(fù)頻率、天線方向圖及飛行軌道等參數(shù)；為了設(shè)計研制抵近伴星壓制干擾系統(tǒng)，同樣需要充分掌握對方星載雷達的飛行軌道、工作頻率、頻帶寬度、發(fā)射功率、重復(fù)頻率、天線方向圖、極化方式及側(cè)視方向等.許多合成孔徑雷達完全是用于戰(zhàn)爭和軍事目的，其關(guān)鍵的技術(shù)特征和數(shù)據(jù)資料是非常保密的。僅僅依據(jù)從網(wǎng)絡(luò)等途徑獲得的未經(jīng)證實的數(shù)據(jù)，來選擇對抗方案并設(shè)計干擾對抗系統(tǒng)是不恰當(dāng)?shù)?。我們只能夠通過長期艱苦的偵察、積累、分析和證實,才有可能比較準(zhǔn)確地獲得其主要技術(shù)資料,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計研制出有效的合成孔徑雷達對抗武器系統(tǒng).關(guān)于合成孔徑雷達的電子戰(zhàn)問題國內(nèi)外都在進行廣泛的研究，提出了多種干擾方法，包括有源欺騙干擾、散射干擾、部分相干干擾等等,并且也進行了合成孔徑雷達干擾試驗。國外對合成孔徑電子戰(zhàn)的研究見諸文獻的很少，從僅有的一些文獻中可以看到,其對噪聲壓制干擾、轉(zhuǎn)發(fā)干擾有研究,另外對于抗干擾措施也有研究，主要是打亂脈間常規(guī)關(guān)系和使用分布式小衛(wèi)星.雷達干擾技術(shù)的應(yīng)用和研究經(jīng)歷了巨大的變化和發(fā)展，其重要性也日益突出。第二次世界大戰(zhàn)中的諾曼底登陸戰(zhàn)役，英美聯(lián)軍通過雷達偵察完全掌握了德軍在此戰(zhàn)區(qū)40多部雷達的上作頻率、性能和配置,然后進行大規(guī)模的火力轟炸,制造假的進攻方向，又進行了連續(xù)不斷的干擾，使對方雷達完全陷于癱瘓，根本不能提供任何有用的信息，此次參戰(zhàn)的武器設(shè)備損失率不到0。3%;同樣在越南戰(zhàn)爭中，美國綜合采用了多種雷達干擾措施來掩護和保護其戰(zhàn)區(qū)的武器設(shè)備；在后來的海灣戰(zhàn)爭中，以美國為首的多國部隊又憑借高科技的優(yōu)勢,對伊軍的整個戰(zhàn)區(qū)進行了連續(xù)不斷的電子偵察和強大的電子干擾。在伊拉克戰(zhàn)爭中，美國的SAR成像雷達獲取了敵方大量的地面部署情報，包括發(fā)射架、飛機、裝甲車、火炮、集結(jié)點、掩體、補給線和退卻路線等等，精確分辨伊拉克地面的車輛裝備，大大提高了打擊精確度。由此可見,SAR干擾技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用十分關(guān)鍵。SAR在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中有著如此重要的作用，因此，破壞和削弱SAR的作戰(zhàn)能力,研究對抗SAR的策略，有著非常重要的意義。西方發(fā)達國家很早就開始了對SAR的干擾技術(shù)研究，并有相關(guān)的專著；國內(nèi)在這方面的研究還剛剛起步.國內(nèi)對SAR現(xiàn)有的干擾技術(shù)，壓制干擾有噪聲干擾和距離調(diào)頻率失配脈間去相干法等，欺騙干擾有虛假圖像干擾、彈射式干擾等。目前，我國有關(guān)部門對合成孔徑雷達干擾對抗的問題格外重視，已經(jīng)對國家空間安全與防御及空間電子對抗等進行了積極的規(guī)劃和部署.國內(nèi)對其干擾方法的研究，還處于剛開始階段，在國內(nèi)己經(jīng)開展對其干擾研究的單位還比較少,主要有電子第29所、西安電子科技大學(xué)電子對抗教研室等，在這方面需要做很多的工作。國內(nèi)對SAR干擾技術(shù)還處于研究和計算機仿真階段。隨著大功率器件的成功研制，可以提供足夠的干擾功率，大大降低SAR的信噪比,從而破壞其成像功能.數(shù)字儲頻技術(shù)的上程應(yīng)用,可以對SAR的幅度和相位特性進行高保真的復(fù)制。高速DSP（數(shù)字信號處理）的發(fā)展，可以實時模擬SAR運行參數(shù)、波束寬度及掃描方式，進而實現(xiàn)對幅度、相位的調(diào)制和對多普勒變化規(guī)律的預(yù)測,為我們對SAR進行相參干擾提供了技術(shù)保證。因此，對SAR的有效干擾不僅是可能的，也是可行的。然而，由于國防軍事保密的原因，目前國外對SAR系統(tǒng)干擾技術(shù)的研究未見有公開的報道；國內(nèi)一些高校和研究所也一直處于理論研究和技術(shù)嘗試階段,取得了一些成果，但是還不夠成熟,所以也很少見有公開報道。因此，我們必須針對SAR系統(tǒng)的特點和成像原理，盡快研究一套比較成熟有效的干擾技術(shù)和方法，同時積極開展反干擾技術(shù)的研究,提高SAR系統(tǒng)的反干擾能力。目前對合成孔徑雷達的電子戰(zhàn)研究中主要存在下列問題：對合成孔徑雷達的信號偵察研究較少,這不利于對合成孔徑雷達信號特征庫的建立；沒有對各種干擾方法的長處與短處進行適當(dāng)分析，僅強調(diào)各種干擾方法的個性,沒有提及共性，對相干干擾與非相干干擾的關(guān)系的認識不夠恰當(dāng)；很少有合成孔徑雷達反干擾措施的研究.SAR圖像目標(biāo)檢測與識別美國MIT的Lincoln實驗室自90年代以來，在SAR圖像處理方面也作了大量的工作，他們綜合利用高分辨力多極化SAR圖像的多種特征進行目標(biāo)的自動識別.Lincoln實驗室的ATR有三個主要部分：檢測、識別、分類。在檢測過程中采用雙參數(shù)CFAR（恒虛警率)基于局部統(tǒng)計分布參數(shù)選擇候選目標(biāo)區(qū)域.在識別過程中，一個目標(biāo)大小的匹配濾波器精確地確定候選目標(biāo)的位置和方向，然后通過計算識別特征（包含紋理、大小、對比度和極化特征等）來進一步除掉雜波。在分類過程中,利用二維模式匹配算法除掉部分可能的假目標(biāo)，并提取目標(biāo)的各種分布特征,最后綜合利用這些特征參數(shù)，進行目標(biāo)的分類和識別,確定目標(biāo)類型(如坦克和榴彈炮）。美國CarnegieMellon大學(xué)的研究人員在對目標(biāo)的識別過程中,重點分析了檢測概率和虛警概率，通過大量的試驗他們得出沒有任何一種識別方法能夠同時獲得高的檢測概率和低的虛警概率。在他們的識別算法中特別強調(diào)了識別算法對不同目標(biāo)的適應(yīng)程度不同的特點，具體應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)需要研究采用不同的算法，其提供了將形態(tài)變換法和小波變換法相結(jié)合的檢測思想。俄亥俄州立大學(xué)深入分析和研究的SAR圖像的散射特征，通過建立散射模型提出了一批可用于目標(biāo)識別的特征參數(shù)，運用最大似然估計和Cramer_Rao限及簡化模型推倒出了一些特征提取算法。美國大學(xué)的研究工作者在進行目標(biāo)的自動識別過程中，首先根據(jù)所要識別的不同目標(biāo)類型在SAR圖像中尋找感興趣區(qū)域，對感興趣區(qū)域進行必要的濾波后和光學(xué)圖像進行特征級融合，利用不同類型圖像數(shù)據(jù)的互補性有效的檢測識別出特定的目標(biāo).法國的研究人員在線性目標(biāo)的識別中利用不同時段的合成孔徑雷達（SAR）圖像數(shù)據(jù)信息.在具體處理過程中首先對同一地區(qū)各時段的圖像數(shù)據(jù)分別進行方向濾波以濾除噪聲和不需要的圖像信息并保留具有線性特征的有用信息，而后利用形態(tài)學(xué)變換方法對線性目標(biāo)進行檢測識別。最后將各時段的圖像數(shù)據(jù)的處理結(jié)果進行復(fù)合，從而得到有實際意義的線性目標(biāo)。具體過程如下：挪威的Anne提出通過SAR圖像自動檢測海上溢漏的石油痕跡。該過程包括檢測SAR圖像海洋中的黑斑并計算每一黑斑的特征，將黑斑分類為石油溢漏痕跡或類似石油溢漏痕跡的海洋自然現(xiàn)象。分類的規(guī)則是通過綜合統(tǒng)計模型而實現(xiàn)的，并具有先驗知識:輪船和油田周圍石油痕跡存在的可能性較大。該算法經(jīng)過84組數(shù)據(jù)的測試,94％的石油痕跡和99％的類似石油痕跡被正確區(qū)分。其過程如下所示：法國FlorenceTupin在對SAR圖像進行道路網(wǎng)的提取時，采用了兩步算法。第一步是局部檢測，用于從SAR圖像中提取線性特征。在該步中采用了兩個線性檢測器,并對其結(jié)果進行了融合。第二步是全局進行的。通過定義馬爾可夫場來從第一步得到的線性特征中判斷真正的道路。該算法的主要步驟如下:PaulC.Smits利用共生矩陣對高分辨力圖像進行紋理分析,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新。美國的Leen-KiatSoh通過數(shù)據(jù)挖掘來對自然景物進行分類。其主要過程有：首先通過一個動態(tài)局部閩值得到最初的分類，接下來對閩值圖像進行譜分析、空間和紋理分析，最后以這些特征為特性進行被稱為概念聚類的機器學(xué)習(xí)，從而達到圖像分類的自動化。恒虛警技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展動向使用SAR圖像的目的是通過對數(shù)據(jù)的處理，從中獲得有用的信息。對于目標(biāo)檢測而言，就是要從存在干擾的背景中檢測出有用目標(biāo).由于環(huán)境的不穩(wěn)定，準(zhǔn)則的不精確,在此過程中目標(biāo)不存在而被錯誤地判決為存在的概率，稱為虛警概率。SAR圖像中的目標(biāo)可分為點目標(biāo)、線目標(biāo)和面目標(biāo).點目標(biāo)是指幾何尺寸小于一定圖像分辨單元的目標(biāo)，包括坦克、車輛以及小型建筑等。由于點目標(biāo)在SAR圖像中只占很少的幾個像素，要得到它們的形狀信息就比較困難，一般是通過其自身及其周圍像素的灰度分布以及一些先驗知識來估計目標(biāo)的可能類型。線目標(biāo)是在SAR圖像中表現(xiàn)為具有一定形狀的亮(暗)線的目標(biāo)，如鐵路、公路、橋梁、輸電線以及水陸邊界等。由于線目標(biāo)往往具有特殊的形狀，所以不同線目標(biāo)的處理方法通常具有其特殊性。面目標(biāo),也稱分布目標(biāo)，是在圖像中占有一定面積的目標(biāo)。它們可以被看成是由許多點目標(biāo)組成的，如山地、森林、農(nóng)作物和建筑群等。不同面目標(biāo)之間有著不同灰度、紋理的差別，這種差別就成為識別面目標(biāo)的依據(jù)。在雷達自動檢測系統(tǒng)中,通常是將自動檢測和恒虛警(CFAR,constantfalsealarmrate)技術(shù)結(jié)合使用以保持在變化的雜波環(huán)境中獲得可預(yù)測的檢測性能和恒定虛警率。早期的雷達系統(tǒng)把所有接收到的信息直接送給視頻顯示器，雜波、噪聲和目標(biāo)回波的幅度變化被同時顯示出來，目標(biāo)的檢測能力由操作員決定。為了從背景雜波和噪聲中區(qū)分目標(biāo)回波，操作員要定時監(jiān)視顯示器回波圖像上的密度變化。盡管在國內(nèi)很多系統(tǒng)中仍然使用這些原始數(shù)據(jù)(距離一方位和距離一多普勒頻率）的顯示方法，但是有些現(xiàn)代雷達系統(tǒng)已能完成自動檢測和跟蹤.具有自動檢測和跟蹤能力的智能化的雷達是現(xiàn)代雷達的發(fā)展趨勢.自動檢測處理的目的是在感興趣的辨識單元中自動檢測目標(biāo)回波。自動檢測手段給雷達系統(tǒng)提供了強大的數(shù)據(jù)處理能力。應(yīng)用自動檢測的系統(tǒng)可以同時跟蹤多個目標(biāo)，借助于數(shù)字脈沖多普勒方法，它可以與增強的自動跟蹤能力一起提供自動距離和速度模糊辨識。CFAR技術(shù)是雷達自動檢測系統(tǒng)中控制虛警率的最重要手段,它在雷達自動檢測過程中起著極其重要的作用。CFAR處理是一個提供檢測閾值的數(shù)字信號處理算法。CFAR設(shè)計的目的是提供相對來說可以避免噪聲背景雜波和干擾變化影響的檢測閾值，并且當(dāng)與到達的樣本進行比較時，使目標(biāo)檢測具有恒定的虛警概率。為了能在特定的最大距離探測特定的平均雷達截面積的目標(biāo)，且具有特定的檢測概率Pd(當(dāng)該目標(biāo)位于特定最大距離內(nèi)時)和虛警概率Pfa（當(dāng)沒有目標(biāo)存在時)，需要根據(jù)有關(guān)目標(biāo)雷達截面積起伏、雜波、背景噪聲或干擾機干擾的特定統(tǒng)計模型進行探測.就此而論，自動雷達檢測的基本問題是確定檢測準(zhǔn)則，使它能在某種最優(yōu)意義上提供對目標(biāo)的自動檢測。在預(yù)先給定的最大范圍內(nèi)和給定的已知系統(tǒng)參數(shù)條件下，并采用特定的平均雷達截面積及目標(biāo)雷達截面積起伏、雜波、背景噪聲或干擾機干擾的統(tǒng)計模型，使檢測具有特定的系統(tǒng)Pfa和Pd。二十多年來，雷達自動檢測與CFAR處理技術(shù)逐漸發(fā)展成為國際雷達信號處理界的一大熱門研究領(lǐng)域和關(guān)鍵性問題.現(xiàn)在,CFAR研究已經(jīng)出現(xiàn)了多個研究方向。根據(jù)模擬雜波背景所使用的雜波分布模型分為：瑞利(Rayleigh)分布、韋布爾（Weibull）分布、對數(shù)正態(tài)(Log—normal）分布和K分布模型中的CFAR研究；按照數(shù)據(jù)處理方式分為：參量和非參量CFAR技術(shù)；按處理所在的數(shù)域分為：時域和頻域CFAR研究方法；根據(jù)數(shù)據(jù)的形式分為：標(biāo)量和向量CFAR技術(shù);根據(jù)信號的相關(guān)程度分為:相關(guān)和不相關(guān)信號及部分相關(guān)信號的CFAR方法。此外，還可分為單參數(shù)和多參數(shù)CFAR技術(shù)，單傳感器和多傳感器分布式CFAR技術(shù)，以及其它的一些研究方法。本文將涉及到其中一些常用的CFAR方法。隨著CFAR處理理論的發(fā)展，研究的重點將集中在以下幾個方面:1）瑞利背景中的新算法我們知道，在CFAR處理理論中,瑞利背景中的CFAR處理是研究最多和最充分的。最初的單元平均（CA，cellaveraging)、最大選擇(GO，greatestof)、有序統(tǒng)計量(OS,orderstatistics）等CFAR檢測器都是針對瑞利背景的。但由于它們是研究對數(shù)正態(tài)、韋布爾、K分布CFAR技術(shù)的基礎(chǔ)，因而目前還有許多學(xué)者在從事這一方面的研究工作。可以預(yù)計，將來還會有一批適合于瑞利雜波背景的新的CFAR檢測器出現(xiàn)。2)對數(shù)正態(tài)和韋布爾背景中的CFAR處理由于用來描述非瑞利雜波的最常用統(tǒng)計模型是對數(shù)正態(tài)和韋布爾分布模型，因而，近年來對對數(shù)正態(tài)和韋布爾背景中的CFAR技術(shù)的研究越來越引起人們的興趣。由于這兩種雜波背景都是雙參數(shù)的，因而將來的研究重點將是雙參數(shù)CFAR技術(shù)。3)K分布背景中的CFAR技術(shù)由于K分布模型與韋布爾雜波模型相比能更好地模擬海雜波的非均勻區(qū)域，因而有關(guān)K分布背景中的CFAR技術(shù)研究也受到人們的充