正文 第19章 小孔成像,暗藏玄機—合成孔徑雷達(1 / 2)

1.什麼是合成孔徑雷達?

合成孔徑雷達就是利用雷達與目標的相對運動,把小型的真實天線孔徑用數據處理的方法合成一較大的等效天線孔徑的雷達。合成孔徑雷達有許多優點,它的分辨率非常高,並且能全天候進行工作,能有效地識別各種偽裝和穿透掩蓋物,地麵上的目標休想欺騙它。

合成孔徑雷達通常安裝在移動的空中或空間飛行物的平台上,利用雷達與目標間的相對運動,將雷達在每個不同位置上接收到的目標回波信號進行相幹處理,一旦經過相幹處理,就相當於在高空中安裝了一個“巨大孔徑”的雷達,這樣小孔徑天線就能獲得大孔徑天線的探測效果,這種相幹技術讓它具有很高的目標方位分辨率,再加上應用脈衝壓縮技術又能讓它獲得很高的距離分辨率,因而它能探測到地麵的隱身目標。它的原理我們可以舉個不很恰當的例子來說明,攝影師用相機從不同的角度給一棵樹照相,把前後左右這些相片綜合起來,就是這棵樹的完整信息。攝影師拍照的角度越多,樹的形象也就越清晰。

這種合成孔徑雷達在工作時,按一定的重複頻率發送、接收脈衝電波,隨著飛行載機的航行,真實天線依次占一虛構線陣天線單元位置。把這些單元天線接收信號的振幅與相對發射信號的相位疊加起來,便合成了一個等效合成孔徑天線的接收信號。若直接把各單元信號矢量進行相加,則又得到非聚焦合成孔徑天線信號。在信號相加之前進行若事先進行相位校正,使各單元信號同相相加,就能得到聚焦合成孔徑天線信號的清晰成像。地物反射回來的電磁波由合成線陣天線進行接收後,與發射載波進行相幹解調,並按它們不同的反射距離單元記錄在照片上,然後用相幹光照射照片便聚焦成像。這一過程與全息照相極為相似,差別隻是合成線陣天線是一維的點,合成孔徑雷達隻在原理上與全息照相相似,因而合成孔徑雷達又被人們稱為準微波全息設備。

合成孔徑雷達是一種全天時、全天候的微波成像雷達,具有極高的分辨率,它不僅可以十分詳細地、非常準確地觀測地形、地貌,獲取地球表麵的信息,還可以透過地表和自然植被收集地表下麵看不到的信息。它是從空間對地觀測的一種十分有效手段,能夠生成地麵目標區域或地域的高分辨率地圖,提供出十分類似於光學照片的雷達圖像。合成孔徑雷達常用於執行戰場偵察、火控、製導、導航、航空測量、航空遙感、衛星海洋觀測、資源勘測、地圖測繪、環境遙感、航天偵察、圖像匹配製導等任務。它能發現地麵上隱蔽和偽裝的軍事目標,如它可以識別出偽裝的導彈地下發射井、識別出被雲霧籠罩地區的地麵目標等。在導彈圖像匹配製導過程中,就是采用合成孔徑雷達攝圖,這樣能使導彈擊中那些隱蔽和偽裝的軍事目標。

合成孔徑雷達不僅應用於戰爭領域,它還是人類認識地球、開發地球資源的有效工具,它還被人類用於深空探測,例如人類已經把裝上合成孔徑雷達的探測器發射到宇宙中去探測月球、金星的地質結構。

合成孔徑,已經受到各國政府的高度重視,並且技術先進的國家都大力扶持和發展自己的合成孔徑技術。一個國家的合成孔徑技術的發展水平,現在已被認為是衡量和代表這個國家的科技水平與實力的真實象征。近年來,我國也在空(機、星)載合成孔徑技術領域取得了驕人的成果。

在軍事上,目前裝備了合成孔徑雷達的飛機包括:各種載人偵察機,比如美國的U-2和SR-71間諜飛機;還有戰鬥機和轟炸機,比如F-15戰鬥機和F/A-18戰鬥轟炸機以及B-2轟炸機。美國研製的“AN/APG-76”多模式合成孔徑雷達已經出口到以色列,用於裝備他們的F-4E和F-16等空中優勢戰鬥機。

利用合成孔徑雷達,人們可以在全天候條件下得到遠處的目標地區詳細的地麵測繪資料和圖象,這種偵察能力對於現代偵察任務是至關重要。現在,在無人機上裝載合成孔徑雷達已經成為一種全球趨勢,它的成像分辨率將會越來越高,安全性也將會越來越好。