星載合成孔徑雷達發(fā)展現(xiàn)狀

程玉鑫,袁凌峰

（1.解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院，江蘇南京，211101；2.海軍海洋水文氣象中心，北京，100000）

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星載合成孔徑雷達發(fā)展現(xiàn)狀

程玉鑫1,袁凌峰2

（1.解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院，江蘇南京，211101；2.海軍海洋水文氣象中心，北京，100000）

摘要：合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar, SAR）是一種主動式微波成像傳感器，具有全天時、全天候、高分辨率（數(shù)十米至數(shù)米）對海探測的特點，可提供海洋及沿岸地區(qū)的海面風(fēng)場、海表流場、海浪、海洋內(nèi)波和中尺度渦等地球物理信息，具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的研究價值。

關(guān)鍵詞：合成孔徑雷達;傳感器;星載

SAR誕生于20世紀(jì)50年代，作為微波傳感器，可搭載于飛機、衛(wèi)星和航天飛機等平臺，其所具有的全天候、全天時和高分辨率對海觀測的優(yōu)勢在海洋預(yù)報、資源勘探、災(zāi)害評估和軍事偵察等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，是當(dāng)今國際發(fā)展最為迅猛的遙感觀測技術(shù)之一。

1　星載SAR國外研究現(xiàn)狀

1978年，美國國家航空航天局（NASA）成功發(fā)射了第一顆攜帶合成孔徑雷達的民用衛(wèi)星Seasat，揭開了星載SAR海洋遙感的序幕。Seasat作為一種探測全球海洋表面狀況與監(jiān)測海洋動態(tài)的試驗性衛(wèi)星，雖然只接收到約42個小時的實時數(shù)據(jù)，但向世界展示了利用微波傳感器進行海洋監(jiān)測的可行性，為后續(xù)SAR衛(wèi)星的升空奠定了基礎(chǔ)。八十年代初，美國NASA又陸續(xù)研制了搭載于航天飛機平臺的SIR-A（1981）、SIR-B（1984）和SIR-C/X-SAR （1994）執(zhí)行短期觀測任務(wù)。此后，前蘇聯(lián)、歐空局、日本、俄羅斯和以色列等國家也相繼研制出了本國的SAR衛(wèi)星，將星載SAR海洋遙感的發(fā)展推向了新階段。

合成孔徑雷達經(jīng)過多年的發(fā)展，其技術(shù)也在不斷升級，其極化方式經(jīng)歷了從單頻段單極化SAR到多頻段多極化SAR、再到極化干涉SAR的發(fā)展，其組合方式也從早期的單站SAR發(fā)展至雙站/多站SAR和數(shù)字波束SAR以及衛(wèi)星星座SAR，新興SAR技術(shù)的發(fā)展，推動SAR在海洋環(huán)境探測領(lǐng)域逐漸進入業(yè)務(wù)化應(yīng)用階段。目前，世界上主要的SAR衛(wèi)星及其參數(shù)如表1所示。

圖1　所示為ENVISAT衛(wèi)星及其主要載荷

比較具有代表性的單極化SAR系統(tǒng)搭載于歐空局先后在1991年和1995年發(fā)射的ERS-1和ERS-2衛(wèi)星上，作為當(dāng)時最復(fù)雜的地表環(huán)境探測衛(wèi)星，其采用的先進的微波遙感技術(shù)實現(xiàn)了對全球海域的連續(xù)化觀測，相比于光學(xué)遙感衛(wèi)星具有明顯的優(yōu)勢。

多極化SAR圖形包含豐富的極化信息，是當(dāng)前SAR發(fā)展的主要方向。值得一提的是歐空局（ESA，European Space Agency）研制的ASAR（Advanced Synthetic Aperture Radar）系統(tǒng)，搭載于ENVISAT衛(wèi)星上，是迄今為止歐州發(fā)射的最大的環(huán)境衛(wèi)星，其工作波段為C波段，波長5.6厘米，具有多極化、可變觀測角度和寬幅成像的特性，共有五種工作模式， ENVISAT衛(wèi)星及其主要載荷如圖1所示。此外，主要的多極化SAR還包括日本于2006年發(fā)射的ALOS和加拿大于2007年發(fā)射的RADARSAT-2。

表1　目前主要的星載SAR參數(shù)

2　星載SAR國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國星載SAR的研制工作起步于上世紀(jì)九十年代初，先后進行了“863”項目和“星載SAR海洋應(yīng)用研究”等課題的研究。同時，中國科學(xué)院電子學(xué)研究所、中國電子科技集團公司第38研究所和中國空間技術(shù)研究院等多家單位也在積極進行SAR系統(tǒng)的研制。這些工作極大地推動了我國星載SAR衛(wèi)星遙感的發(fā)展。

3　結(jié)論

近年來，隨著星載合成孔徑雷達研究工作不斷取得顯著的成果，人們越來越重視星載合成孔徑雷達的相關(guān)研究。本文詳細介紹了星載SAR近年來的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，為推動我國星載合成孔徑雷達發(fā)展提供參考。

參考文獻

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中圖分類號：P732.7

文獻標(biāo)識碼：A

作者簡介

程玉鑫（1990-），男，黑龍江雞西人，碩士研究生，研究方向為海洋遙感

基金項目：國家自然科學(xué)基金（批準(zhǔn)號：41475019）

Current situation of the development of space-borne SAR

Cheng Yuxin1,Yuan Lingfeng2
(1.College of Meteorology and Oceanography,PLA University of Science and Technology Nanjing 211101,china; 2.Navy hydrometeorological center Beijing,100000,china）

Abstract：Synthetic Aperture Radar(SAR)is a kind of active microwave imaging sensors,has a day,allweather,high resolution(tens of meters to several meters)on the characteristics of sea detection,can provide Marine and coastal sea surface wind field,flow field,waves,ocean waves and sea surface mesoscale vortex and other geophysical information,has a broad application prospect and important research value.

Keywords：synthetic aperture radar;sensor;space-borne