为人们提供非常有用的目标信息，已经被广泛应用于军事、经济和科技等 众多领域，有着广泛的应用前景和发展潜力。国内外越来越多的科技研究 者已投身于这一领域的研究。
在早期研究雷达成像系统时采用的是真实孔径雷达系统(Real Aperture Radar)。真实孔径雷达成像系统及处理设备相对较为简单，但 它存在一个难以解决的问题，就是其方位分辨率要受到天线尺寸的限制。 所以要想用真实孔径雷达系统获得较高的分辨率，就需要较长的天线。 但是所采用天线的长短往往又受制于雷达系统被载平台大小的限制，不 可能为了提高分辨率无休止地增加天线长度。幸运地是，随着雷达成像 理论，天线设计理论、信号处理、计算机软件和硬件体系的不断完善和 发展，合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar)的概念被提出来。 合成孔径雷达系统的成像原理简单来说就是利用目标与雷达的相对运动， 通过单阵元来完成空间采样，以单阵元在不同相对空间位置上所接收到 的回波时间采样序列去取代由阵列天线所获取的波前空间采样集合。 只 要目标被发射能量波瓣照射到或位于波束宽度之内，此目标就会被采样 并被成像。利用目标－雷达相对运动形成的轨迹来构成一个合成孔径以 取代庞大的阵列实孔径，从而保持优异的角分辨率。从潜在的意义上来 说，其方位分辨率与波长和斜距无关，是雷达成像技术的一个飞跃，因 而具有巨大的吸引力，特别是对于军事和地理遥感的应用更是如此。因 此，合成孔径雷达(SAR)已经成为雷达成像技术的主流方向。
合成孔径雷达SAR
主讲人：邹利伟
2013年7月19日
目录
合成孔径雷达简介 合成孔径雷达发展史及现状 合成孔径雷达的应用 合成孔径雷达的发展趋势 合成孔径雷达的原理
合成 孔径 雷达 的概 念
微波 的概 念
合成孔 径雷达 简介
合成 孔径 雷达 的分 类
合成孔径雷达简介
微波的概念
微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简 称，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、 毫米波和亚毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称 为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基 本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器， 微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。 而对金属类东西，则会反射微波。
米波的频率范 围在300 MHz –3GH z,主要用于通讯和电 视广播。
厘米波的频率 范围在3GHz—30G Hz 主要用于雷达、 卫星通讯，无线电导 航。
毫米波的频率 范围在30 GHz --300 GHz用于卫星通讯。
合成孔径雷达的概念
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)是一种全天候、全天 时的现代高分辨率微波成像雷达。它是二十世纪高新科技的产物，是利用 合成孔径原理、脉冲压缩技术和信号处理方法，以真实的小孔径天线获得 距离向和方位向双向高分辨率遥感成像的雷达系统，在成像雷达中占有绝 对重要的地位。近年来由于超大规模数字集成电路的发展、高速数字芯片 的出现以及先进的数字信号处理算法的发展，使SAR具备全天候、全天时工 作和实时处理信号的能力。它在不同频段、不同极化下可得到目标的高分 辨率雷达图像，由于其具有克服云、雾、雨、雪的限制对地面目标成像，
合成孔径雷达的分类
一般情况下合成孔径雷达根据雷达载体的不同，可分为星载SAR，机载 SAR和无人机载SAR等类型。根据SAR视角不同，可以分为正侧视、斜视和 前视等模式。根据SAR工作的不同方式，又可以分为条带式(Stripmap SAR)，聚束式(Spotlight SAR)，扫描式(Scan SAR)等(如下图所示)。它 们在技术上各具特点，应用上相辅相成。
（6）多极化，多波段，多工作模式。 （7）实现合成孔径原理，需要复杂的信号处理过程和设备。

国外的 发展史 及现状
合成孔径 雷达发展 史及现状
我国的 发展史 及现状
合成孔径雷达发展史及现状
国外的发展史
美国NASA的AirSAR系统
合成孔径的概念始于50年代初期。当时，美国有些科学家想突破经典分辨 力的限制，提出了一些新的设想：利用目标与雷达的相对运动所产生的多 普勒频移现象来提高分辨力；用线阵天线概念证明运动着的小天线可获得 高分辨力。50年代末，美国研制成第一批可供军事侦察用的机载高分辨力 合成孔径雷达。60年代中期，随着遥感技术的发展，军用合成孔径雷达技 术推广到民用方面，成为环境遥感的有力工具。70年代后期，卫星载合成 孔径雷达和数字成像技术取得进展。美国于1978年发射的“海洋卫星”A 号达和图像8的0年优代越初性发。射从的9航0年天代飞起机，都对加试能拿验够大了提合C供o成n三v孔a维i径r信-雷5息8达0的的C干/效X涉果S式A，RS证A系R明的统了研雷究 引起了世界各国的格外关注，成为SAR技术发展的新热点。
如果选择合适的雷达波长，还能够透过一定的遮蔽物。 （4）包括多种散射信息：不同的目标，往往具有不同的介电常数、表
面粗糙度等物理和化学特性，它们对微波的不同频率、透射角、及极化方 式将呈现不同的散射特性和不同的穿透力，这一性质为目标分类及识别提 供了极为有效的新途径。
（5）多功能多用途：例如采用并行轨道或者一定基线长度的双天线， 可以获得包括地面高度信息在内的三维高分辨图像。
目前世界上能够使用的星载和机载SAR系统共有28个。其中处于使用状态 的星载SAR系统共有5个。而处于使用状态的机载SAR系统有23个。
合成孔径雷达(SAR)的特点 （1）二维高分辨力。 （2）分辨力与波长，载体的飞行高度，雷达的作用距离无关。 （3）强透射性：不受气候、昼夜等因素影响，具有全天候成像优点；
我国现用微波分波段代号：
波段代号
标称波长(cm)
频率波长(GHz)
L
22
S
10
C
5
X
3
Ku
2
K
1.25
Ka
0.8
U
0.6
V
0.4
W
0.3
1-2 2-4 4-8 8-12 12-18 18-27 27-40 40-60 60-80 80-100
（a)微波波段
波长范围(cm)
30-15 15-7.5 7.5-3.75 3.75-2.5 2.5-1.67 1.67-1.11 1.11-0.75 0.75-0.5 0.5-0.375 0.375-0.3