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一種高方位分辨率的相干成象雷達。可分為側視、斜視、多普勒銳化和聚束測繪等工作方式。利用合成的天線技術獲取良好的方位分辨率，利用脈沖壓縮技術獲取良好的距離分辨率。 它的基本原理是把很多小天線單元疊加在一起，構成一個長長的天線。由于雷達天線大小和分辨率高低成正比關系，所以天線一般做得很大，有的達10米長。于是，人們研制出了合成孔徑雷達，它利用電子掃描的方式來代替機械式的天線單元輻射，讓小天線也能起到大天線的作用。 合成孔徑雷達的特點是分辨率高，能全天候工作，能有效地穿透某些掩蓋物和識別偽裝。合成孔徑雷達是一種新型偵察遙感設備，在空中、空間偵察與監視方面有廣泛的應用。機載偵察雷達主要使用合成孔徑雷達，如美國的E－8C戰場監視飛機、TR－1A高空戰術偵察機、和U－2R戰略偵察機等均裝有合成孔徑雷達。“長曲棍球”雷達成像偵察衛星也裝有這種雷達。普通雷達只能發現金屬物體反射的電磁波，為什么合成孔徑雷達卻具有“透視”功能呢？這還要從它所使用的電磁波頻譜說起。合成孔徑雷達使用的是13厘米～30厘米的微波波段，由于微波比可見光和紅外輻射穿透能力更強，所以通常用來探測云霧籠罩著的目標，以及深埋于地下或積雪下的物體。用合成孔徑雷達探測不含水分的土壤時，可穿透30米的地層探測到深埋在地下的物體。。

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合成孔徑雷達與微波成像 　　　　微波成像屬于遙感技術的一種，利用雷達等對地面目標進行掃描，通過計算回波特性來得到地面目標的物理特性，能夠實現這種功能的雷達叫做合成孔徑雷達（SAR）。合成孔徑雷達在軍事上的最大作用就是可以全天候監控地面目標，可用于偵查、導航、精確打擊等多種任務。目前先進的飛機雷達均有合成孔徑能力，很多作戰飛機也裝備了SAR吊艙，從而具備精確打擊能力。近年來還發展出了專門的SAR飛機，例如美國空軍的E-8“聯合星”空中指揮機，就擁有強大的合成孔徑能力，可指揮作戰飛機對預定地面目標進行打擊。

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合成孔徑雷達 全天候透視世界的千里眼 雷達進行地面測繪的最簡單的方法稱作實波束地圖測繪，廣泛用在戰斗機雷達上。這種測繪方式利用小型雷達天線的主波束掃描飛機前方的地形，所測繪出的飛機前方的地形圖顯示在下視顯示器上。實波束測繪存在的問題是：雷達天線提供的分辨率較低；對于直經約400毫米的典型機載雷達而言，天線波束寬度約4°，這種波束的方位分辨率取決于雷達作用距離的遠近，最好的不過幾百米，最差為幾公里。這種雷達波束產生的原始圖像限制了雷達進行地面測繪的有效性，盡管作為導航輔助是有效的，但不能顯示單個目標。為了解決雷達波束測繪的有效性，合成孔徑雷達技術便應運而生。高分辨率成像 環境監測、地區資源測繪和軍事行動需要高分辨率廣域成像，一般雷達在惡劣天氣下，必須多次成像才能采集到圖像。合成孔徑雷達系統利用雷達信號的長距離傳播特征和現代數字電子技術處理復雜的信息，能夠生成高分率的圖像。合成孔徑雷達的工作原理很復雜，本文避其復雜性，簡要地談談合成孔徑雷達的基本工作方式。 首先從機載合成孔徑雷達談起。如題圖所示，機載合成孔徑雷達成像的方向與飛機的飛行速度方向正交，它一般生成兩維圖像。其中的一維稱為作用距離或航跡，它是雷達到目標的“視距”距離。在這一點上，合成孔徑雷達與大多數其他工作方式的雷達相似，作用距離由精確測量來自目標的雷達回波脈沖的傳輸時間來確定。在最簡單的合成孔徑雷達中，作用距離分辨率由發射脈沖的寬度決定，即脈沖越窄，測得的距離精度越高。 另一維稱作方位，它與作用距離正交。方位維能使合成孔徑雷達獲得不同于其他雷達的相對精確的方位分辨率。為了獲得精確的方位分辨率，需要將所發射和接收的能量聚焦成銳波束，用波束銳度界定方位分辨率。由于雷達頻率比光系統低，即使是獲得中等的分辨率，天線的直徑也需要達到幾百米，遠大于機載平臺所能夠乘載的天線尺寸，雷達探測目標的距離和分辨率因此受到限制。但是合成孔徑雷達解決了上述問題，利用雷達與目標的相對運動，把雷達在不同位置接收到的目標回波信號進行相干處理，可以使小孔徑天線起到大孔徑天線的效果，這也是合成孔徑的含義，采用這種技術的雷達因此而被稱為合成孔徑雷達。合成孔徑雷達利用雷達的多普勒效應工作，坐過火車的人都會有這樣一種體驗，兩列火車交會時，聽到對面來的車的汽笛聲，其音調會隨著火車駛近而提高，遠去而降低，即聲波的頻率發生變化。雷達波也具有相同的特性，當雷達發射一固定頻率的脈沖波對空目標掃描時，如遇到活動目標，回波的頻率與發射波的頻率出現頻率差，稱為“多普勒頻率”。航線沿途目標的位置決定其回波的多普勒頻率，即飛機前頭的目標生成正的多普勒偏移，飛機后頭的目標生成負的多普勒偏移。當飛機飛行一定距離(合成孔徑大小)時，回波被分解成若干多普勒頻率，合成孔徑雷達通過處理多普勒偏移就可以獲得精確的目標方位分辨率。。 將合成孔徑雷達用于偵察，雷達天線常常指向飛機航線的右側。假如飛機在約300米的作用距離上，以1100公里/時的速度飛行，把在此期間接收到的雷達回波加以綜合，合成孔徑雷達將達到直徑為300米的天線的分辨率。由于飛機飛行航線欠精確，300米的天線分辨率實際上會達不到，但是能達到200米的天線分辨率，能產生約0。01°的波束寬度。 如果用于合成孔徑雷達的天線不指向航線的右側，而是指向90°方向和航線方向之間的中間角，合成孔徑雷達技術仍將提供有利于地面測繪的較高的分辨率。由于合成孔徑雷達技術依賴于地面目標相對于飛機的徑向速度，其分辨率會隨著天線指向朝飛行方向靠近而下降。解決這個問題的辦法一般是采用多普勒波束銳化 (DBS)方式和低的相干脈沖重復頻率(用于多普勒波束銳化)雷達方式。但是當天線指向接近飛機航跡時，飛機相對地面速度并無明顯變化，多普勒偏移不明顯，因此多普勒波束銳化只有在偏離飛機速度矢量15°-60°之間才有效。 至于航天器上的雷達成像則是把合成孔徑雷達裝在衛星上，雷達波束指向與衛星速度矢量方向成正交。合成孔徑雷達利用衛星飛行運動，在規定的時間內把較短的天線發射和接收的信號加以相干組合，形成有效的物理長天線，通過發射和接收射頻脈沖信號來檢測和處理目標反射的信號。處理過程是通過幾個子孔徑完成的，每個子孔徑只包含真實目標波束的一部分，最終形成的圖像就是這些信號的相干總和。 在每個雷達脈沖內進行調頻，可以提高航跡分辨率。在現場收集雷達回波時，可以對其進行壓縮，壓縮的方式是將回波與發射信號的重復脈沖相關。地面波束的寬度界定雷達波束覆蓋面積的寬度，調整航線波束的角度界定衛星通過時雷達能夠覆蓋的區域。當進行嚴密偵察時，雷達波束能夠窄到幾公里，獲得極好的分辨率，而雷達波束展寬時，可用分辨率較低的方式進行廣域監視，搜尋特殊目標。另外通過調整雷達波束使其一直對準選定的目標區，能夠進一步增強雷達的分辨率。 裝有合成孔徑雷達的衛星一般運行在500－2000公里的高度上，雷達波束照射衛星軌道附近的地面。當衛星通過時，合成孔徑雷達發射覆蓋地面的波束，其角度一般介于20°至70°之間。雷達波束覆蓋面積的參數可以選擇，使其在廣域覆蓋和精確分辨率之間達到綜合平衡。干涉合成孔徑雷達 干涉合成孔徑雷達與普通合成孔徑雷達所不同的是，其數據可生成經過修正的合成孔徑雷達圖像，修正圖像的絕對地理精度為3米或小于3米。這種雷達能夠在廣闊的地域迅速收集數據，通過利用獲得的地形仰角數據修正超頻譜圖像，可以生成地形信息數據庫。 從技術角度看，干涉合成孔徑雷達的數據收集要求機載或星載平臺配備兩副天線，這兩副天線在航線方向交替工作。兩副天線相距914毫米，它們交替進行脈沖的發射和接收，產生時間略有差異的接收信號。每副接收天線形成的合成孔徑雷達圖像都與信號幅度和相位相關，幅度生成合成孔徑雷達圖像，而時間收發信號之間的相位差異，且隨信號像素的不同而變化。通過處理整幅圖像的相位差異能夠確定每像素顯示的高度，這一處理過程稱作相位展開，在相位展開過程中調整信噪比、地形仰角變化和消除雷達斑點，以增強成像精度。但確保水平和垂直方向上的絕對精度還需要利用GPS系統輔助，GPS與高質量的慣性導航系統相結合，可以進一步提高雷達天線系統的定位精度和掃描基線高度的精確性。 干涉合成孔徑雷達生成的數據文件包括地形仰角文件、經修正的雷達圖像文件以及相關文件。使用這些文件提供的數據，可使地形特征數據和分類圖像的提取自動化。分類圖像提取包括主要道路和單個建筑物的提取完全自動化，最終可使圖像映射產品以及地形仰角輪廓線、斜度、地理坐標和圖例等生成自動化。各種圖形處理、計算機視圖和神經網絡算法，用于干涉合成孔徑雷達對地形仰角圖像特征的提取，將有利于地形特征提取和圖像分類。干涉合成孔徑雷達地形仰角提取系統能夠提供經修正的合成孔徑雷達圖像，以及地形數據高度精確的地形仰角特征，從而有可能在地面把雷達和超頻譜圖像與高度精確的地形數據融合在一起，以大大增強自動化圖像分類和地形特征數據提取能力。合成孔徑雷達的應用 合成孔徑雷達技術可為地質工作者提供地形構造信息，為環境監測人員提供油汽和水文信息，為導航人員提供海洋狀況和冰障分布圖，尾軍事作戰提高偵察和目標探測信息等等。最近10年來，在軍事應用方面，合成孔徑雷達技術被廣泛用于雷達成像、先進武器系統以及查禁核擴散等。發達國家軍隊，特別是美軍已將合成孔徑雷達廣泛裝備在飛機上，用于偵察目的。合成孔徑雷達提供的信息，在平時、危機和軍事沖突期間，能夠用于各種不同的軍事目的。 在平時，合成孔徑雷達空間監視系統為建立和更新龐大的數據庫，支持全球和地區作戰計劃提供手段。通過將合成孔徑雷達圖像與傳統地圖以及3-D簡圖或數字仰角模型(DEM)融合，來支持精確成像。例如，可將合成孔徑雷達系統用于支持低級截擊，或提供詳細的海灘及海灘傾斜度信息。 數據庫可用于評估潛在敵人的軍事能力，包括軍事和民用設施的位置，以及對潛在目標的分析。數據庫數據還可以與其他情報結合，為自動檢測目標變化提供強有力的分析工具。合成孔徑雷達具有全天候監視能力，尤其能夠有規律和可靠地探測地形的變化。因此，抓住適當時機，收集精確信息為軍事進攻做好準備，這在和平時期顯得極為重要。 在危機時刻，空間系統能夠對來自危機地區的任何威脅提供先期探測。例如，經常監視機場、道路和邊境，能夠提供有關軍事部隊集結的信息。因空間合成孔徑雷達的應用，使敵方實施突襲更加困難，而己方在政治和軍事上能做出靈活及適當的反應，能夠對敵方構成某種程度的威懾，從而對緩解緊張局勢與緩和沖突提供機會。 戰時，能將合成孔徑雷達監視系統用于戰術規劃，即將其收集的戰術情報用于制定作戰計劃和打擊目標，評估打擊損傷程度，以確定后續行動，例如，在科索沃，美軍的機載超寬帶合成孔徑雷達系統利用發射速度極快的能量脈沖，能夠非常精確地探測小型塑料地雷。 與其他地雷相比，合成孔徑雷達在較低的頻段上選擇工作頻率，能夠在一定程度對上穿透樹葉和偽裝物，并可從現場提取不易察覺信息，如合成孔徑雷達監視艦艇尾流確定其速度和航向，能夠觀察較小的艦只，從而能夠探測戰時對方的活動。這種雷達還能探測土層結構的變化，以及探測在沙漠地區其他傳感器不易發現的車轍，有利于識別軍事設營的位置。 總之，合成孔徑雷達能對軍事指揮員提供實時信息，能夠不分白天黑夜對軍事行動提供全天候支持。因此，無論在平時或戰時，合成孔徑雷達都扮演極為重要的角色。 。