一种高方位分辨率的相干成象雷达。可分为侧视、斜视、多普勒锐化和聚束测绘等工作方式。利用合成的天线技术获取良好的方位分辨率，利用脉冲压缩技术获取良好的距离分辨率。
它的基本原理是把很多小天线单元叠加在一起，构成一个长长的天线。
由于雷达天线大小和分辨率高低成正比关系，所以天线一般做得很大，有的达10米长。于是，人们研制出了合成孔径雷达，它利用电子扫描的方式来代替机械式的天线单元辐射，让小天线也能起到大天线的作用。
合成孔径雷达的特点是分辨率高，能全天候工作，能有效地穿透某些掩盖物和识别伪装。
合成孔径雷达是一种新型侦察遥感设备，在空中、空间侦察与监视方面有广泛的应用。机载侦察雷达主要使用合成孔径雷达，如美国的E－8C战场监视飞机、TR－1A高空战术侦察机、和U－2R战略侦察机等均装有合成孔径雷达。“长曲棍球”雷达成像侦察卫星也装有这种雷达。
普通雷达只能发现金属物体反射的电磁波，为什么合成孔径雷达却具有“透视”功能呢？这还要从它所使用的电磁波频谱说起。合成孔径雷达使用的是13厘米～30厘米的微波波段，由于微波比可见光和红外辐射穿透能力更强，所以通常用来探测云雾笼罩着的目标，以及深埋于地下或积雪下的物体。
用合成孔径雷达探测不含水分的土壤时，可穿透30米的地层探测到深埋在地下的物体。
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合成孔径雷达与微波成像 微波成像属于遥感技术的一种，利用雷达等对地面目标进行扫描，通过计算回波特性来得到地面目标的物理特性，能够实现这种功能的雷达叫做合成孔径雷达（SAR）。合成孔径雷达在军事上的最大作用就是可以全天候监控地面目标，可用于侦查、导航、精确打击等多种任务。目前先进的飞机雷达均有合成孔径能力，很多作战飞机也装备了SAR吊舱，从而具备精确打击能力。近年来还发展出了专门的SAR飞机，例如美国空军的E-8“联合星”空中指挥机，就拥有强大的合成孔径能力，可指挥作战飞机对预定地面目标进行打击。
合成孔径雷达 全天候透视世界的千里眼 雷达进行地面测绘的最简单的方法称作实波束地图测绘，广泛用在战斗机雷达上。这种测绘方式利用小型雷达天线的主波束扫描飞机前方的地形，所测绘出的飞机前方的地形图显示在下视显示器上。实波束测绘存在的问题是：雷达天线提供的分辨率较低；对于直经约400毫米的典型机载雷达而言，天线波束宽度约4°，这种波束的方位分辨率取决于雷达作用距离的远近，最好的不过几百米，最差为几公里。
这种雷达波束产生的原始图像限制了雷达进行地面测绘的有效性，尽管作为导航辅助是有效的，但不能显示单个目标。为了解决雷达波束测绘的有效性，合成孔径雷达技术便应运而生。 高分辨率成像 环境监测、地区资源测绘和军事行动需要高分辨率广域成像，一般雷达在恶劣天气下，必须多次成像才能采集到图像。
合成孔径雷达系统利用雷达信号的长距离传播特征和现代数字电子技术处理复杂的信息，能够生成高分率的图像。合成孔径雷达的工作原理很复杂，本文避其复杂性，简要地谈谈合成孔径雷达的基本工作方式。 首先从机载合成孔径雷达谈起。如题图所示，机载合成孔径雷达成像的方向与飞机的飞行速度方向正交，它一般生成两维图像。
其中的一维称为作用距离或航迹，它是雷达到目标的“视距”距离。在这一点上，合成孔径雷达与大多数其他工作方式的雷达相似，作用距离由精确测量来自目标的雷达回波脉冲的传输时间来确定。在最简单的合成孔径雷达中，作用距离分辨率由发射脉冲的宽度决定，即脉冲越窄，测得的距离精度越高。
另一维称作方位，它与作用距离正交。方位维能使合成孔径雷达获得不同于其他雷达的相对精确的方位分辨率。为了获得精确的方位分辨率，需要将所发射和接收的能量聚焦成锐波束，用波束锐度界定方位分辨率。由于雷达频率比光系统低，即使是获得中等的分辨率，天线的直径也需要达到几百米，远大于机载平台所能够乘载的天线尺寸，雷达探测目标的距离和分辨率因此受到限制。
但是合成孔径雷达解决了上述问题，利用雷达与目标的相对运动，把雷达在不同位置接收到的目标回波信号进行相干处理，可以使小孔径天线起到大孔径天线的效果，这也是合成孔径的含义，采用这种技术的雷达因此而被称为合成孔径雷达。合成孔径雷达利用雷达的多普勒效应工作，坐过火车的人都会有这样一种体验，两列火车交会时，听到对面来的车的汽笛声，其音调会随着火车驶近而提高，远去而降低，即声波的频率发生变化。
雷达波也具有相同的特性，当雷达发射一固定频率的脉冲波对空目标扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为“多普勒频率”。航线沿途目标的位置决定其回波的多普勒频率，即飞机前头的目标生成正的多普勒偏移，飞机后头的目标生成负的多普勒偏移。
当飞机飞行一定距离(合成孔径大小)时，回波被分解成若干多普勒频率，合成孔径雷达通过处理多普勒偏移就可以获得精确的目标方位分辨率。。 将合成孔径雷达用于侦察，雷达天线常常指向飞机航线的右侧。假如飞机在约300米的作用距离上，以1100公里/时的速度飞行，把在此期间接收到的雷达回波加以综合，合成孔径雷达将达到直径为300米的天线的分辨率。
由于飞机飞行航线欠精确，300米的天线分辨率实际上会达不到，但是能达到200米的天线分辨率，能产生约0。01°的波束宽度。 如果用于合成孔径雷达的天线不指向航线的右侧，而是指向90°方向和航线方向之间的中间角，合成孔径雷达技术仍将提供有利于地面测绘的较高的分辨率。
由于合成孔径雷达技术依赖于地面目标相对于飞机的径向速度，其分辨率会随着天线指向朝飞行方向靠近而下降。解决这个问题的办法一般是采用多普勒波束锐化 (DBS)方式和低的相干脉冲重复频率(用于多普勒波束锐化)雷达方式。但是当天线指向接近飞机航迹时，飞机相对地面速度并无明显变化，多普勒偏移不明显，因此多普勒波束锐化只有在偏离飞机速度矢量15°-60°之间才有效。
至于航天器上的雷达成像则是把合成孔径雷达装在卫星上，雷达波束指向与卫星速度矢量方向成正交。合成孔径雷达利用卫星飞行运动，在规定的时间内把较短的天线发射和接收的信号加以相干组合，形成有效的物理长天线，通过发射和接收射频脉冲信号来检测和处理目标反射的信号。
处理过程是通过几个子孔径完成的，每个子孔径只包含真实目标波束的一部分，最终形成的图像就是这些信号的相干总和。 在每个雷达脉冲内进行调频，可以提高航迹分辨率。在现场收集雷达回波时，可以对其进行压缩，压缩的方式是将回波与发射信号的重复脉冲相关。
地面波束的宽度界定雷达波束覆盖面积的宽度，调整航线波束的角度界定卫星通过时雷达能够覆盖的区域。当进行严密侦察时，雷达波束能够窄到几公里，获得极好的分辨率，而雷达波束展宽时，可用分辨率较低的方式进行广域监视，搜寻特殊目标。另外通过调整雷达波束使其一直对准选定的目标区，能够进一步增强雷达的分辨率。
装有合成孔径雷达的卫星一般运行在500－2000公里的高度上，雷达波束照射卫星轨道附近的地面。当卫星通过时，合成孔径雷达发射覆盖地面的波束，其角度一般介于20°至70°之间。雷达波束覆盖面积的参数可以选择，使其在广域覆盖和精确分辨率之间达到综合平衡。
干涉合成孔径雷达 干涉合成孔径雷达与普通合成孔径雷达所不同的是，其数据可生成经过修正的合成孔径雷达图像，修正图像的绝对地理精度为3米或小于3米。这种雷达能够在广阔的地域迅速收集数据，通过利用获得的地形仰角数据修正超频谱图像，可以生成地形信息数据库。
从技术角度看，干涉合成孔径雷达的数据收集要求机载或星载平台配备两副天线，这两副天线在航线方向交替工作。两副天线相距914毫米，它们交替进行脉冲的发射和接收，产生时间略有差异的接收信号。每副接收天线形成的合成孔径雷达图像都与信号幅度和相位相关，幅度生成合成孔径雷达图像，而时间收发信号之间的相位差异，且随信号像素的不同而变化。
通过处理整幅图像的相位差异能够确定每像素显示的高度，这一处理过程称作相位展开，在相位展开过程中调整信噪比、地形仰角变化和消除雷达斑点，以增强成像精度。但确保水平和垂直方向上的绝对精度还需要利用GPS系统辅助，GPS与高质量的惯性导航系统相结合，可以进一步提高雷达天线系统的定位精度和扫描基线高度的精确性。
干涉合成孔径雷达生成的数据文件包括地形仰角文件、经修正的雷达图像文件以及相关文件。使用这些文件提供的数据，可使地形特征数据和分类图像的提取自动化。分类图像提取包括主要道路和单个建筑物的提取完全自动化，最终可使图像映射产品以及地形仰角轮廓线、斜度、地理坐标和图例等生成自动化。
各种图形处理、计算机视图和神经网络算法，用于干涉合成孔径雷达对地形仰角图像特征的提取，将有利于地形特征提取和图像分类。干涉合成孔径雷达地形仰角提取系统能够提供经修正的合成孔径雷达图像，以及地形数据高度精确的地形仰角特征，从而有可能在地面把雷达和超频谱图像与高度精确的地形数据融合在一起，以大大增强自动化图像分类和地形特征数据提取能力。
合成孔径雷达的应用 合成孔径雷达技术可为地质工作者提供地形构造信息，为环境监测人员提供油汽和水文信息，为导航人员提供海洋状况和冰障分布图，尾军事作战提高侦察和目标探测信息等等。最近10年来，在军事应用方面，合成孔径雷达技术被广泛用于雷达成像、先进武器系统以及查禁核扩散等。
发达国家军队，特别是美军已将合成孔径雷达广泛装备在飞机上，用于侦察目的。合成孔径雷达提供的信息，在平时、危机和军事冲突期间，能够用于各种不同的军事目的。 在平时，合成孔径雷达空间监视系统为建立和更新庞大的数据库，支持全球和地区作战计划提供手段。
通过将合成孔径雷达图像与传统地图以及3-D简图或数字仰角模型(DEM)融合，来支持精确成像。例如，可将合成孔径雷达系统用于支持低级截击，或提供详细的海滩及海滩倾斜度信息。 数据库可用于评估潜在敌人的军事能力，包括军事和民用设施的位置，以及对潜在目标的分析。
数据库数据还可以与其他情报结合，为自动检测目标变化提供强有力的分析工具。合成孔径雷达具有全天候监视能力，尤其能够有规律和可靠地探测地形的变化。因此，抓住适当时机，收集精确信息为军事进攻做好准备，这在和平时期显得极为重要。 在危机时刻，空间系统能够对来自危机地区的任何威胁提供先期探测。
例如，经常监视机场、道路和边境，能够提供有关军事部队集结的信息。因空间合成孔径雷达的应用，使敌方实施突袭更加困难，而己方在政治和军事上能做出灵活及适当的反应，能够对敌方构成某种程度的威慑，从而对缓解紧张局势与缓和冲突提供机会。 战时，能将合成孔径雷达监视系统用于战术规划，即将其收集的战术情报用于制定作战计划和打击目标，评估打击损伤程度，以确定后续行动，例如，在科索沃，美军的机载超宽带合成孔径雷达系统利用发射速度极快的能量脉冲，能够非常精确地探测小型塑料地雷。
与其他地雷相比，合成孔径雷达在较低的频段上选择工作频率，能够在一定程度对上穿透树叶和伪装物，并可从现场提取不易察觉信息，如合成孔径雷达监视舰艇尾流确定其速度和航向，能够观察较小的舰只，从而能够探测战时对方的活动。这种雷达还能探测土层结构的变化，以及探测在沙漠地区其他传感器不易发现的车辙，有利于识别军事设营的位置。
总之，合成孔径雷达能对军事指挥员提供实时信息，能够不分白天黑夜对军事行动提供全天候支持。因此，无论在平时或战时，合成孔径雷达都扮演极为重要的角色。 。
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