微波遥感讲课演示文稿-08-2讲解

1、微波遥感微波遥感 MICROWAVE REMOTE SENSING PART II 辐射计原理辐射计原理 辐射功率的温度表达式辐射功率的温度表达式 瑞利瑞利金斯公式金斯公式 在频带在频带 f 内积分内积分 辐射源有效面积为辐射源有效面积为A t 与有效面积为与有效面积为A r 的无损接收天线的距离为的无损接收天线的距离为R 设设A t 与与A r 的最大方向系数所在方向相反的最大方向系数所在方向相反 距离距离R足够大足够大 可以认为可以认为 辐射功率密度辐射功率密度S t 在立体角在立体角 r 范围内是一个常数范围内是一个常数 那么天线所接收的功率为那么天线所接收的功率为 P = S t A

2、r 辐射功率密度为辐射功率密度为S t 在半径为在半径为R的辐射球面单元的辐射球面单元dA 上的辐射功率为上的辐射功率为 P A = S t dA = S t R 2 d 则辐射强度则辐射强度 F t = P A /d = S t R 2 用辐射强度表示天线所接收的功率，有用辐射强度表示天线所接收的功率，有 P = F t A r /R 2 ( F t = S t R 2 ) 具有有效面积具有有效面积A t 的辐射源的辐射源 可以作为具有辐射方向图可以作为具有辐射方向图F t (,)的点源的点源 辐射强度辐射强度F t也即辐射方向图也即辐射方向图 在在r范围内范围内 按前述假设按前述假设F t

3、 (,)为一个常量为一个常量 为描述非相干辐射的具有一定分布的物质为描述非相干辐射的具有一定分布的物质 如某一种地物或天空如某一种地物或天空 可以给出下述辐射亮度定义可以给出下述辐射亮度定义 B = F t / A t 用辐射亮度来表示天线接收的功率，有用辐射亮度来表示天线接收的功率，有 P = B A r A t /R 2 (P = F t A r /R 2 B = F t / A t ) 具有有效辐射面积具有有效辐射面积A t的辐射源的辐射源 相对于天线中心所具有的立体角为相对于天线中心所具有的立体角为 t = A t / R 2 ( A t = R 2 d t ) 那么有那么有 P =

4、B A r t 天线所接收的具有辐射亮度分布天线所接收的具有辐射亮度分布B (,)的的 分布型辐射源在天线坐标系中分布型辐射源在天线坐标系中(,)方向上方向上 d范围内的微分功率为范围内的微分功率为 dP = A r B (,) F n (,) d ( P = B A r t ) 如果天线接收的信号频率范围为如果天线接收的信号频率范围为f, f+f 定义定义 B f (,) 为频率带中，单位带宽的辐射亮度为频率带中，单位带宽的辐射亮度 则天线所接收到的总功率可以表示为则天线所接收到的总功率可以表示为 P = A r f f+ f 4 B f (,) F n (,) ddf P = A r f

5、f+ f 4 B f (,) F n (,) ddf 这里是整个这里是整个4球面度上的辐射，球面度上的辐射， 实际上天线往往只接收到上述总功率的实际上天线往往只接收到上述总功率的 一半，即一半，即 P = (1 / 2) A r f f+ f 4 B f (,) F n (,) ddf 若这里若这里f为为 1 Hz带宽，则带宽，则 P = f f+ f P f df ( P = (1 / 2) A r f f+ f 4 B f (,) F n (,) ddf ) 其中其中 P f = (1 / 2) A r 4 B f (,) F n (,) d P f称为谱功率称为谱功率 上式中的积分部分称

6、为辐射源的谱通量密度上式中的积分部分称为辐射源的谱通量密度S f S f = 4 B f (,) F n (,) d 若将一个无损天线置于一个具有恒定温度的黑体箱内，若将一个无损天线置于一个具有恒定温度的黑体箱内， 根据上式和瑞利根据上式和瑞利金斯公式，金斯公式， 天线所接收的黑体辐射功率为天线所接收的黑体辐射功率为 P bb = ( 1/2 ) A r f f+ f 4 (2 KT /2 )F n (,) ddf ( P = (1 / 2) A r f f+ f 4 B f (,) F n (,) ddf ) 假设天线接收功率限于一窄带假设天线接收功率限于一窄带f内，内， 认为认为B f 近

7、似为一个常数，近似为一个常数， 则则 P bb = KTf(A r / 2 ) 4 F n (,) d ( P bb = ( 1/2 ) A r f f+ f 4 (2 KT /2 )F n (,) ddf) 天线辐射图立体角天线辐射图立体角 P = 4 F n (,) d， 且且 P = 2 / A r ，于是于是 P bb = KTf 对黑体的理解分析对黑体的理解分析 一般物体一般物体 灰体灰体 亮度温度亮度温度 物体实际辐射时的温度物体实际辐射时的温度 视在温度视在温度 （表观温度）（表观温度） 入射到天线的辐射能量所表现出的温度入射到天线的辐射能量所表现出的温度 航天和航空微波遥感平台

8、航天和航空微波遥感平台 美国海军研究实验室 A.H.Taylor等人 1922年研制雷达 1923年研制脉冲雷达 1934年第一次尝试用 脉冲雷达检测目标 工作频率为60MHz 早期的成像雷达在阴极射线管上显示图像 50年代研制出侧视机载雷达SLAR 阴极射线管上显示图像 胶片记录 1965年到1966年，美国 利用SLAR获得了大约五十万平方公里的图像 天线15m长， 可以得到分辨力较高的图像 1952年Wiley研制出一种“多普勒波束锐化”系统 1961 年美国密执安大学和一些公司的研究成果 新型的成像雷达合成孔径雷达问世 只须较小的天线就可以获得很高分辨力的图像 使具有较好分辨力的航天成

9、像雷达有可能实现 此间，法、英和前苏联也开展了类似的研究工作 SLAR最初用于地质研究 1967年美国和巴拿马政府在多云山地的测绘计划 第一次利用雷达图像 所采用的系统是西屋公司的真实孔径雷达AN/APQ-97 1969 年该系统成为商品，广泛应用于世界各地 不久，合成孔径雷达GEMS也开始投放市场 七十年代，美国密执安环境研究所和喷气推进实验室 研制出1.25 GHz和 9 GHz 的合成孔径雷达系统 具有多极化的功能 1946年迪克提出第一个实用开关式的辐射计 辐射计都是在迪克式辐射计基础上改进发展起来 现已研制出 噪声注入控制零平衡反馈辐射计 双参考温度自动增益控制辐射计 和成像辐射计

10、单频段的辐射计已发展为有两频段以上的多频段辐射计 天线从一般固定的抛物面天线 发展到先进的扫描式相控阵天线 温度分辨力已从最初的数K提高到0.02K 1967年美国第一次 用双频道微波辐射计测量金星表面温度 微波传感器开始用于空间遥感 在美国、前苏联等发射的宇宙飞行器和气象卫星上 不断地进行了利用微波传感器的尝试 1968年前苏联发射“宇宙243”卫星 第一次用微波辐射计进行对地球的微波遥感 1972年以后 美国相继发射“雨云”气象卫星系列 “天空试验室”和“海洋卫星A”等 进行了一系列空间微波遥感试验 特别是1978年 “雨云7”卫星和“海洋卫星A”发射成功 标志着微波遥感技术进入了一个新的

11、阶段 1978年到年到1998年年 国际上共国际上共5个型号个型号6颗对地观测民用星载雷达卫星颗对地观测民用星载雷达卫星 美国的美国的Seasat(海洋卫星海洋卫星) 前苏联的前苏联的Almaz(金刚石金刚石)卫星卫星 日本的日本的JERS(地球资源卫星地球资源卫星) 欧洲空间局的欧洲空间局的ERS(欧洲遥感卫星欧洲遥感卫星)1号和号和2号号 加拿大的加拿大的Radarsat(雷达卫星雷达卫星) 此外，一颗测雨雷达卫星此外，一颗测雨雷达卫星 海洋卫星雷达海洋卫星雷达 美国美国NASA于于1978年年6月月28日发射日发射 装载了一个微波雷达装载了一个微波雷达(L波段波段)，一个微波辐射计，一个

12、微波辐射计 和一个可见光近红外辐射计和一个可见光近红外辐射计 运行轨道近圆形，轨道平面与赤道平面交角运行轨道近圆形，轨道平面与赤道平面交角108 每天绕地球每天绕地球14圈，飞行高度圈，飞行高度800km 仅运行了仅运行了105天天(因电路短路因电路短路) 金刚石卫星雷达金刚石卫星雷达 ALMAZ1(金刚石金刚石1号号)卫星卫星 由前苏联于由前苏联于1991年年3月月31日发射上天日发射上天 用于对地观测的一颗卫星用于对地观测的一颗卫星 第一颗第一颗S波段星载波段星载SAR系统系统 由于故障原因，由于故障原因，10个月后卫星终止工作个月后卫星终止工作 日本地球资源卫星雷达日本地球资源卫星雷达

13、1992年年2月月11日日 地球资源卫星地球资源卫星1号号(JERS1) 星上装载光学传感器和合成孔径雷达星上装载光学传感器和合成孔径雷达 L波段波段 H H极化雷达极化雷达 与太阳同步的轨道与太阳同步的轨道 高度为高度为568km 轨道倾角为轨道倾角为97.7 每天绕地球运行每天绕地球运行15圈圈 欧洲遥感卫星雷达欧洲遥感卫星雷达 ERS1 1991年年7月月16日发射升空日发射升空 C C波段波段 VVVV极化雷达极化雷达 主要应用目的是：主要应用目的是： 研究海洋环流、洋流、潮汐及内波传播研究海洋环流、洋流、潮汐及内波传播 了解全球风与波浪的关系了解全球风与波浪的关系 分析极地冰盖及海冰

14、分析极地冰盖及海冰 探测海底地形并监测海面温度探测海底地形并监测海面温度 进行包括地质、农业、森林、进行包括地质、农业、森林、 冰川在内的陆地应用研究冰川在内的陆地应用研究 1995年，年，ERS-2 SAR发射上天发射上天 两个卫星可以两个卫星可以1天或天或8天的时间间隔对给定地区成像天的时间间隔对给定地区成像 加拿大雷达卫星加拿大雷达卫星(Radarsat) C C波段波段 VVVV极化雷达极化雷达 提供冰情和海况信息提供冰情和海况信息 勘测可再生资源勘测可再生资源(如农业和林业如农业和林业)和不可再生资源和不可再生资源(如地质如地质) 监视加拿大沿海有海冰和冰山的水域监视加拿大沿海有海冰

15、和冰山的水域 监测和支援沿海和近海水域内的人类活动监测和支援沿海和近海水域内的人类活动 对森林资源进行一年一度的调查对森林资源进行一年一度的调查 连续监测加拿大和其它国家农业地区的作物长势连续监测加拿大和其它国家农业地区的作物长势 用雷达立体像对测绘全球以供地质勘探和制图应用用雷达立体像对测绘全球以供地质勘探和制图应用 RADARSAT五种工作模式五种工作模式 不同入射角范围不同入射角范围 信号补偿信号补偿 不同照射带不同照射带 不同的范围要求不同的范围要求 不同分辨率不同分辨率 不同的应用要求不同的应用要求 1 1 标准波束，入射角标准波束，入射角20204949， 成像宽度为成像宽度为10

16、0100KmKm， 距离及方位分辨率为距离及方位分辨率为2828m m15m;15m; 2 2 宽辐射波束，入射角宽辐射波束，入射角20204040， 成像宽度为成像宽度为150150Km, Km, 分辨率为分辨率为2828m m35m;35m; 3 3 高分辨率波束，入射角高分辨率波束，入射角37374949， 成像宽度为成像宽度为4545KmKm， 分辨率为分辨率为1010m m10m;10m; 4 4 扫描雷达波束，入射角扫描雷达波束，入射角20204949， 成像宽度为成像宽度为300300KmKm， 分辨率为分辨率为5050m m50m, 50m, 或或100100m m100m;1

17、00m; 5 5 试验波束，入射角试验波束，入射角49495959， 成像宽度为成像宽度为7575KmKm， 分辨率为分辨率为2828m m30m30m。 与已有的星载与已有的星载SAR系统比较系统比较RADARSAT有如下特点有如下特点: 1 具有具有45，75，100，150，300和和500km 六种不同宽度成像能力。六种不同宽度成像能力。 2 分别为分别为11.6, 17.3，30.0 MHz 的调频带宽，的调频带宽， 使使成像成像分辨率可调。分辨率可调。 3 复盖全球周期短，复盖全球周期短， 每天可复盖北纬每天可复盖北纬73至北极全部地区。至北极全部地区。 3天可复盖加拿大及北欧地区

18、，天可复盖加拿大及北欧地区，24天可复盖全球。天可复盖全球。 赤道卫星测雨雷达赤道卫星测雨雷达 赤道地区降雨测量计划赤道地区降雨测量计划(TRMM)卫星测雨雷达卫星测雨雷达(PR) 空间测雨的第一颗雷达卫星空间测雨的第一颗雷达卫星 美国和日本联合进行美国和日本联合进行 为期三年为期三年 研究占全球降雨研究占全球降雨34的赤道及近赤道地区的降雨分布的赤道及近赤道地区的降雨分布 分析全球变化分析全球变化 以加强对全球能量和水循环的理解以加强对全球能量和水循环的理解 分析世界降雨对陆地、海洋、分析世界降雨对陆地、海洋、 以及大气地球物理运动的作用以及大气地球物理运动的作用 以利于环境保护以利于环境保

19、护 以以5 5 的间隔的间隔 计算北纬计算北纬37 和南纬和南纬37 之间地区的月平均降雨量之间地区的月平均降雨量 TRMM卫星于卫星于1997年年11月月28日日 在日本在日本Tanegashima空间中心发射空间中心发射 35倾角倾角 圆形轨道圆形轨道 高程高程350km 五个传感器：五个传感器： 测雨雷达测雨雷达(PR)，微波成像计微波成像计(TMI)， 可视红外扫描仪可视红外扫描仪(VIRS)，闪电成像传感器闪电成像传感器(LIS) 和云地辐射能量测量系统和云地辐射能量测量系统(CERES)。 其中其中 TMI是一个多波段微波辐射计，是一个多波段微波辐射计， 有有5个工作频率，个工作频

20、率， 9个数据通道个数据通道(两种极化状态两种极化状态)， 可以测量积分列降雨成分的可以测量积分列降雨成分的 实际分布、强度及降雨类型；实际分布、强度及降雨类型； VIRS有有5个数据通道，个数据通道， 提供高分辨率的云覆盖类型及提供高分辨率的云覆盖类型及 顶部温度方面的高分辨率信息。顶部温度方面的高分辨率信息。 PR工作频率为工作频率为138GHz ( K, 2.17cm )， 天线为槽状波导阵列，天线孔径为天线为槽状波导阵列，天线孔径为2.1m* 2.1m， 飞行向空间分辨率飞行向空间分辨率4.3km，距离向分辨率为距离向分辨率为250m， 距离向扫描宽度为距离向扫描宽度为220km， 扫

21、描间隔扫描间隔0.71，即每，即每0.6秒扫描一次。秒扫描一次。 垂直观察范围为地面至地面以上垂直观察范围为地面至地面以上15km。 PR最小可探测降雨速度为最小可探测降雨速度为07mm/h。 航天飞机雷达系统航天飞机雷达系统 1981年发射航天飞机成像雷达年发射航天飞机成像雷达1号号(SIR-A) 已发射了航天飞机成像雷达已发射了航天飞机成像雷达2号号(SIR-B)和和 3号号(SIR-CX-SAR)， 2000年年2月月 为期为期11天的航天飞机雷达地形测图计划天的航天飞机雷达地形测图计划(SRTM)。 1984 年年10月月5日日 SIR-B搭载在挑战者号航天飞机升空入轨搭载在挑战者号航

22、天飞机升空入轨 L波段波段 HH极化极化 采用数据数字处理系统采用数据数字处理系统 双带宽倾斜天线视角在双带宽倾斜天线视角在15到到60 之间变化之间变化 变化视角能提供观测期间变化视角能提供观测期间 连续几天对特殊目标的多入射角图像。连续几天对特殊目标的多入射角图像。 ( SIR-A对地观测使用固定视角对地观测使用固定视角47 成像成像 数据采用光学记录方式和处理数据采用光学记录方式和处理 ) 标称圆轨道，交角为标称圆轨道，交角为57，前，前20轨平均高度为轨平均高度为360km， 2129轨为轨为235km，8.3天飞行期间为天飞行期间为225km。 SIRCXSAR系统系统 SIR-C成

23、像雷达系统成像雷达系统 SIRA和和SIR B之后之后 美国美国NASA的第三个装载在航天飞机上的雷达系统的第三个装载在航天飞机上的雷达系统 在同一个航天飞机上的还有德国空间局在同一个航天飞机上的还有德国空间局(DRL) 和意大利空间局和意大利空间局(SAI)研制的研制的X-SAR系统系统 这两个系统又统称为这两个系统又统称为SIR-CX-SAR系统系统 SIRCX SAR为空间雷达实验室为空间雷达实验室(SRL)的一部分的一部分 它搭载在奋进号航天飞机上它搭载在奋进号航天飞机上 于于1994年年4月和月和10月开展了两个为期月开展了两个为期10天的成像飞行天的成像飞行 SIR-CX-SAR有

24、三个工作波段：有三个工作波段： L波段波段(波长波长24cm)，C波段波段(波长波长6cm)，X波段波段(波长波长3cm) 其中，其中， L和和C波段均有波段均有4种极化方式种极化方式(HH， HV，VH，VV) X波段波段SAR为为VV极化方式极化方式 俯角在俯角在15 55 范围内可变范围内可变 该系统还能提供极化测量和干涉测量的雷达数据该系统还能提供极化测量和干涉测量的雷达数据 与其它系统比较，与其它系统比较，SIR-CX-SAR有有3个显著特点：个显著特点： 运行在地球卫星轨道高度的第一部多波段成像雷达运行在地球卫星轨道高度的第一部多波段成像雷达 运行在地球卫星轨道高度的第一部高分辨率

25、运行在地球卫星轨道高度的第一部高分辨率 4种极化同时成像的雷达种极化同时成像的雷达 第一部在两个季节成像的多参数航天雷达。第一部在两个季节成像的多参数航天雷达。 机载成像雷达系统机载成像雷达系统 机载雷达系统是雷达遥感发展的基础，机载雷达系统是雷达遥感发展的基础， 也是星载雷达的试验及模拟系统，也是星载雷达的试验及模拟系统， 在雷达遥感科学的发展中起着重要的作用。在雷达遥感科学的发展中起着重要的作用。 由于由于20世纪世纪60年代末至年代末至70年代中期年代中期 机载机载SAR的蓬勃发展，的蓬勃发展， 使使Seasat SAR，SIRA，SIRB等成为可能，等成为可能， 并进而形成并进而形成9

26、0年代星载年代星载SAR遥感的高潮。遥感的高潮。 因此，机载雷达遥感的重要性至少体现在两个方面：因此，机载雷达遥感的重要性至少体现在两个方面： 机载机载SAR遥感本身具有不可替代的作用；遥感本身具有不可替代的作用； 它是发展星载它是发展星载SAR必不可少的试验平台。必不可少的试验平台。 中国机载雷达系统中国机载雷达系统 我国十分重视雷达遥感技术的发展我国十分重视雷达遥感技术的发展 2020世纪世纪7070年代后期年代后期 中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所 开始研制机载合成孔径雷达开始研制机载合成孔径雷达 “六五六五”计划期间计划期间 研制成功单通道、单侧视方向研制成功单通道、单侧视

27、方向X X波段波段SARSAR “七五七五”期间期间 研制成功了多测绘通道、多极化研制成功了多测绘通道、多极化SARSAR系统系统 1 1CASCASSARSAR系统系统 研制工作从研制工作从19771977年正式开始，年正式开始， 其发展过程可分为三个阶段其发展过程可分为三个阶段 1) 1) SARSAR原理实验系统原理实验系统 SARSAR原理实验系统是一个最基本的雷达系统原理实验系统是一个最基本的雷达系统 工作频率为工作频率为X X波段波段 脉冲重复频率为脉冲重复频率为10001000HzHz 脉冲宽度为脉冲宽度为1.21.2mm 脉冲峰值功率为脉冲峰值功率为1 1kWkW 系统安装在苏

28、制系统安装在苏制TY4轰炸机上轰炸机上 航高航高60007000m 航速航速450kmh 测绘带宽测绘带宽9km 最大作用距离最大作用距离24km 由于没有采用脉冲压缩技术，距离向分辨率为由于没有采用脉冲压缩技术，距离向分辨率为180m。 方位向采用合成孔径技术，分辨率为方位向采用合成孔径技术，分辨率为30m。 2)单测绘通道单测绘通道SAR系统系统 1983年研制成功年研制成功 采用表面声波器件进行脉冲展宽和压缩采用表面声波器件进行脉冲展宽和压缩 3)多测绘通道多极化多测绘通道多极化SAR系统系统 1987年系统年系统(正式命名为正式命名为CASSAR)研制成功。研制成功。 工作模式即 作用

29、距离 或通道 系统的主要特点有：系统的主要特点有： 能适应多种型号的载机能适应多种型号的载机 既能装载在喷气式飞机上作高空飞行，既能装载在喷气式飞机上作高空飞行， 又能装在螺旋桨飞机上开展中、低空作业：又能装在螺旋桨飞机上开展中、低空作业： 天线波束俯视角可变；天线波束俯视角可变； 采用多极化成像技术，采用多极化成像技术， 获得获得HH、HV、VH、VV四种极化图像；四种极化图像； 采用多测绘通道成像技术，采用多测绘通道成像技术， 总的测绘宽度达总的测绘宽度达35km； 既可以左侧视，又可以右侧视；既可以左侧视，又可以右侧视； 具有实时对地数据传输功能。具有实时对地数据传输功能。 “九五九五”

30、期间期间 研制发展了我国第一部研制发展了我国第一部L波段成像雷达系统波段成像雷达系统 并在此基础上开展研制我国星载雷达系统的工作并在此基础上开展研制我国星载雷达系统的工作 这一成果不仅为我国提供了实用的雷达对地观测技术这一成果不仅为我国提供了实用的雷达对地观测技术 也为我国星载也为我国星载SAR的发展奠定了重要的技术基础的发展奠定了重要的技术基础 使我国跻身于国际上为数不多的使我国跻身于国际上为数不多的 几个能研制几个能研制SAR的国家行列之中的国家行列之中 2L-SAR系统系统 在国家在国家863高技术计划支持下，高技术计划支持下， 电子学研究所研制成功我国第一部电子学研究所研制成功我国第一

31、部L波段雷达系统。波段雷达系统。 是我国继是我国继x波段机载合成孔径雷达研制成功之后，波段机载合成孔径雷达研制成功之后， 为配合星载为配合星载SAR研究及其运行后的使用研究及其运行后的使用 而自主开发研制的另一套实用机载成像雷达系统。而自主开发研制的另一套实用机载成像雷达系统。 L-SAR系统主要技术指标如下系统主要技术指标如下 奖状奖状型飞机型飞机 飞行高度：飞行高度：600010000m 飞行速度：飞行速度：550kmh 雷达工作参数雷达工作参数 工作波段工作波段 L波段波段 极化方式极化方式 HH、VV (地面换装天线地面换装天线) 侧视方向侧视方向 左、右左、右 (机上手动选择机上手动

32、选择) 美国机载雷达系统美国机载雷达系统 1AIRSAR系统系统 1986年，年，NASAJPL开始研制一部机载开始研制一部机载SAR系统系统 其目的是用于其目的是用于SAR遥感领域新概念及技术的发展研究遥感领域新概念及技术的发展研究 同时还是一部实用系统同时还是一部实用系统 这部以这部以CV-990为平台的系统毁于一场大火为平台的系统毁于一场大火 此后，在此基础上于此后，在此基础上于1988年研制出一部新的年研制出一部新的 以以NASA DC-8飞机为平台称作为飞机为平台称作为AIRSAR的系统的系统 系统特征系统特征 AIRSAR 三个波段同时工作：三个波段同时工作： C波段波段(5.6c

33、m) L波段波段(25cm) 和和 P波段波段(68cm) 有三个工作模式：有三个工作模式： 极化模式极化模式(POLSAR)， 交叉轨道干涉测量交叉轨道干涉测量(TOPSAR或或XTI)模式模式 及方位向干涉测量及方位向干涉测量 ( Along Track Interferometric SAR ) 全极化模式全极化模式 每个波长的雷达都可以发射和接收每个波长的雷达都可以发射和接收 水平和垂直极化雷达波水平和垂直极化雷达波 2Twin-OtterSAR系统系统 新墨西哥州的新墨西哥州的Sandia国家实验室研制国家实验室研制 一种多模式一种多模式SAR样机，能够工作在样机，能够工作在4个波段

34、：个波段： Ka波段波段(32.637.0GHz)，Ku波段波段(1416GHz)， X波段波段(7.5 10.2GHz)， 及及VHFUHF波段波段(125 950MHz) SAR系统以聚束模式系统以聚束模式(spotlight)和和 条带制图模式条带制图模式(stripmap) 实时生成高分辨率的雷达图像。实时生成高分辨率的雷达图像。 图像的形成是通过合成孔径的图像形成方式和图像的形成是通过合成孔径的图像形成方式和 相位梯度自动聚焦相位梯度自动聚焦(Phase gradient autofocus)算法，算法， 并通过高精度的运动测量和补偿实现的。并通过高精度的运动测量和补偿实现的。 Tw

35、in-Otter飞机为飞机为SAR系统提供了灵活的低费用平台。系统提供了灵活的低费用平台。 SAR样机设计适用性广，样机设计适用性广， 能够相当容易地改变数百个参数，能够相当容易地改变数百个参数， 以适应新的试验需要。以适应新的试验需要。 3STAR-3I系统系统 1996年年11月，月，Intemap Technologies Int 开始运行用于地形高程测量的合成孔径干涉雷达系统开始运行用于地形高程测量的合成孔径干涉雷达系统 该系统由密执安环境研究所该系统由密执安环境研究所(ERIM) 和和NASAJPL联合研制联合研制 已被用于国际上的商业制图应用项目已被用于国际上的商业制图应用项目 包

36、括地形制图、资源勘探、资源管理、包括地形制图、资源勘探、资源管理、 通讯及交通规划等领域通讯及交通规划等领域 STAR-3I系统主要采用系统主要采用X波段干涉雷达测量技术波段干涉雷达测量技术 实现了机载单程交轨干涉实现了机载单程交轨干涉SAR测量技术测量技术 4休斯休斯SAR系统系统 1996年，休斯飞机制造公司研制年，休斯飞机制造公司研制 成本低的成本低的X波段合成孔径雷达系统波段合成孔径雷达系统(HISAR) 用于进行实时的机载雷达勘测和调查用于进行实时的机载雷达勘测和调查 HISAR有从预选或操作员选择模式快速转换的能力有从预选或操作员选择模式快速转换的能力 能提供高分辨率图像和精确的地

37、面移动目标图层能提供高分辨率图像和精确的地面移动目标图层 ( Ground Moving Target Overlay) 该系统有三种工作模式：该系统有三种工作模式： 模式模式l： 24m分辨率的宽地域搜索模式分辨率的宽地域搜索模式 (wide area search mode) 60方位视角，刈幅方位视角，刈幅74km 模式模式2： 6m分辨率的条带制图模式分辨率的条带制图模式 刈幅刈幅37 km 模式模式3： 1.8 m分辨率的点模式分辨率的点模式(spot mode) 覆盖覆盖4.8km*2.8km大小的地域大小的地域 5GeoSAR系统系统 NASAJPL与加利福尼亚州资源保护局和与加

38、利福尼亚州资源保护局和 Calgis公司联合建造的机载雷达系统公司联合建造的机载雷达系统 系统由系统由P波段和波段和X波段构成波段构成 每分钟可获取每分钟可获取249km2的数据的数据 第一个能获得植被冠层下，冠层上第一个能获得植被冠层下，冠层上 和冠层之间信息的系统和冠层之间信息的系统 还具有干涉测量的能力还具有干涉测量的能力 能获得高分辨率的三维图像能获得高分辨率的三维图像 6P-3SAR系统系统 密执安环境研究所的密执安环境研究所的P-3SAR系统系统 在参数设计上与在参数设计上与AIRSAR非常相似非常相似 同样为全极化机载成像雷达系统同样为全极化机载成像雷达系统 工作在工作在 X、C

39、、L 3个波段个波段 有两种工作模式有两种工作模式 在在120MHz带宽模式下，带宽模式下， 斜距刈宽斜距刈宽4.9 km，分辨率分辨率1.2m*2.1m 在在60MHz带宽模式下，带宽模式下， 斜距刈宽斜距刈宽9.8km，2.4m * 2.4m的分辨率的分辨率 地面辐照宽度取决于入射角地面辐照宽度取决于入射角(范围范围085)大小大小 及飞机飞行高度及飞机飞行高度(3 8km) 近年来该系统重点对海冰等目标进行了飞行近年来该系统重点对海冰等目标进行了飞行 日本机载雷达系统日本机载雷达系统 CRL/NASDA SAR系统系统 日本通讯研究实验室和日本宇宙事业开发团日本通讯研究实验室和日本宇宙事

40、业开发团 在在1993年至年至1996年期间年期间 联合研制出一种新型多波段联合研制出一种新型多波段SAR系统系统 该系统装载在该系统装载在Gulfstream飞机上飞机上 飞机的飞行高度在飞机的飞行高度在6000 m12000 m 地面速度地面速度150ms250ms 1996年首次对此系统进行了飞行试验年首次对此系统进行了飞行试验 X波段的距离向和方位向分辨率波段的距离向和方位向分辨率 (经经4视处理后视处理后)均为均为 1.5 m L波段的距离向和方位向分辨率为波段的距离向和方位向分辨率为3 m 两个波段的两个波段的SAR系统都有全极化能力系统都有全极化能力 X波段波段SAR具有对地形测

41、绘的功能具有对地形测绘的功能 通过装在飞机上的两个垂直极化天线进行交轨干涉通过装在飞机上的两个垂直极化天线进行交轨干涉 测量生成在景内每个点的地形高程测量生成在景内每个点的地形高程 NEC干涉测量干涉测量SAR系统系统 NEC公司研制的公司研制的K波段重复轨道机载波段重复轨道机载INSAR系统系统 装载在装载在Cessna 208小型飞机上小型飞机上 有两个用于干涉有两个用于干涉SAR测量的天线测量的天线 重复轨道的基线距离重复轨道的基线距离32 m ， 雷达波长雷达波长3.1 cm，斜距斜距6000 m 入射角入射角60 斜距分辨率斜距分辨率5 m 加拿大加拿大 CV580SAR系统系统 加

42、拿大遥感中心拥有加拿大遥感中心拥有CV-580 SAR系统系统 兼顾科研与实用的机载成像雷达系统兼顾科研与实用的机载成像雷达系统 于于1988年投入运行年投入运行 该系统有该系统有C波段波段(5.66cm)和和X波段波段(3.24cm) 4个极化的成像能力个极化的成像能力，数字记录数字记录 数据采集有两种分辨率模式数据采集有两种分辨率模式 6m* 6m(高分辨率高分辨率)和和10m* 10m(低分辨率低分辨率) 三种工作模式三种工作模式 不同的照射宽度和成像几何：不同的照射宽度和成像几何： 天底模式天底模式(nadir mode) (视角视角0 74 模式；条带宽度模式；条带宽度22 km)

43、窄条带模式窄条带模式(narrow swath mode) (视角视角45 73 ，条带宽度，条带宽度18km) 宽条带模式宽条带模式 (视角视角45 85 ，条带宽度，条带宽度63km， 只有低分辨率只有低分辨率) 每个每个SAR有两个接收机和有两个接收机和4个极化天线，个极化天线， 能够接收同极化和交叉极化的雷达回波能够接收同极化和交叉极化的雷达回波 该系统具有先进的干涉测量和极化测量功能该系统具有先进的干涉测量和极化测量功能 德国德国ESAR系统系统 德国宇航院研制德国宇航院研制 曾参与了诸如曾参与了诸如ERS1及及 SIRCX-SAR大型星载大型星载SAR的研制的研制 用于测试最新发展

44、技术和用于测试最新发展技术和 信号处理算法的专用系统信号处理算法的专用系统 近年来，广泛地用于农业、林业、近年来，广泛地用于农业、林业、 地质、军事等领域地质、军事等领域 E-SAR是一个装载在是一个装载在Donier DO 228型型 小型飞机上的多参数雷达系统小型飞机上的多参数雷达系统 目前，该系统可工作在目前，该系统可工作在P，L，C和和X波段波段 垂直和水平极化方式可选垂直和水平极化方式可选 ESAR的研制采取分阶段研制的策略的研制采取分阶段研制的策略 1989年，公布第一张年，公布第一张C波段图像波段图像 1994年，完成年，完成P波段波段(中心频率中心频率450MHz)的研制的研制 1995年实现年实现L波段多极化的功能波段多极化的功能 1996年，添加年，添加SAR 干涉测量和极化测量的新功能干涉测量和极化测量的新功能 德国宇航院还在此基础上开发研制德国宇航院还在此基础上开发研制S波段波段SAR系统系统 丹麦丹麦 EMISAR系统系统 丹麦自丹麦自1986年起开始年起开始 研制高分辨率研制高分辨率C波段机载波段机载SAR系统系统 1993年后期具备了全极化能力年后期具备了全极化能力 1995年早期完成了年早期完成了L波段波段SAR的校准工作的校准工作 并从并从