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(dá)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(dá)（Synthetic Aperture Radar, SAR）是一種主動(dòng)式微波成像傳感器，具有全天時(shí)、全天候、高分辨率（數(shù)十米至數(shù)米）對(duì)海探測(cè)的特點(diǎn)，可提供海洋及沿岸地區(qū)的海面風(fēng)場(chǎng)、海表流場(chǎng)、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?jī)r(jià)值。

關(guān)鍵詞：合成孔徑雷達(dá);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(jī)、衛(wèi)星和航天飛機(jī)等平臺(tái)，其所具有的全天候、全天時(shí)和高分辨率對(duì)海觀測(cè)的優(yōu)勢(shì)在海洋預(yù)報(bào)、資源勘探、災(zāi)害評(píng)估和軍事偵察等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，是當(dāng)今國(guó)際發(fā)展最為迅猛的遙感觀測(cè)技術(shù)之一。

1　星載SAR國(guó)外研究現(xiàn)狀

1978年，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）成功發(fā)射了第一顆攜帶合成孔徑雷達(dá)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(cè)全球海洋表面狀況與監(jiān)測(cè)海洋動(dòng)態(tài)的試驗(yàn)性衛(wèi)星，雖然只接收到約42個(gè)小時(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但向世界展示了利用微波傳感器進(jìn)行海洋監(jiān)測(cè)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(guó)NASA又陸續(xù)研制了搭載于航天飛機(jī)平臺(tái)的SIR-A（1981）、SIR-B（1984）和SIR-C/X-SAR （1994）執(zhí)行短期觀測(cè)任務(wù)。此后，前蘇聯(lián)、歐空局、日本、俄羅斯和以色列等國(guó)家也相繼研制出了本國(guó)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(dá)經(jīng)過多年的發(fā)展，其技術(shù)也在不斷升級(jí)，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(dòng)SAR在海洋環(huán)境探測(cè)領(lǐng)域逐漸進(jìn)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(shí)最復(fù)雜的地表環(huán)境探測(cè)衛(wèi)星，其采用的先進(jìn)的微波遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)全球海域的連續(xù)化觀測(cè)，相比于光學(xué)遙感衛(wèi)星具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

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(zhǎng)5.6厘米，具有多極化、可變觀測(cè)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(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

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

3　結(jié)論

近年來(lái)，隨著星載合成孔徑雷達(dá)研究工作不斷取得顯著的成果，人們?cè)絹?lái)越重視星載合成孔徑雷達(dá)的相關(guān)研究。本文詳細(xì)介紹了星載SAR近年來(lái)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，為推動(dòng)我國(guó)星載合成孔徑雷達(dá)發(fā)展提供參考。

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中圖分類號(hào)：P732.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介

程玉鑫（1990-），男，黑龍江雞西人，碩士研究生，研究方向?yàn)楹Ｑ筮b感

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（批準(zhǔn)號(hào)：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