合成孔径雷达（SAR）时代的来临
人们对合成孔径雷达(SAR)的优越性能和高分辨能力闻名已久,但是这项技术
的发展多年来一直处于高度保密状态。近年来,随着掩盖该技术真实发展的
神秘面纱逐渐被揭开, SAR已成为世界注目的焦点,
合成孔径雷达的时代已
经来临。
装备SAR的飞机包括载人侦察机, 如U-2和SR-71间谍飞机; 战斗机和轰炸机,
如F-15战斗机和F/A-18战斗轰炸机以及B-2轰炸机。美国西屋公司的AN/APG-76
多模式合成孔径雷达已经出口以色列,用于装备F-4E空中优势战斗机。无人驾
驶飞机上装备SAR的日子也为期不远了,
准备装备“掠夺者”无人驾驶飞机的
SAR已经进行了测试试验, 并且SAR将列为Tier2+高空长航时无人驾驶飞机以
及她的隐身姐妹机Tier3-的机上传感器之一。
远距离全天候高分辨力成像雷达
SAR能够提供全天候条件下的详细的地面测绘资料和图象--这种能力对于现代
侦察任务是至关重要的,也是SAR最值得推崇的优越之处。
在恶劣气候下雷达是一种合适的探测传感器,其它的传感器在这种环境下不能
很好地工作。SAR能够昼夜工作并且能够穿透尘埃、烟雾和其它一些障碍。虽
然红外(IR)传感器也能够在夜间工作,但是它同其它电光传感器一样,
不能在
严酷恶劣的气候下产生清晰的图象。
SAR具有防区外探测能力,
即可以不直接飞越某一地区而能对该地区进行地图
测绘。因此,SAR比起一般红外和电光传感器具备更远距的工作能力。另外,
与红外和电光传感器不同,SAR的分辨力与距离是无关的;
它不会随着距离的
增加而降低。在美国的综合机载侦察战略中,SAR因其全天候能力而被列为基
准的成像手段。
高分辨能力
SAR能够以很高的分辨力提供详细的地面测绘资料和图象,这种能力对于现代
侦察任务是至关重要的,也是SAR最值得推崇的优越之处。目前SAR的分辨能
力已经可以达到0.3m(APG-76雷达),但仍未达到其物理极限, 在未来一段时
间内, SAR的成像分辨力将会更高。
自动目标识别
自动目标识别是采用自动数据处理方法对目标进行识别、分类并按照其重要
程度进行分级。以目前对侦察系统的大范围覆盖的要求,要做到目标识别,
需要收集的数据量之大已远远超过人工迅速作出判断的极限。为了将SAR用
于自动目标识别, 人们已经作了大量的工作。使用SAR完成自动目标识别的
一个主要的技术问题是要开发能够在雷达回波中识别目标特征的各种算法。
具有穿透性的观察视场
具有树叶穿透能力的较低频率的SAR也在近期发展之列。大多数的SAR都工作
于X波段或更高的频段,这种频率不能穿透树叶进行探测。UHF波段的雷达能
够穿透树叶并能提供比X波段更好的全天候覆盖区域, 但是,
目前要开发这
一频段的SAR还存在很大的技术障碍。一个重大的挑战是要开发尺寸足够小
的天线, 使它能够安装在飞机平台上。UHF波段雷达的工作波长较长,
因而
天线尺寸非常大。另外一个挑战是建立足够的处理能力并开发更为复杂的处
理算法。 美国三军的实验室和美国国防部的高级计划研究局(ARPA)都在投
资发展UHF SAR 项目。据报道,美国陆军在Adelphi, Md.的研究实验室已经
开发了一种能够对隐藏在树叶后或是地下的目标进行定位的超宽频带的SAR。
机上处理能力
影响SAR性能的至关重要的关键是先进的数字信号处理。美国休斯公司为
U-2间谍飞机研制的先进合成孔径雷达系统ASARS 2, 其原始地面站处理器
的运算速度为每秒1千万浮点运算(10MCOPS)。随着技术的迅速进步, 机载
处理器也有望达到10MCOPS的运算速度。采用机载处理器对于间谍飞机来讲
将是非常有益的。
当机载处理能力与先进的数据链和卫星通讯结合在一起时,在世界上任何地
点的决策者们都可以及时地获取侦察信息。有了机载处理能力,就不需要将
未经处理的数据发送到地面站进行处理,指挥人员就可以灵活地把他的飞机
分派到世界的任何地方,由这些飞机来处理它所侦察地区的图象,然后通过卫
星将处理过的世界任何地区的图象发送回指挥人员处。
SAR的不足之处
SAR也有不足之处。最突出的是雷达的成像难以解释, 这不是SAR所特有的问
题,而是所有雷达都普遍存在的问题。不同于直观图象,人们必须经过训练才
能确认雷达图象所传达的信息。虽然现在有人开始否定这种说法,认为现在的
SAR图象已经非常完美, 与普通照片的相象程度已经达到了85%,但是多数专家
们则认为,SAR刚刚开始由抽象图象到直观图象的转变。
SAR的另一个不足是费用高。回顾SAR的历史,其寿命周期费用一直比电光和红
外系统要高。但是现在这种情况已经开始改变了。有专家认为目前SAR的寿命
周期费用已经下降到与红外及较为复杂的电光系统相当的程度。
为了最大程度地发挥SAR的优势, 尽量弥补其不足,雷达越来越多地作为多传
感器系统的一个组成部分与其它传感器配合使用。目前的一个发展趋势是将
来自各种不同传感器的信息,比如来自电光传感器和来自SAR的信息融合起来
, 使指挥人员能够看到一幅有关战场情况的更为完整和准确的图象。
SAR 和 COTS
目前, 先进的商用货架产品(COTS)的不断发展和应用,使SAR越来越多地得益
于高性能的COTS处理器及其它元器件。这同过去必须由各公司专门开发的大
型的、价格昂贵的、并且性能不十分先进的专用处理器相比,已经发生了巨
大的转变。采用先进的COTS产品, 不仅使降低SAR的价格成为可能,而且有希
望使雷达设计者减小SAR系统的尺寸和重量。许多SAR开发厂商都在将商用电
子技术如处理器技术和有些商用微波元件技术转移到SAR上来。
有关SAR 还有一些很有潜力的技术至今一直处于保密状态,目前还没有人能
够确切说明SAR到底会给现实世界带来多大变化和冲击。
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