合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar, SAR)作為一種主動式微波成像傳感器，通過發射寬帶調頻信號和脈沖壓縮技術實現距離向高分辨率，通過方位合成孔徑技術獲得方位向高分辨率。與光學及高光譜遙感手段相比，SAR具備全天時、全天候的成像能力，獲得的圖像能夠反映目標微波散射特性，而且具有一定的穿透性，是獲取地物信息的一種重要技術手段。星載SAR是以衛星等空間飛行器為運動平臺，具備全球觀測能力，在全球軍事偵察、環境遙感、自然災害監測及行星探測等領域發揮了不可替代的作用。

從1978年美國發射第1顆SAR衛星SEASAT開始，星載SAR逐漸成為對地觀測領域的研究熱點，很多國家都陸續開展了星載SAR技術研究并制定了相應的星載SAR衛星系統發展規劃。進入21世紀以來，世界上多個航天強國相繼部署了各自的星載SAR衛星系統，并實現了SAR衛星的更新換代，如歐空局(ESA)發射了接替EnviSAT的Sentinel-1。近十幾年來，星載合成孔徑雷達在系統體制、成像理論、系統性能、應用領域等方面均取得了巨大發展，SAR圖像的幾何分辨率從初期的百米提升至亞米級。從早期單一的工作模式，到現在的多模式SAR；從固定波束掃描角(條帶模式)到波束掃描(聚束模式，滑動聚束模式)，再發展到二維波束掃描模式(Sentinel的TOPS模式，TecSAR的馬賽克模式等)；從傳統單通道接收到新體制下多通道接收，同時實現高分辨率與寬測繪帶；從單一頻段、單一極化方式發展到多頻多極化；從單星觀測發展到多星編隊或多星組網協同觀測，實現多基地成像與快速重訪。目前，新體制星載SAR技術的研究與應用已成為我國對地觀測領域的重點發展方向。

本文將圍繞星載SAR技術發展趨勢展開論述。主要從多方面探討未來星載SAR的發展趨勢。

1.高分辨率SAR成像：空間幾何分辨率是星載SAR系統的核心性能指標，直接反應了SAR系統對目標與地物的描述能力，高分辨率能夠更為精細地反映目標特征信息，便于目標識別和特征提取，在航天軍事偵察、地形測繪及災害評估等領域具有重要的應用價值。近20年來，為了使星載SAR系統實現高分辨率成像，各國專家學者們一直在不懈地尋找新的雷達工作體制和方法，因此，高分辨率星載SAR一直是國際星載SAR技術發展的重點。

2.高分辨率寬幅成像：傳統星載SAR系統參數間存在復雜的相互制約關系，其成像幾何指標方位分辨率與成像幅寬無法同時提高，表現為最小天線面積、二維模糊[22]以及等效噪聲后向散射系數(Noise Equivalent Sigma Zero, NESZ)等指標約束，并共同構成對星載SAR的系統性能約束。目前，方位向多波束在與其它工作體制或模式相結合時的高魯棒性信號重構、誤差估計等方面仍需進一步研究；變PRF技術需深入研究時變收發時序設計、缺失數據恢復、數據均勻化重建等問題；DBF技術在SAR中的應用已被德國DLR、美國NASA和中國AIR-CAS等多個研究機構通過試驗完成初步驗證，但若實現在星載SAR中的工程應用，仍需解決高相干性合成算法、高效處理架構、高精度幅相標定等工程技術問題；MIMO-SAR需重點解決實用化正交波形設計、高精度回波分離等問題。

3.星載雙/多基SAR：自2000年伊始，雙/多基SAR憑借其獨特優勢，日益獲得研究者的重視。從2004年開始，每年的SAR領域最權威的兩個國際會議IGARSS和EUSAR都會設立一個關于雙基SAR的分會。由于多基SAR收發分置的系統屬性，和單基SAR相比，多基SAR具備多項獨特優勢：(a)收發分置，視角可變?？色@取目標多角度散射特性信息，實現多角度融合；(b)基線配置機動靈活。根據不同觀測區域的測量精度要求，靈活調整發射端和接收端的基線距離，獲取地面高程和地面運動目標信息；(c)靜默接收，隱蔽性強。接收機無需發射電磁波，在現代戰爭中不易被對方的偵查裝置偵查到；(d)系統構型多樣，收發系統可搭載于衛星、飛機、地面裝置等。未來可實現“一星發射多星接收”的分布式多基SAR系統，可同時實現高分辨率與超寬幅成像。

4.高維度觀測：得益于SAR成像利用的電磁波信息具有的頻率、幅度、相位、極化等特性，可從SAR圖像中提取出觀測目標的多維度信息。如利用極化SAR技術可用于獲取地物的取向、形狀、粗糙度、介電常數等物理特性；干涉SAR技術可用于獲取場景的高精度數字高程模型(DEM)、洋流測速、冰川位移、地表形變監測等；SAR極化干涉技術在森林高度和生物量反演、地物覆蓋分類、農作物參數反演和城市建筑識別與高度估計等應用領域有廣泛的應用；SAR層析技術可實現城市的三維重建和森林的垂直結構反演。

來源: 科普基地