SAR的工作模式“知多少”？

大家知道合成孔径雷达（SAR）是一种利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达，从而获得较高的方位分辨率。 SAR有不同的工作模式，如条带模式、扫描模式、聚束模式、动目标模式和干涉模式等。在不同的工作模式下，天线的指向和波束形状不同。天线形式影响了合成孔径雷达的覆盖范围、分辨率和信噪比等性能指标。

条带模式

Stripmap SAR

天线指向保持不变，匀速扫过地面，得到连续的条带图像。天线不需要扫描，反射面天线或相控阵天线均可实现，这是SAR最经典的一种工作模式。



条带模式的优点是可以获得高分辨率的地面图像，适用于细节丰富的地面目标观测，如城市、道路等。但是，由于覆盖面积较小，所以不适用于大面积地面的观测。

扫描模式

ScanSAR

天线指向随着雷达平台移动而改变，天线在距离方向进行多次扫描，获得宽幅度的图像覆盖范围，从而提高观测效率和数据利用率。但是扫描SAR卫星也需要牺牲方位向分辨率和信噪比，以及面临多普勒频移和波束指向等技术难题。



ScanSAR要求天线能在距离向进行机械扫描或者电子扫描方式。该模式的优点是可以获得大面积的地面图像，适用于大规模地面的观测，如气候变化、灾害监测等。但是，由于需要在大范围内扫描，所以分辨率相对较低。

聚束模式

Spotlight SAR

天线指向在一定范围内跟踪一个目标区域，增加对该区域的观测时间，得到高分辨率的图像。因此，聚束模式要求天线在方位向能进行机械扫描或电子扫描。



聚束模式通过对多个波束的回波进行合成，可以获得这些小区域的高分辨率图像，提高了观测的效率，但是覆盖面积较小。

地面动目标模式

GMTI SAR

该模式用于检测和跟踪地面上的移动目标，通过分析不同时间的雷达回波，可以获取目标的动态信息，如速度和方向。 该模式的优点是可以实时监测动态目标，如车辆、船只等，但是对静态目标的观测效果不佳。它要求天线在方位向具有两个或者两个以上的通道，具体的通道的间距和数量与动目标性能相关。

干涉模式

Interferometric SAR

使用两个或多个天线同时或先后观测同一区域，利用相位差信息获取地形高程或表面变化等信息，从而实现地表运动监测、地质、地形图绘制等应用。但是干涉SAR卫星也需要更精确的轨道控制和定轨技术，以及更复杂的干涉处理和相位解缠算法。



这种模式的优点是可以获取精确的地面高度信息，适用于地形测绘和地壳形变监测等。但是，需要同时发射多个波束，所以系统复杂度和计算量较大。 本文仅列出了有限的几种模式，若需要实现全部SAR模式，则需要两幅多通道相控阵天线。

审核编辑：刘清