SAR的工作模式“知多少”？

大家知道合成孔徑雷達（SAR）是一種利用雷達與目標的相對運動把尺寸較小的真實天線孔徑用數據處理的方法合成一較大的等效天線孔徑的雷達，從而獲得較高的方位分辨率。 SAR有不同的工作模式，如條帶模式、掃描模式、聚束模式、動目標模式和干涉模式等。在不同的工作模式下，天線的指向和波束形狀不同。天線形式影響了合成孔徑雷達的覆蓋范圍、分辨率和信噪比等性能指標。

條帶模式

Stripmap SAR

天線指向保持不變，勻速掃過地面，得到連續的條帶圖像。天線不需要掃描，反射面天線或相控陣天線均可實現，這是SAR最經典的一種工作模式。



條帶模式的優點是可以獲得高分辨率的地面圖像，適用于細節豐富的地面目標觀測，如城市、道路等。但是，由于覆蓋面積較小，所以不適用于大面積地面的觀測。

掃描模式

ScanSAR

天線指向隨著雷達平臺移動而改變，天線在距離方向進行多次掃描，獲得寬幅度的圖像覆蓋范圍，從而提高觀測效率和數據利用率。但是掃描SAR衛星也需要犧牲方位向分辨率和信噪比，以及面臨多普勒頻移和波束指向等技術難題。



ScanSAR要求天線能在距離向進行機械掃描或者電子掃描方式。該模式的優點是可以獲得大面積的地面圖像，適用于大規模地面的觀測，如氣候變化、災害監測等。但是，由于需要在大范圍內掃描，所以分辨率相對較低。

聚束模式

Spotlight SAR

天線指向在一定范圍內跟蹤一個目標區域，增加對該區域的觀測時間，得到高分辨率的圖像。因此，聚束模式要求天線在方位向能進行機械掃描或電子掃描。



聚束模式通過對多個波束的回波進行合成，可以獲得這些小區域的高分辨率圖像，提高了觀測的效率，但是覆蓋面積較小。

地面動目標模式

GMTI SAR

該模式用于檢測和跟蹤地面上的移動目標，通過分析不同時間的雷達回波，可以獲取目標的動態信息，如速度和方向。 該模式的優點是可以實時監測動態目標，如車輛、船只等，但是對靜態目標的觀測效果不佳。它要求天線在方位向具有兩個或者兩個以上的通道，具體的通道的間距和數量與動目標性能相關。

干涉模式

Interferometric SAR

使用兩個或多個天線同時或先后觀測同一區域，利用相位差信息獲取地形高程或表面變化等信息，從而實現地表運動監測、地質、地形圖繪制等應用。但是干涉SAR衛星也需要更精確的軌道控制和定軌技術，以及更復雜的干涉處理和相位解纏算法。



這種模式的優點是可以獲取精確的地面高度信息，適用于地形測繪和地殼形變監測等。但是，需要同時發射多個波束，所以系統復雜度和計算量較大。 本文僅列出了有限的幾種模式，若需要實現全部SAR模式，則需要兩幅多通道相控陣天線。

審核編輯：劉清