SAR的不同工作模式

SAR基础在遥感中，SAR借助机载或星载平台获得地表图像。这一过程是通过雷达波束沿着与传感器运动矢量近乎初值的方向发射相位调制脉冲，接受并记录经地表反射后的回波来完成的。为形成一幅图像，需要在两个互相正交的轴向上进行强度测量。对于SAR来说，其中一个轴向（图像x轴）平行于雷达波束指向，在这个方向上，回波延时正比于雷达与散射体之间的距离。通过测量回波延时，雷达就能沿图像x轴将回波至于正确位置上。但实际上，天线波束与地面之间并不是平行的，波束指向与雷达运动方向之间也不是严格垂直的，由此造成的几何畸变需要在处理过程中加以校正。图像的第二个轴向（图像y轴）由传感器的航向确定。当雷达在地表上方沿直线飞行时，雷达波束以近似相等的速度扫过地面。雷达发射电磁脉冲串并接受回波脉冲，这些回波经过处理后，就能依据当前的传感器位置而出现在图像y轴上，即产生了具有正确几何坐标的图像。类似于旋转雷达波束的方位向，y轴方向又称为方位向。不同的是，对于SAR来说，方位向是通过雷达的线性移动来获得的，而不是像静止雷达那样通过波束旋转类获得的。SAR的不同工作模式条带合成孔径雷达(StripmapSAR)。在这种模式下，随着雷达平台的移动，天线的指向保持不变，天线基本上匀速扫过地面，得到的图像也是不间断的。该模式对于地面的一个条带成像，条带的长度仅取决于雷达移动的距离，方位向的分辨率由天线的长度决定。扫描合成孔径雷达(ScanSAR)。这种模式与条带模式的不同之处在于，在一个合成孔径时间内，天线会沿着距离向进行多次扫面。通过这种方式，牺牲了方位向分辨率而获得了宽的测绘带宽。扫描模式能够获得的最佳方位分辨率等于条带模式下的方位分辨率从与扫描条带数的乘积。聚束合成孔径雷达(SpotlightSAR)。通过扩大感兴趣区域的天线照射波束角宽，可以提高条带模式的分辨率。这一点可以通过控制天线波束指向，使其随着雷达飞过照射区而逐渐向后调整来实现。波束指向的控制可以在段时间内模拟出一个较宽的天线波束，但是波束指向不可能永远向后，最终还是要调回到前向，这就意味着地面覆盖区域是不连续的，即一次只能对地面的一个有限圆域进行成像。拟合成孔径雷达(InverseSAR)。到目前为止，我们考虑的都是目标静止而雷达移动的情况，然而在目标移动而雷达静止的情况下，SAR同样可以工作。这种相反的工作模式成为“逆合成孔径雷达”。逆SAR的一个例子就是用地基雷达跟踪卫星轨迹。这个概念可以推广到雷达和目标都运动的情况，例如用机载或星载合成孔径雷达对波涛汹涌的海面上的舰船进行成像。双战合成孔径雷达(BistaticSAR)。在这种模式下，接收机和发射机分置于不同的位置。对于遥感SAR来说，接收机的发射机通常很接近，可以近似呈单基模式。干涉合成孔径雷达(InSAR)。在这种工作模式下，可以通过复数图像的后处理来提取地形高度和移位。将两幅在同一空间位置或间隔很小的两个位置获得的复数图像进行共轭相乘，就能得到一幅具有等高线或等位移线的干涉图。