地形测绘雷达dixing cehui leidaground mapping radar
装载在飞机或人造卫星等平台上,采用脉冲发射波形,通过天线波束俯视地面并在方位上进行扫描来测绘地形的雷达。亦称空载地图测绘雷达。由于不同形态的地面物体对雷达照射电磁波的后向散射特性不同,故地面物体回波间的强弱界面和对比可反映地形的变化,据此可测绘地形细节和全貌。
地形测绘雷达获取的测绘数据(如雷达环视显示器或距离-方位显示器上用亮度描绘出的画面)和真正地形特征相符合的程度取决于雷达的距离分辨率和方位上的角度分辨率。雷达视线方向上的目标径向分辨率不受飞行平台上安装尺寸的限制,但目标横向尺寸分辨率一般受天线口径的限制,而天线的物理尺寸又受飞行平台的限制。因此,提高横向尺寸分辨率是地形测绘雷达的关键技术。如要从测绘的图像中辨别远距离具体军事目标的特征时,则径向和横向尺寸分辨率应为几米。对100km远的目标要达到上述分辨率,天线波束宽度需达到0.001°量级或更窄,3cm波长的实口径天线的水平方向尺寸将达几千米,因而无法实现,只能采用合成孔径天线。飞行平台如沿着与波束指向垂直的方向行进时,则相当于平台上的天线尺寸在行进方向上动态增大,将行进中不同时间收到的同一目标的回波进行综合,可获得等效于极大天线口径的目标横向尺寸分辨率。这种处理形式下的等效天线,称为合成孔径天线。合成孔径天线对不同时间收到的同一目标回波进行相干的综合,是非常复杂的多普勒处理技术。
对于用合成孔径天线技术进行精确地形测绘的机载雷达,天线一般装于飞机机身的侧面,称为侧视测绘雷达。对于用于导航的实口径天线测绘雷达,天线一般装于飞机机头,向下前方扇形扫描或环视扫描,称为前视测绘雷达。前视测绘雷达也可对前侧方的局部地区利用合成孔径技术的聚束方式进行精确测绘。
地形测绘雷达最明显的优点是可以全天候和远距离测绘,在军用和民用领域都有广泛的用途。在军事上,歼击机和轰炸机上的雷达可用前视测绘实现导航;在低高度盲目飞行时,可根据地形测绘结果进行地形回避和地形跟随;在空对地作战中,利用聚束式精确地形测绘可在零可见度条件下准确地攻击地面军事目标。合成孔径地形测绘与动目标显示技术结合,是战场侦察和监视的有效方法,既可实施局部战场监视、目标指示和毁伤评估,又可沿数百英里长的战线进行纵深达100英里(160km)以上的大面积战场侦察。美国在1991年海湾战争中使用的联合监视目标攻击雷达系统就是一例。安装于卫星上的、将合成孔径与逆合成孔径技术相结合的有源天线多功能相控阵雷达测绘系统已列入法、德等国的预先研究计划。在民用领域,地形测绘雷达可用于地图与海图测绘、导航、大面积农业估产、灾情探测和极区冰情探测,低频雷达还可探测地表面以下的结构。在宇宙航行中,美国曾用地形测绘雷达成功地获得了火星表面和月球表面的形貌及月球表面下的地质结构,还获得了永远被云层遮住的金星表面的形貌信息。中国在高分辨率地形测绘雷达的应用方面也取得了极有价值的成果。