1.2　天基雷达类型

天基雷达可分为3种类型：第一类是用于航天器轨道会合的交会雷达；第二类是遥感卫星上的雷达，包括地球和行星资源探测雷达，主要用于地面测绘、散射计、测高和地面下的探测，SAR是第二种类型的主要代表；第三类是具有观测固定目标、动目标等多种功能的大型监视雷达。

1.2.1　轨道交会雷达

这类雷达的作用是完成航天器轨道交会时的卫星回收和航天器的定位，是一种跟踪雷达，已经成功地应用于航天飞机、“双子星座（Gemini）”和“登月计划（Apollo）”宇宙飞船项目中。在美国航天飞机项目中，为航天飞机轨道飞行设计了Ku波段雷达。该雷达在1983年6月22日首先使用在挑战者号航天飞机STS-7上，完全实现了设计初衷，顺利完成了轨道交会、卫星回收及定位功能。在轨道交会时，雷达以跟踪方式进行工作。雷达截获目标后，转入跟踪状态，此时雷达提供目标的距离、速度和这两个参数的视线惯性率的数据。单脉冲角度跟踪使天线轴始终指向目标，当相对位置和速度数据满足交会所要求的精度时，跟踪阶段结束，完成交会任务。

在1984年2月的航天飞机STS-11的飞行中，用Ku波段雷达来检验人类太空行走机动装置（MMU）的操作，雷达完成了对航天员在空间逗留漫步达100m距离期间的捕捉和跟踪。雷达还对MMU的雷达散射截面积（Radar Cross Section，RCS）进行测量，其大小为4～5.1m ² 。表1.2.1.1列出了航天飞机STS-11Ku波段雷达的主要性能参数。

1.2.2　天基合成孔径雷达（SAR）

通过雷达从太空对地面进行遥感始于1975年，美国航空航天管理局（NASA）发射了大地测量轨道卫星（GEOS-C）SAR，以后相继有海洋卫星（Seasat）SAR、1981年航天飞机上的成像雷达SIR-A及1984年航天飞机上的成像雷达SIR-B，都属于第二类天基雷达。

Seasat-A发射于1978年6月26日，轨道的远地点高度为783km，近地点高度为778km，极地轨道具有108°的倾角和100.5min的周期。

Seasat-A是由5个子系统构成的聚焦型SAR，这5个子系统是雷达天线、雷达传感器、至地面的数据链路、地面数据记录仪及格式化和地面数据处理器。天线是8块由符合馈电网络馈电的微带阵列，工作于1275MHz。天线阵长为10.74m，宽为2.16m，进入轨道后展开。固态雷达发射机从稳定本振得到线性调频信号，产生800W脉冲功率。当天线偏离天底20°角、仰角波束宽度为6°时，在地球表面覆盖范围是带宽为100km的条带形区域。一旦雷达传感器中的接收机收到反射信号，具有时间灵敏度控制的射频放大器将回波放大，该信号和稳定的本振信号混频通过模拟数据链路发送到地面站。在地面站，解调器将雷达传感器的本振信号和回波信号还原，还原后的同步解调视频雷达信号被雷达数据记录仪及格式化处理子系统转换成数字形式。通过转换，信号被缓存且被一个高密度磁带记录仪记录下来。雷达信号处理机将记录下来的雷达信号，转换成一个二维的天线观测区域RCS图。仰角方向（与航迹垂直）上，用时间波门选通压缩后的回波信号，得到的分辨率为25m；方位角方向（沿航迹）上，通过信号处理，在信号处理间隔周期间内，对相参回波信号进行聚焦，也得到横向分辨率25m。SAR在轨总质量达223kg，需要电源功率为624W。

表1.2.2.1列出了Seasat-A的技术数据。

在Seasat-A的主要任务是：

（1）获取深海区海洋波浪的雷达图像；

（2）获取沿海岸线区域的海洋波浪图和水陆相互作用的数据；

（3）获得海水/淡水有冰和雪覆盖时的雷达图像。

其次，它还要完成：

（1）获取陆地表面的雷达图像；

（2）为地球表面绘图获取数据；

（3）获取陆地与海面粗糙度（起伏）、水的种类、地面物质差异、植物和地形估计所需要的数据；

（4）获取监视环境变化的数据；

（5）证明具有全天候、全天时测量能力；

（6）获取设计未来高分辨率天基雷达的有用数据。

在后来美国天基雷达的活动中，SAR性能不断改善。例如，1988年发射的“长曲棍球（Lacrosse）”卫星SAR，其成像分辨率小于1m。到20世纪末，发现者Ⅱ（DiscoverⅡ）计划，把天基雷达成像性能提高到新的水平，其分辨率达0.3m。发现者Ⅱ的系统参数列于表1.2.2.2中。

发现者Ⅱ的任务是：

（1）全天候、全天时近似连续的全球GMTI搜索/跟踪和高分辨率成像；

（2）采集战区GMTI和图像的动态信息；

（3）准实时地把GMTI和图像信息直接传递到战区用户；

（4）采集精确的数字地形高度数据。

发现者Ⅱ是一项美国空军、国防部先进研究项目局（DARPA）国家侦察局和陆军联合开发的技术演示计划。1998年2月4日正式确定了联合开发计划，新计划确定由24颗SAR卫星构成星座。演示计划由两颗卫星组成，实际演示检测和跟踪地球表面的目标、高分辨率SAR成像和精确采集数字地形高度数据的能力，同时还验证天基系统的全天候、全天时工作能力、全球的监视能力及系统的经济性。

除美国以外，还有俄罗斯、德国、日本、意大利、英国等国家都开发了天基SAR。表1.2.2.3列出了世界上主要天基SAR。