無人機載合成孔徑雷達系統技術與應用（三）
2008年6月30日，SELEX公司的PicoSAR裝載在Schiebel的s-100無人機上在奧地利進行了試飛，飛行高度約為900 m，成功實現了機上實時成像,PicoSAR實物圖如圖 11所示。PicoSAR系統工作在X波段，具有聚束模式/條帶成像/運動目標檢測，最高分辨率為1 m、作用距離大于10 km、總重量低于10 kg，功耗小于300 W[16-19]。
I-MASTER是在英國與法國合作研制的輕型戰術型SAR系統，如圖 12所示。系統工作在Ku波段，具有聚束模式/條帶成像/運動目標檢測/ISAR等多種工作模式，最高分辨率為0.3 m、最大作用距離可達27 km、總重量小于30 kg，功耗小于600 W。I-MASER的天線在方位向進行360°旋轉，具有CCD功能，可用于海上廣域搜索與監視，搜索效率為800 km2/h[20]，2005年入選為英國Watchkeeper計劃，2013年裝載在Schiebel的s-100無人機上完成了飛行試驗。
3 我國無人機載SAR系統研究與應用情況
我國在無人機載SAR領域也有著10多年的發展和積累，形成了較為廣泛的研究和應用成果。中國科學院電子學研究所(以下簡稱中科院電子所)作為國內第1部SAR的研制單位，密切結合我國無人機發展趨勢，先后研制了多型無人機載SAR，形成D3000多功能無人機載SAR系列(以下簡稱D3000系列SAR)。面向不同的應用需求和使用環境，D3000無人機載SAR能夠通過快速靈活配置，構成具備不同工作體制、工作模式與性能指標的SAR系統。
D3000系列SAR的重量在5～100 kg，覆蓋了Ka,Ku,X,C,L等工作頻段，具有不同極化方式，根據任務需求，可裝載于超近程、近程、中程和遠程等多種無人機平臺，實現多種工作模式，包括條帶、聚束高分辨率SAR，海上廣域搜索、ISAR成像，地面慢速運動目標指示跟蹤，并可擴展氣象、導航等多種功能。D3010型SAR是D3000系列中具有代表性的SAR/GMTI雷達，工作在Ku波段，具有條帶、聚束、SAR/GMTI等多種工作模式，是我國首部用于無人機平臺的SAR系統。根據不同的飛行平臺，雷達可以進行體積重量配置，從而滿足輕小型、中型無人機等平臺的安裝條件。基于機載SAR系統的研制基礎[21-24]，改進的D3010型SAR最高分辨率由最初的0.5 m提高到0.15 m。根據不同的應用需求，D3010型SAR逐漸擴展了廣域掃描、海上艦船檢測與成像、全極化成像等多種模式。
D3022型SAR是一套具有多極化、干涉、高分辨率高精度多種功能的先進無人機載SAR[25]。D3022型SAR能夠安裝在中小型無人機上，根據任務類型不同，配置成工作在Ku 波段的InSAR雷達和X 波段的全極化SAR 雷達，具有干涉成像、全極化、高分辨率成像3種工作模式，最高分辨率為0.3 m,DEM(Digital Elevation Model)精度為2 m，在一次飛行中能夠獲取4個極化的數據。在高分辨率模式下，D3022型SAR系統發射信號帶寬為800 MHz，系統配置為單通道收發；在干涉模式下發射機為單發方式、一副波導縫隙陣天線發射信號、兩副波導縫隙陣天線同時接收，雙通道接收機接收；在全極化模式下采用一個發射機、一副偏饋雙極化拋物面天線，通過極化開關分時控制不同極化信號發射與接收。2010年D3022型SAR在無人機上完成了飛行試驗，獲取了大面積的地面3維數據與全極化高分辨率SAR圖像。
我國針對微小型無人機載SAR系統的研制起步時間較晚，于2010年左右才開始進行，但在以往豐富經驗基礎上進展迅速，并完成了實際系統研制，如中科院電子所、中電38所和北京理工大學等都研制出了微型SAR系統[26]。其中電子所D3160型SAR是一種采用連續脈沖新體制的微小型SAR系統，可工作在X或Ku頻段，重量小于4 kg，探測距離達到10 km，分辨率優于0.3 m。D3160型SAR于2013年完成了研制，并加裝在三角翼、無人機等飛行器上進行試驗和測試。圖 13是D3160型SAR及加裝在多旋翼無人機上的照片，SAR包括雷達設備和天線兩個單元，圖 14是飛行試驗中獲取的雷達圖像。
上述無人機載SAR在城建勘測、農田普查、溢油檢測、艦船監測、立體測繪、變化檢測已經得到廣泛而重要的應用。
(1) 城建勘測
無人機載SAR可以對建筑物進行精細成像，獲取其結構信息、分布和變化情況，為城建勘察提供基礎數據，如圖 15至圖 17所示。
(2) 農業普查
無人機載SAR可以準確測量目標區域面積和變化情況，特別是利用極化信息，可以進一步提取地塊種植情況變化。通過遙感技術，能夠實現高效的農業普查，普查結果如圖 18所示。
(3) 海洋監測
海洋環境監測包括對海洋災害、海面溢油、海上船舶、沿海灘涂等的監測，無人機載SAR可以在海上不利氣象條件下，實時獲取海面目標的微波散射信息，對我國海監、海事開展執法、維權任務提供有力保障。海冰、海面和船只監測圖像如圖 19到圖 21所示。
