在科学研究和气象预报等领域，平流层气球已经被应用了很长时间。随着计算机科学和控制学的发展，以Loon为代表的气球平台已经具备了一定程度的航迹控制能力，因此在通讯和遥感领域开展了应用。通过气象预报和轨迹预测系统，超压球可以通过充放气调节飞行高度，从而实现在预计轨迹巡航并覆盖一些人类不易到达的区域。与此同时，超压球还可以在一定区域多次往返，实现几天甚至数周的区域驻留。因此超压球可以搭载SAR实现抗灾减灾和其他许多任务。在这里我们介绍一篇美国科研人员在2019年发表于IEEE上的文章，他们首次报导了经过临空适应性改装的X波段SlimSAR成功搭载超压球平台，并展示了在临近空间19km高度拍摄的图片。利用超压球搭载SAR是具有挑战性的工作。首先，超压球的航线不能完全受控，其次，超压球平台对SAR的尺寸、重量、功耗有着严格的限制。但是这些问题都可以通过系统总体设计解决：（1）SAR的临空环境适应性改造；（2）飞控和测控；（3）图像处理算法。然而超压球平台的高度优势、区域驻留、长航时、和遥测遥控能力使SAR在临空具有广泛的应用前景。典型的SAR成像平台需要提供直线的飞行轨迹、稳定的速度和航向，然而气球平台并不满足这些要求。本文中利用时域后向投影算法解决了这些问题。受超压球搭载能力的制约，本次实验搭载ARTEMIS公司研制的SAR，如图1，平均功率为100W，峰值功率为300W，重量为22.6kg，工作高度为65000ft(19.8km),可分时开机。X波段（9.5GHz），带宽为30至245MHz可调，天线增益为26dB，平台飞行地面速度要求为15m/s。由于超压球平台飞行速度更低，因此需要增加SAR的积分时间。由于大气扰动和其他补偿也需要事先评估。由于超压球平台的轨迹和姿态存在不确定性，时域后向投影算法需要准确的输入SAR天线的位置，因此需要高精度的INS/GPS组合惯导。Fig.1. SLimSAR内部安装照片。外壳为SAR提供一个适合工作的温度。SAR的内核和组合惯导置于顶部。天线由伺服控制，外置天线罩。本舱为雷达透明材料的泡沫材料组成。 临近空间高度给与了SAR较宽的视场，伺服电机用于控制X波段天线的扫描角度。条带模式和聚束模式都可以在超压球平台上工作。更先进的SAR技术，如分步式探测和干涉探测也可以在超压球平台上实现。也可以利用多个超压球搭载SAR实现多发多收的工作模式。图2展示了基于本实验搭载的SlimSAR的参数开展的关于NES0的仿真结果。NES0是反映SAR探测灵敏度的参量，即NES0越底，SAR的探测灵敏度越高。作者认为NES0为-25dB是阈值，即可以清晰的为多种地形成像，包括沙漠、山地、森林、农业，以及城市环境。Fig.2. NES0 点图，分辨率为1m，扫描带宽为7.6km，平台飞行高度为19.8km，带宽为185MHz。峰值功率为100W。Fig.2. NES0 点图，分辨率为3m，扫描带宽为15.2km，平台飞行高度为19.8km，带宽为60MHz。峰值功率为100W。
本次实验为分布式探测，多个超压球平台同时开展实验，总飞行时长约为6小时，且每个球上搭载一台SLimSAR。实验由视距链路实现飞控和测控。探测数据存储于平台，并在回收后进行地面处理。卫星通信也参与了本次实验的测控工作。图3为本实验获取的SAR照片。雷达的采集时间为5分钟，在这段时间内，超压球的轨迹如图4所示：平台飞行速度为7.5m/s，飞行高度变化范围为19045m-19075m；安控舱的翻滚和俯仰变化非常微弱，低于0.2°；然而姿态变化范围为165°-182°，由于伺服补偿，天线保证了稳定的指向。Fig.3.四张独立的SAR探测照片。扫描带宽为9.5km
Fig.4. 顶图为SAR采集时间的超压球平台的高度和经纬度。下图为平台的飞行速度。
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