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当今世界，随着科技的不断发展，应用需求的不断增加，SAR技术得到迅速发展，无人机已经成为了各行业中不可或缺的一部分。其中，无人机搭载合成孔径雷达（SAR）技术在搜索与救援、军事侦察、自然资源勘测等领域展现出巨大的潜力。本文将对全球范围内无人机搭载SAR技术进行详细介绍，包括其原理、应用、发展趋势等方面。 无人机按照飞行高度与续航时间可以分为高空长航时、中高空长航时、战术型等。不同类型无人机装载的SAR系统工作体制、技术指标、实现功能均有所差异。本文以无人机为主干对机载SAR进行分类介绍。 美国MicroASAR系统 MicroASAR是C波段SAR系统。虽然建立在BYU microSAR的设计基础之上，但它是一个更加强大和灵活的系统。MicroASAR使用由直接数字合成器(DDS)生成的线性调频连续波(LFM-CW)发射信号。该系统是伪单站的，即它使用紧密放置在一起的独立发射和接收天线。这提供了发送和接收通道之间的隔离，并实现了长发射线性调频波，从而最大化信噪比，同时最小化峰值发射功率。
MicroASAR实物图 美国NanoSAR NanoSAR 是在不影响 SAR 成像功能的前提下尽量减少体积、重量和功耗，使得具有 SAR 成像功能的系统可以安装在几乎所有的机载平台上。重量小于 1千克像数码相机一样的 NanoSAR 将有助于减少对载体的空间和负荷的需求，有利于增加载体的机动性、灵活性和续航能力凹。同时 NanoSAR 系统也将扩展 SAR 的使用范围，使得具有该功能的传感器可以装在更小、更灵活、更廉价的无人飞行器和小型卫星上。
NanoSAR实物图 德国MiSAR 德国的EADS公司，基于FMCW技术研制成功重量仅仅4公斤的MiSAR系统，该系统可安装在德国武装部队'月神'无人侦察机上。它表现出全天候地实时地提供高分辨率合成孔径雷达(SAR)侦察图像的能力。既可以用于军事战术侦察，也可用于警察监视或环境监测。无论天气如何，SAR雷达系统都可以昼夜提供精确的三维图像，而这是其它的传感器技术无法做到的。由于尺寸以及重量(最少为30千克)的原因，这些雷达系统以前只能安装在那些负载能力相对高并且负载空间大的平台上。
MiSAR系统实物图 01 美国HiSAR系统 典型的先进高空高速无人机载SAR系统是美国研制的“全球鹰”系统。装载在该型无人机上的SAR系统由雷神公司研制的HiSAR系统。
HiSAR系统采用平板天线、集中发射体制。发射600 MHz信号带宽的线性调频信号，发射峰值发射功率为3.5 kW，具有SAR条带、SAR聚束、GMTI 3种主要工作模式，为适应海上应用2008年增加了ISAR工作模式。HiSAR系统最优分辨率为0.3 m，最远作用距离可达200 km，增强型HiSAR系统作用距离可增大至300 km。采用广域扫描对10000 km2区域的动目标进行检测，检测距离为30～120 km。HiSAR雷达系统于1992年开始研制，1998年装载在“全球鹰”上完成了首飞，2000年形成产品翌年交付部队使用，2004年完成了用于全球鹰海上演示型(GHMD)的首飞，2008年入选海军广域海上侦察无人航空系统(BAMS)计划。
HiSAR雷达天线 02 美国MP-RTIP系统 MP-RTIP系统是一套先进的多任务高集成度雷达系统。与HiSAR相比更强调雷达系统的模块化、通用性与集成性。MP-RTIP采用2维相控阵有源天线，阵列长度为1.52 m，具有SAR条带、SAR聚束、广域扫描、搜索与监视、运动目标检测与跟踪等多种功能。2011年7月“全球鹰”搭载MP-RTIP完成了全系统试飞，2012年美国空军开始采购和装备。
MP-RTIP雷达天线 03 美国NSP-7增程多模合成孔径雷达 NSP-7是一种适配大型无人机的增程多模SAR，可在32千米高度实现对目标的1米分辨率成像，具有全天时、全天候高性能情报获取能力。它是一款体积小、重量轻、功率大、成本低（SWaP-C）的多模式Ku波段雷达系统。该系统采用易于集成的耐候吊舱外形设计。该雷达有多种模式，包括高分辨率合成孔径雷达(SAR)成像、幅值和相干变化探测(MCD/CCD)以及地面和海上移动目标指示器(GMTI/MMTI)。 04 美国Multi-Function Active Sensor(MFAS)雷达系统 针对海上应用，美国海军在MP-RTIP的基础上升级改造形成了Multi-Function Active Sensor(MFAS)雷达系统。MFAS雷达系统仍然采用2维相扫机制，能够在一次飞行中覆盖7×106 km2，从使用角度考虑有对海、对地两种模式，具备SAR、逆SAR(ISAR)、海面搜索功能。2014年以后开始陆续增加海上运动目标检测(MMTI)、气象、敌我识别功能。MFAS雷达系统于2011年底在GulfstreamⅡ飞机上进行了飞行试验，2012年交付美国海军使用，装载平台为“全球鹰”的衍生机型MQ-4C Triton。 德国—F-SAR 德国航空航天中心(DLR)的机载SAR系统F-SAR，能够提供高分辨率(分米级)的SAR数据，结合了多频段、极化、干涉成像等模式。其主要设计特点是在多达5个频段（X，C，S，L和P波段）内全极化工作，能够同时采集不同波段和/或极化的数据。此外，该系统在X波段（跨轨道和沿轨）以及S波段（跨轨道）上具有两个单航过极化干涉仪。F-SAR还在X波段提供高达 0.25m的极高空间分辨率。
F-SAR指标参数 美国—TeSAR “捕食者”无人机是最有代表性的中高空无人机平台，“捕食者A”搭载的SAR系统是由诺格公司研制的TeSAR。TeSAR工作在Ku波段，采用单轴电扫阵列天线，方位向电子控制扫描，双轴机械转动平台控制方位与横滚向转动，方位向转动范围为±135°、横滚向转动范围为-15°～-75°。TeSAR于1996年生产，1998年交付使用并进行了轻量化改进。轻量化的TeSAR即TUAVR(Tactical Unmanned Aerial VehicleRadar)系统，没有装备“捕食者A”，而是装载在Shadow200战术无人机上。
TeSAR实物图 美国—Lynx系统 “捕食者B”搭载的SAR系统是由通用原子公司与Sanida实验室联合开发的Lynx系统。Lynx系统也工作在Ku波段，采用抛物面与3轴稳定平台、集中发射工作体制，最高分辨率为0.1 m，重量小于56 kg。1998年Lynx试验飞行成功，1999年安装在I-GNAT无人机上首飞，2001年开始配套装备“捕食者B”无人机。
Lynx实物图 “捕食者C”搭载的LynxⅡ是Lynx的升级型。与Lynx相比体积与重量上有了较大的改进，重量降低至36 kg以内、最大作用距离增大至80 km,LynxⅡ具有相关变化检测(CCD)功能。2008年LynxⅡ开始装备部队，2010年LynxⅡ增加了ISAR功能，装载于美国海军 MQ-8B型Fire Scout战术无人机，完成了广海域搜索(MWAS)飞行试验，并备选英国的Watchkeeper计划。
LynxⅡ实物图 此外，通用原子公司与Sanida实验室在Lynx系列雷达基础上，完成了双波束Lynx改进。在Lynx基础上实现了两个不同相位中心的波束，采用空时自适应处理方法在主波束杂波背景中对运动目标进行检测，能够精确跟踪慢速运动目标、提高定位精度。 04 美国—Starlite无人机载SAR系统 Starlite无人机载SAR系统也是由诺格公司研制。充分借鉴了已装备美军的TeSAR,TUAVR相关技术，进一步增强了战场态势获取等情报侦察能力，包括全天候、广域、固定目标成像以及运动目标检测等功能。Starlite总重量小于28 kg，工作在Ku波段，最高分辨率为0.1 m、作用距离10～40 km，具有条带，聚束，GMTI,MMTI等多种工作模式。Starlite于2012年9月装备美国通用原子公司“灰鹰”中高空无人机平台并交付美国陆军使用。
Starlite实物图 01 美国—TUAVR战术型无人机载SAR系统 TUAVR战术型无人机载SAR系统是TeSAR的升级型，由诺格公司研制，是专为美国陆军Shadow200战术监视和目标截获无人机设计的SAR雷达。TUAVR重量低于30 kg、耗电小于500 W，发射机采用新型的微波功率模块，方位向扫描范围扩大到360°。TUAVR于1998年开始研制，2001年3月在无人机上试飞成功，同年装备部队。
02 美国—NSP-5多模合成孔径雷达 由美国IMSAR公司研发的NSP-5是一种多模动目标指示（MTI）SAR，适用于陆海作战环境中战术无人机执行实时作战态势情报数据搜集任务。NSP-5系统内置于坚固的全天候吊舱中，可通过美军标14英寸（35.56cm）接线安装座或其他防反插接线座与载机导轨快速连接。系统亦支持多种平台的客户化定制安装。 03 以色列—EL/M-2054轻型战术型无人机载SAR系统 在EL/M-2055系列无人机载SAR/GMTI雷达的基础上，2011年以色列研制成功了EL/M-2054轻型战术型无人机载SAR系统。具有聚束模式/条带成像/GMTI等多种工作模式，最大作用距离可达10 km、总重量12 kg，功耗小于250 W。EL/M-2054的天线在方位向进行能够360°旋转，SAR条带模式下对地成像效率为360 km2/h,GMTI模式下采用双波束增强技术，天线扫描范围可设定，监视面积可达25 km2。
EL/M-2055实物图 04 美国—RDR-1700B RDR-1700B是一套由Telephonics公司研制的集搜索、监视、目标跟踪、成像与气象等多功能的海上雷达系统。该雷达工作在X波段，采用固态放大器，能够完成0.3 m的SAR/ISAR成像、对地/海广域搜索与监视、运动目标检测、指示与跟踪。“火力侦察兵”是由诺格公司研制的一种战术型无人直升机，能够在陆地和海面舰只上垂直起降。为适应该飞行平台，Telephonics公司对RDR-1700B进行了改进，增加了自动识别处理，能够对商船或军船进行识别。改进后的RDR-1700B重量降低至30 kg左右、功耗低于1000 W,2014年6月在美国海军的组织下，在“火力侦察兵”上进行了海上飞行试验，并批量装备海军。
RDR-1700实物图 05 美国—MiniSAR系统 在美国空军资助下，美国Sandia实验室于2005年成功研制了可装载小型战术型无人机平台的MiniSAR系统。MiniSAR工作在Ku波段、工作在条带或聚束模式，最高分辨率为0.1 m、作用距离10～23 km、总重量低于12.2 kg。MiniSAR系统计划2006年10月份，MiniSAR系统搭载在洛·马公司的小型“天空幽灵”(SkySpirit)战术无人机系统上成功进行了演示。
MiniSAR实物图 06 意大利—PicoSAR 2008年6月30日，SELEX公司的PicoSAR装载在Schiebel的s-100无人机上在奥地利进行了试飞，飞行高度约为900 m，成功实现了机上实时成像。PicoSAR系统工作在X波段，具有聚束模式/条带成像/运动目标检测，最高分辨率为1 m、作用距离大于10 km、总重量低于10 kg，功耗小于300 W。
PicoSAR实物图 07 英国/法国— I-MASTER I-MASTER是在英国与法国合作研制的轻型战术型SAR系统。系统工作在Ku波段，具有聚束模式/条带成像/运动目标检测/ISAR等多种工作模式，最高分辨率为0.3 m、最大作用距离可达27 km、总重量小于30 kg，功耗小于600 W。I-MASER的天线在方位向进行360°旋转，具有CCD功能，可用于海上广域搜索与监视，搜索效率为800 km2/h，2005年入选为英国Watchkeeper计划，2013年装载在Schiebel的s-100无人机上完成了飞行试验。
I-MASTER实物图 *本文列举的机载SAR并非所有，仅选取部分供参考。 网址：www.sztjyh.cn |
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