合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar；SAR），别名综合孔径雷达，是一种利用天线运动，获得较高分辨率的成像雷达。其能够全天候工作，有效地识别伪装和穿透掩盖物。

1951年6月，美国固特异宇航公司的Carl Wiley首先提出用频率分析方法改善雷达角分辨率。1978年6月27日，美国航空航天局喷气推进实验室（JPL）发射了世界上首颗载有合成孔径雷达的海洋卫星Seasat-A。美国宇航局在Seasat-A取得巨大成功的基础上，于1981年11月、1984年10月和1994年4月分别利用航天飞机将Sir-A、Sir-B以及Sir-C/X-SAR三部成像雷达送入太空。欧洲航天局分别于1991年7月和1995年4月，发射了欧洲遥感卫星系列民用雷达成像卫星。2023年8月13日，中国发射了世界首颗进入工程实施阶段高轨合成孔径雷达卫星陆地探测四号01星。2025年4月9日，在国家中华人民共和国国家自然科学基金委员会信息科学部重大项目结题审查会上，中国科学院空天信息创新研究院发布原创成果——SAR微波视觉三维成像理论方法。2025年12月，美国空军第七架MQ-9A“死神”无人机配备了专为海上领域态势感知设计的全动态视频和合成孔径雷达系统，使美国军队及盟国海军能够探测和追踪低可视度船只；同月，完成首飞的中国第一架“九天”大型通用无人机安装了合成孔径雷达。

合成孔径雷达通过发射电磁脉冲和接收目标回波之间的时间差测定距离，其分辨率与脉冲宽度或脉冲持续时间有关，脉宽越窄分辨率越高，它利用雷达与目标的相对运动，通过数据处理方法将尺寸较小的真实天线孔径合成一个较大的等效天线孔径。合成孔径雷达按载体分为星载、机载与无人机载；按工作方式分为带状模式、聚束式、扫描模式等；按波束指向和运动方向夹角分为正侧视模式、斜视模式、前视模式等；按信号方式划分为聚焦式与非聚焦式，聚焦通过补偿相位差提升分辨率，优于非聚焦处理。合成孔径雷达主要应用于城建勘测、农业普查、海洋监测、军事侦察等。

名词定义

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar；SAR）别名综合孔径雷达，是一种利用雷达技术实现地面成像的系统，其能够全天候工作，有效地识别伪装和穿透掩盖物。

历史沿革

1951年6月美国Goodyear宇航公司的CarlWiley首先提出用频率分析方法改善雷达角分辨率的方法。与此同时，美国伊利诺依大学控制系统实验室独立用非相参雷达进行实验，验证频率分析方法确实能改善雷达角分辨率。1978年6月27日，美国航空航天局喷气推进实验室（JPL）发射了世界上第1颗载有SAR的海洋卫星Seasat-A。该卫星工作在L波段、HH极化，天线波束指向固定，Seasat-A的发射标志着合成孔径雷达已成功进入从太空对地观测的新时代。

美国

在Seasat-A取得巨大成功的基础上，利用航天飞机分别于1981年11月、1984年10月和1994年4月将Sir-A、Sir-B和Sir-C/X-SAR3部成像雷达送入太空。Sir-A是一部HH极化L波段SAR，天线波束指向固定，以光学记录方式成像，对1000×104km2的地球表面进行了测绘学，获得了大量信息，其中最著名的是发现了撒哈拉沙漠中的地下古河道，显示了SAR具有穿透地表的能力，引起了国际学术界的巨大震动。产生这种现象的原因，一方面取决于被观测地表的物质常数（电导率和介电常数）和表面粗糙度，另一方面，波长越长其穿透能力越强。Sir-B是Sir-A的改进型，仍采用HH极化L波段的工作方式，但其天线波束指向可以机械改变，提高了对重点地区的观测实效性。Sir-C/X-SAR是在Sir-A，Sir-B基础上发展起来的，并引入很多新技术，是当时最先进的航天雷达系统：具有L、C和X3个波段，采用4种极化（HH，HV，VH和VV），其下视角和测绘学带都可在大范围内改变。

"长曲棍球"（Lacrosse）系列SAR卫星，是当今世界上最先进的军用雷达侦察卫星，已成为美国卫星侦察情报的主要来源。自1988年12月2日，由美国"亚特兰蒂斯"号航天飞机将世界上第1颗高分辨率雷达成像卫星"长曲棍球-1（Lacrosse-1）"送入预定轨道后，又分别在1991年3月、1997年10月、2000年8月和2005年4月将Lacrosse-2、Lacrosse-3、Lacrosse-4、Lacrosse-5送入太空，目前在轨工作的有Lacrosse-2~Lacrosse-5。4颗卫星以双星组网，采用X、L2个频段和双极化的工作方式，其地面分辨率达到1m（标准模式）、3m（宽扫模式）和0.3m（精扫模式），在宽扫模式下，其地面覆盖面积可达几百km2。

2025年12月23日，美国空军扩大其在加勒比地区的无人机部署规模，发布的图像证实第七架MQ-9A“死神”无人机已进驻委内瑞拉周边波多黎各阿瓜迪拉市的拉斐尔·埃尔南德斯机场。据报道，部署在阿瓜迪亚的“死神”无人机配备了专为海上领域态势感知设计的全动态视频和合成孔径雷达系统，使美国军队及盟国海军能够探测和追踪低可视度船只，例如小型潜艇和高速快艇，这些目标通常难以被发现。

欧空局

欧空局分别于1991年7月和1995年4月，发射了欧洲遥感卫星（EuropeanRemoteSensingSatellite，ERS）系列民用雷达成像卫星：ERS-1和ERS-2，主要用于对陆地、海洋、冰川、海岸线等成像。卫星采用法国Spot-I和Spot-Ⅱ卫星使用的MK-1平台，装载了C波段SAR，天线波束指向固定，并采用VV极化方式，可以获得30m空间分辨率和100km观测带宽的高质量图像。Envisat是ERS计划的后续，由欧洲航天局于2002年3月送入太空的又一颗先进的近极地太阳同步轨道雷达成像卫星。Envisat上所搭载的ASAR是基于ERS-1/2主动微波仪（AMI）建造的，继承了ERS-1/2AMI中的成像模式和波束模式，增强了在工作模式上的功能，具有多种极化、可变入射角、大幅宽等新的特性，它将继续开展对地观测和地球环境的研究。

意大利

2007年6月，由意大利国防部与航天局合作项目的首颗雷达成像卫星Cosmo-Skymed1卫星的发射入轨标志着Cosmo-Skymed星座项目的启动。COSMO-SkyMed卫星工作在X波段（9.6GHz），具有多极化、多入射角的特性，具备3种工作方式和5种分辨率的成像模式：ScanSAR（100m和30m）、Strip-Map（3m和1.5m）、SpotLight（1m）。其中，Cosmo-Skymed星座是意大利的SAR成像侦察卫星星座，共包括4颗SAR卫星。该星座是与法国Pleiade光学卫星星座配套使用的，两者均采用太阳同步轨道，作为全球第1个分辨率高达1m的雷达成像卫星星座，Cosmo-Skymed系统将以全天候、全天时对地观测的能力、卫星星座特有的高重访周期和1m高分辨率的成像为环境资源监测、灾害监测、海事管理及军事领域等应用开辟更为广阔的道路。

德国

TerraSAR-X是首颗由德国航空太空中心（DLR）和民营企业EADSAstrium及Infoterra公司根据PPP模式（公-私共建）共同开发的军民两用雷达侦察卫星。该卫星于2007年6月15日从拜科努尔航天中心发射升空，运行在515km的近极地太阳同步轨道上，工作在X波段（9.65GHz），具有多极化、多入射角的特性，具备4种工作方式和4种不同分辨率的成像模式：StripMap（单视情况下：距离上3m，方位上3m）、Scan-SAR（4视情况下：距离上15m，方位上16m）、Spot-Light（单视情况下：距离上2m，方位上1.2m）和高分辨SpotLight（单视情况下：距离上1m，方位上1.2m）。SAR-LUPE是德国第1个军用天基雷达侦察系统，服务于德国联邦部队。该卫星系统主要由5颗X波段雷达成像卫星组成星座，分布在3个高度500km的近极地太阳同步轨道面上，其中2个轨道面上将有2颗卫星运行，另一个轨道面上有1颗卫星。每颗卫星都可以穿透黑暗和云层，提供分辨率1m以内的图像。整个卫星系统，每天可以提供全球从北纬80°到南纬80°地区的30多幅图像，具有SpotLight和Strip-Map2种工作模式，并且具有星际链路能力，缩短了系统响应时间，具备对"热点"地区每天30次以上的成像能力。

 俄罗斯

1987年7月25日，苏联成功发射第1个雷达卫星演示验证项目Cosmos-1870，在此基础上，俄罗斯分别于1991年3月31日和1998年将"钻石"（Almaz）系列雷达成像卫星---Almaz-1和Almaz-1B送入转轴倾角73°的非太阳同步圆形近地轨道。其中，Almaz-1是一颗对地观测卫星雷达成像卫星，工作在S波段（中心频率3.125GHZ），采用单极化（HH）、双侧视工作方式，入射角可变（30°~60°），分辨率达到（10m~15m）。Almaz-1B是一颗用于海洋和陆地探测的雷达卫星，卫星上搭载3种SAR载荷：SAR-10（波长9.6cm，分辨率5m~40m）、SAR-70（波长7cm，分辨率15m~60m）和SAR-10（波长3.6cm、分辨率5m~7m），这3种SAR载荷均采用HH极化方式。此外，俄罗斯还将发射Arkon-2多功能雷达卫星、Kondor-E小型极地轨道雷达卫星。

加拿大航天局

加拿大航天局于1989年开始进行SAR卫星---RadarSat-1的研制，并于1995年11月4日在美国范登堡空军基地发射成功，1996年4月正式工作，是加拿大的第1颗商业对地观测卫星，主要监测地球环境和自然资源变化。该卫星运行在780km的近极地太阳同步轨道上，工作在C波段（5.3GHz），采用HH极化方式，具有7种波束模式、25种成像方式。与其他SAR卫星不同，首次采用了可变视角的ScanSAR工作模式，以500km的足迹每天可以覆盖北极区一次，几乎可以覆盖整个加拿大，时间每隔3天覆盖一次美国和其他北纬地区，全球覆盖一次不超过5天。RadarSat-2是加拿大继RadarSat-1之后的新一代商用合成孔径雷达卫星，它继承了RadarSat-1所有的工作模式，并在原有的基础上增加了多极化成像，3m分辨率成像、双边（dual-channel）成像和动目标探测（MODEX）。RadarSat-2与RadarSat-1拥有相同的轨道，但是比RadarSat-1滞后30min，缩短了对同一地区的重复观测周期，提高了动态信息的获取能力。

中国

中国对SAR的研究起源于20世纪70年代后期，首先是中科院展开了对SAR研究的工作，于1976年建立了中国第一个雷达的实验室，主要是从事机载SAR成像方面的研究，经过了三年的努力于1979年得到了中国第一张合成孔径雷达的图像。该系统主要工作在X波段且没有采用脉冲压缩的技术，分辨率可达到180m×30m。1983年中国研制成功了单通道、单极化和单视测的机载合成孔径雷达系统，此雷达工作在X波段，图像分辨率为15m×15m。1987年中国成功研制出了多带条、多极化的机载合成孔径雷达系统，其工作在X波段，图像的分辨率为10m×10m。1994年中国成功研制出了机载合成孔径雷达实时的成像技术的处理器，实现了对已有10m分辨率的机载合成孔径雷达信号的实时处理。

2020年1月，中国“合成孔径雷达微波视觉三维成像理论与应用基础研究”项目启动，由空天院牵头，联合复旦大学、中国科学院自动化研究所、北京大学、北京市遥感信息研究所等单位开展。项目研究目标是建立SAR微波视觉三维成像新理论、新方法、新技术，降低三维成像SAR系统的复杂度，为发展中国新一代三维SAR系统、提升中国SAR系统应用效能奠定理论方法基础。

2023年8月13日，中国发射的世界首颗进入工程实施阶段高轨合成孔径雷达卫星陆地探测四号01星，经过4次变轨后，顺利进入工作轨道，合成孔径雷达（SAR）天线成功展开，完成了卫星入轨初期飞控试验主要工作，卫星工况正常，状态良好，后续将继续开展在轨测试等工作。

2025年4月9日，在国家自然科学基金委员会信息科学部重大项目“合成孔径雷达微波视觉三维成像理论与应用基础研究”项目结题审查会上，中国科学院空天信息创新研究院发布了原创性研究成果合成孔径雷达（SAR）微波视觉三维成像理论方法。该技术通过引入雷达回波与图像中的微波视觉三维语义，开创了全新的SAR三维成像技术路径。相比传统方法，这一技术大幅减少了三维成像所需的数据采集量，提升了成像精度，实现了高效能、低成本的SAR三维成像，为遥感测绘学和灾害监测等领域提供了更有力的技术支撑。

日本

JERS-1卫星于1992年2月11日在Tanegashima中国科学院国家空间科学中心被发射升空，主要用于地质研究、农林业应用、海洋观测、地理测绘、环境灾害监测等。该卫星载有2个完全匹配的对地观测载荷：有源SAR和无源多光谱成像仪，运行在570km的近极地太阳同步轨道上，入射角固定、单一极化（HH），工作在L波段（中心频率1.275GHz），分辨率18m。先进陆地观测卫星（AdvancedLandObservingSatellite，ALOS）于2006年1月24日被送入690km的准太阳同步回归轨道。ALOS采用高分辨率和微波扫描，主要用于陆地测图、区域性观测、灾害监测、资源调查等方面。该卫星携带了3种传感器：全色立体测图传感器棱柱、新型可见光和近红外辐射计AVNIR-2和相控阵型L波段合成孔径雷达PALSAR。该卫星具有多入射角、多极化、多工作模式（高分辨率模式和ScanSAR模式）及多种分辨率的特性，最高分辨率能达到7m。

以色列

TecSAR是以色列国防部的第1颗雷达成像卫星，运行在转轴倾角为143.3°、高度为550km的太阳同步圆形轨道上，具有多极化（HH、VV、VH、HV）、多种成像模式（StripMap、ScanSAR、SpotLight、马赛克）及多种分辨率的特性，工作在X波段，最高分辨率可达到1m（SpotLight）。此外，据不完全统计，还有其他很多国家也在大力开展星载雷达的研究，已经发射或即将发射星载SAR的国家及卫星包括：印度的RiSat、中国的"遥感一号"、韩国的"KompSat-5"、阿根廷的"SAOCOM"等。

工作方式

工作原理

合成孔径雷达是一种利用雷达技术实现地面成像的系统。它与其他大多数雷达一样，都是通过发射电磁脉冲和接收目标回波之间的时间差测定距离，其分辨率与脉冲宽度或脉冲持续时间有关，脉宽越窄分辨率越高。相比于光学成像技术，SAR可以在任何天气条件下获得高分辨率的地面图像。它利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一个较大的等效天线孔径的雷达，因此也被称为综合孔径雷达。

与其它大多数雷达一样，合成孔径雷达通过发射电磁脉冲和接收目标回波之间的时间差测定距离，其分辨率与脉冲宽度或脉冲持续时间有关，脉宽越窄分辨率越高。合成孔径雷达通常装在飞机或卫星上，分为机载和星载两种。合成孔径雷达按平台的运动航迹来测距和二维成像，其两维坐标信息分别为距离信息和垂直于距离上的方位信息。方位分辨率与波束宽度成正比，与天线尺寸成反比，就像光学系统需要大型透镜或反射镜来实现高精度一样，雷达在低频工作时也需要大的天线或孔径来获得清晰的图像。由于飞机航迹不规则，变化很大，会造成图像散焦。必须使用惯性和导航传感器来进行天线运动的补偿，同时对成像数据反复处理以形成具有最大对比度图像的自动聚焦。因此，合成孔径雷达成像必须以侧视方式工作，在一个合成孔径长度内，发射相干信号，接收后经相干处理从而得到一幅电子镶嵌图。雷达所成图像像素的亮度正比于目标区上对应区域反射的能量。总量就是雷达截面积，它以面积为单位。后向散射的程度表示为归一化雷达截面积，以分贝（dB）表示。地球表面典型的归一化雷达截面积为：最亮+5dB，最暗-40dB。合成孔径雷达不能分辨人眼和相机所能分辨的细节，但其工作的波长使其能穿透云和尘埃。

极化方式

合成孔径雷达发射的电磁波有多种极化方式，如发射和接收都采用水平极化(HH)方式，发射和接收都采用垂直极化(VV)方式，以及发射为水平极化接收为垂直极化(HV)方式、发射为垂直极化接收为水平极化(VH)的交叉极化方式。很明显，采用多频段、多极化工作的SAR系统将具有更好的成像质量和目标分辨能力。

信号接收方式

合成孔径雷达的信号处理采用数字处理方式，采集到的原始数据为一个二维数组。因为雷达一面匀速运动，一面以一定的脉冲重复频率(PRF)发射并接收线性调频的脉冲信号，处理器要对接收到的每一个脉冲信号进行采样，并一排排地存储起来，这样就形成了一个二维数组，数组每一行的数据为发射的线性调频脉冲的各个采样点的值，每一列的数据为雷达在不同的空间位置处接收到的线性调频脉冲的相应的采样点值。这样，二维数组的行方向就为距离向，列方向为方位角。

工作系统

合成孔径雷达系统主要包括：基准频率源、发射机、接收机、天线、相位检波器、A/D采样器等部分。基准频率源产生系统所需的激励信号，由发射机上变频至射频经放大后通过天线发射。天线接收回来的目标脉冲回波经接收机放大后下变频至中频，通过正交相位检波得到视频信号，视频信号经A/D采样后存储为数字信号。聚焦型合成孔径的信号处理通过距离向的脉冲压缩和方位向的匹配滤波可以获得距离向和方位向两维的高分辨率图像。脉冲压缩技术通常利用发射时宽-带宽积大的线性调频脉冲，在接收机里进行匹配滤波处理。此外，由于合成孔径雷达是一种相干雷达，对频率和相位稳定性的要求都很严格，因此需利用惯性导航系统对飞行器姿态进行控制，记录姿态参数数据。利用飞行器的姿态参数数据进行成像处理中的运动补偿，最终得到合成孔径雷达图像。

分类

合成孔径雷达通常有以下几种分类方式：

（1）根据雷达载体的不同，合成孔径雷达可分为星载SAR、机载SAR和无人机载SAR等类型。

（2）根据SAR工作方式的不同，可以分为带状模式、聚束式、扫描模式等。带状模式时，雷达波束的照射范围为一与雷达飞行方向平行的带状区域;聚束式模式工作时，雷达波束指向可以不断变化，可以在很长的时间内始终照射同一区域;扫描模式工作时雷达波束能够迅速地在数个子观测带之间转换。

（3）根据雷达波束指向和雷达运动方向夹角的不同，可将SAR分为正侧视模式、斜视模式、前视模式等。正侧视时，雷达波束指向和雷达的运动方向垂直;其他方式时，二者均有一个小于90的夹角。

（4）按照信号处理方式划分，SAR系统又可分为聚焦和非聚焦两种。聚焦合成孔径是以目标散射点为圆心，距离R为半径的圆弧，圆弧上任一点接收到的回波信号都是同相的，经叠加后可获得高分辨率。但是因为实际雷达飞行路线是直线而不是圆弧，所以成像处理时应该将直线孔径上各点与圆弧孔径之间的相位差补偿掉，通常将含有这种补偿的成像处理叫做聚焦处理，否则就称为非聚焦处理，显然，聚焦处理要比非聚焦处理的分辨率高得多。

性能特点

应用

合成孔径雷达作为一种主动式微波传感器，具有不受光照和气候条件等限制实现全天时、全天候对地观测的特点，甚至可以透过地表或植被获取其掩盖的信息。这些特点使其在民用领域具有广泛的应用前景。

星载SAR受轨道的限制，无法很好地满足业务化应用对连续覆盖和快速重复性观察方面的需求。与之相比，无人机载微型SAR在分辨率、高程精度等性能指标、成本、机动性和可更换性等方面具有很大的优势。无人机载SAR在城建勘测、农田普查、溢油检测、舰船监测、立体测绘学和变化检测已经得到了广泛而重要的应用。在遥感领域，它可以用于土地资源调查、环境监测、灾害预警等。

城建勘测

无人机载SAR可以对建筑物进行精细成像，获取其结构信息、分布和变化情况，为城建勘察提供基础数据。

农业普查

无人机载SAR可以准确测量目标区域面积和变化情况，特别是利用极化信息，可以进一步提取地块种植情况变化。通过遥感技术，能够实现高效的农业普查。

海洋监测

海洋环境监测包括对海洋灾害、海面溢油、海上船舶和沿海滩涂等的监测，无人机载SAR可以在海上不利气象条件下，实时获取海面目标的微波散射信息，对中国海监、海事开展执法、维权任务提供有力保障。

立体测绘

利用多次或单次干涉测量，无人机载SAR可以获取地物的三维高程信息，在地理测绘等领域中具有重要应用。GIS技术领域，它可以用于城市规划、交通流量监测等；在气象监测领域，它可以用于降水测量、风场观测等。

军事侦察

在军事侦察领域，它可以用于目标识别、战场监测等。此外，合成孔径雷达还可以用于医学成像、无损检测等领域。

典型产品

微型合成孔径雷达具有体积小、质量轻、成本低、多功能，可灵活组合形成多种工作模式等特点，能够全天候、全天时地获取遥感数据，能够满足无人机飞行平台搭载的安装需求，还可以满足双装载、多装载的多任务平台的安装需求，可广泛应用于国防、地形测绘学、制图学、海洋研究、农林生态监控、污染和灾害估计等领域。

MiniSAR

MiniSAR是美国罗克韦尔柯林斯公司和桑迪亚国家实验室在2005年以LynxSAR为原型研制的微型合成孔径雷达，工作在Ku波段，可扩展到X波段及Ka波段，空间分辨率为0.1m。总质量为12.3kg，不足LynxSAR的四分之一，体积为LynxSAR的十分之一，探测距离可以达到15km。

MiSAR

MiSAR是德国EADS防务电子公司于2004年研制完成的一种小型化合成孔径雷达（见图3-41）。其工作频率为35GHz，采用调频连续波技术，在条带成像模式下，它的覆盖宽度为500～1000m，分辨率为0.5m，重约4kg，体积仅为1/100m³，功耗低于60W。2006年升级了第二代MiSAR系统，装备在德国“月神”无人机上。

NanoSAR

2009年4月，英西塔公司试飞了装备重900g的英西塔/ImSAR公司NanoSAR任务载荷的“扫描鹰”无人机；2009年5月，组合了SAR和光电任务载荷的“扫描鹰”进行了试飞。NanoSAR工作在X和Ku波段，总功耗小于30W，最高分辨率达到0.3m，作用距离达到4km，测绘学带最宽度大为1km，系统发射功率为1W。

D3160

D3160是中国中科院电子所研制的一种采用连续脉冲新体制的微小型SAR系统，可工作在X或Ku频段，重量小于4kg，探测距离达到10km，分辨率优于0.3m。D3160于2013年完成了研制，并加装在三角翼飞机、无人机等飞行器上进行试验和测试。

新型合成孔径雷达三维成像技术发布.中国科学院.2026-01-10

合成孔径雷达.中国测绘学会.2024-03-09

合成孔径雷达.江苏省人民防空办公室.2024-03-09

国际合作.国家航天局.2026-01-14

美空军向委内瑞拉周边部署MQ-9A“死神”无人机.腾讯网.2026-01-14

“空中航母”起飞!“九天”无人机有多强?.澎湃新闻.2026-01-15

..2026-01-10