来源：航空知识杂志社

昨天，我们介绍了雷达成像卫星的优点，但是在最后稍微留了两个悬念：

一个是雷达的分辨率往往很低，所以理论上雷达拍摄到的都应该是144P的马赛克，那么雷达成像、尤其是卫星的雷达成像要怎么提高分辨率？

另一个是因为无线电波没有颜色这个属性，所以我们没办法用成像的颜色来辅助判断画面中的物体。

那么，雷达成像卫星，或者说雷达成像本身所具有的这种天然的劣势可能被逆转吗？

高分辨率：与过去的自己合作

首先，为什么雷达成像天生在分辨率上比较吃亏？简单说，如果我们有一个直径为D的天线/镜头来接受电磁波，那么这套成像系统的最高分辨率与电磁波的波长成正比，与天线/镜头的直径呈反比。或者说，波长越长或者天线/镜头的直径越小，我们看到的画面越模糊。

↑不同电磁波的波长↑

我们举个例子：哈勃望远镜的镜片直径大概是2.4米左右，它观察波长在500nm左右的可见光时，直径与波长的比值大概是500万左右；而专门观察无线电波的射电望远镜“天眼”，他的直径在500米左右，看似口径巨大，但是他观察的无线电波波长在0.1m左右，所以望远镜直径与波长的比值只有5000，所以天眼的分辨率会天然不如哈勃望远镜。

所以想要提高雷达成像的分辨率怎么办呢？当然只有拼命扩大“天线”的直径了。

其实扩大天线直径的方法还挺多的：第一个办法就是名义上的“扩大直径”，把天线做的又大又圆，但是卫星偏偏重量严重受限，所以这个办法不管用；第二个办法是用多个天线组成阵列来模拟一个直径很大的望远镜，由此提高分辨率。但是同样的，这需要多个卫星精准地合作，在太空中同样很难实现。

↑通过射电望远镜组成阵列↑

但是，组成阵列的方法背后还潜藏着第三种方法：“我与我自己组成阵列”。

所谓的组成阵列，原理就是在不同的位置上，同时观察一个物体，然后把收集到的数据收集到一起集中处理，于是就可以通过加倍的信息来把被观察的物体勾画得更加精细。但是，对于一个静止不动的被观察物体，我们不一定是要“同时拍多张照片”，也可以是“不同时间在多个地方拍多张照片”，效果是差不多的。

而就是基于这样的原理，诞生了名为“合成孔径雷达”的技术，它就是通过跟过去的自己合作，对同一个物体在不同时间、不同位置拍摄照片，从而获得大量的信息，最终利用这些信息提高成像分辨率。

↑合成孔径雷达工作过程↑

而“合成孔径雷达”中的“合成”两个字，指的就是自己跟自己“合成”一个更大孔径的雷达。

极化合成技术：拍到更有用的“颜色”

一般来说，我们认为电磁波只有一个性质，那就是“波长”（或者频率），只要波长一样的光就是一模一样的。其实这个说法不太对，因为电磁波还有另一个性质：极化方向。

因为电磁波实际上是空间中电场和磁场的不断转化，而电场变化和磁场变化在空间中是有一定方位的，所以即便是波长完全一样的电磁波，他们之间也会在极化方向上有区别。

↑电磁波的“振动方向”↑

而物体在反射电磁波的时候，是有可能改变电磁波的极化方向的，并且跟物体本身的性质有关，植被/泥土/金属/水对于电磁波的极化方向改变时不一样的，所以通过发射特定极化方向的电磁波，然后观察反射电磁波的极化方向，可以判断物体到底是什么质地的。

↑合成孔径雷达下的“伪色”和真实色彩的对比↑

所以我们看到的雷达成像图片的“诡异配色”往往被称为“伪色”，意思就是根据物体的材质而设定的颜色，而为了对比度更高，往往都是极度“撞色”，但是这个颜色可比我们正常看到的颜色更有用，比如说敌人布置假的坦克目标，虽然表面上也刷上了绿颜色，看起来好像是真的坦克，但是只要采用极化合成技术，一下子就可以看出来这不是金属材质的。

↑某伪军事势力的伪装军事目标↑

而在民用领域，这个技术就更有用了，能够直接通过照片判断土地的类型、土地上的作物，甚至于作物的生长情况都可以一清二楚，所以不得不说，极化合成技术下雷达成像图片的“颜色”要比真实的颜色有用的多。

总结一下

虽然雷达成像中，由于无线电波的一些特性导致其相比光学成像存在一定的不足，但是通过技术的发展，尤其是合成孔径技术和极化合成技术，雷达成像也能够尽可能地扬长避短，做出光学成像做不到的事情，在航空测量、航空遥感、卫星海洋观测、航天侦察、图像匹配制导等方面发挥自己的优势。尤其是它能发现隐蔽和伪装的目标，如识别伪装的导弹地下发射井、识别云雾笼罩地区的地面目标等，所以在军事领域，发展相应的雷达技术和卫星技术是大势所趋。

“4K全彩”的雷达成像是怎么做到的？