天基雷達（別名：星載雷達、太空雷達；英文名：Space-based Radar，簡寫：SBR），是指一種部署在地球軌道或其他天體軌道上的雷達系統，它利用電磁波對地球表面、大氣層以及其他天體進行探測和監測，一般工作在微波波段。
天基雷達可進行遙感探測，還能對艦船、交通工具、飛行器等運動目標跟蹤監視。天基雷達由多顆衛星組成星座，可對機載系統不能進入的地區覆蓋，完成預警、遙感、控制、空間探索等任務，具備光學系統和一般地基雷達、機載雷達不具備的能力。自2000年以來，天基雷達已引起了軍事和商業領域的重視。截至2024年，在技術發展方面，天基雷達已從最初的導彈預警衛星發展為多功能綜合監測系統。組網協同空間監視是天基雷達未來的重要發展趨勢，需要進一步研究適配于復雜噪聲環境的空間目標穩健檢測方法；需要研究空間目標快速相參積累方法；需要進一步研究天基雷達的探測增程技術。
天基雷達按其功能劃分可分為空間飛行器交會對接雷達、天基對地遙感成像雷達和天基預警監視雷達。天基雷達在實際應用中還可以設計多種工作模式，包括SAR成像、MTI、電子偵察等。天基雷達作為全球監視和戰略預警的關鍵技術，相比于地基監視系統及天基光學監視系統，具有覆蓋范圍廣、全天時全天候監測能力不受光照和氣候條件限制及適應復雜環境等顯著優勢。天基雷達在彈道目標預警、反隱身目標探測等多種任務中發揮著重要作用。高分三號衛星是中國首顆分辨率達到1米的C頻段多極化合成孔徑天基雷達衛星，具備12種成像模式，功率達萬瓦級，衛星成像幅寬大，其提升了中國對地遙感觀測能力。
基本概念
1989年，CANTAFIO在《Space-based radar handbook》一書中給出天基雷達系統較為明確的概念：天基雷達是一種部署在地球軌道或其他天體軌道上的雷達系統，它利用電磁波對地球表面、大氣層以及其他天體進行探測和監測。自2005年起，賁德等人和林幼權等人相繼對天基雷達概念、種類及關鍵科學問題進行了詳細論證與分析，進一步細化了天基雷達系統的具體內涵。
天基雷達能全天候、在各種天氣下工作，有大范圍、高精度的探測能力，可進行遙感探測，還能對艦船、交通工具、飛行器等運動目標跟蹤監視。天基雷達由多顆衛星組成星座，能對地球連續覆蓋，可對機載系統不能進入的地區覆蓋，完成預警、遙感、控制、空間探索等任務，具備光學系統和一般地基雷達、機載雷達不具備的能力，一般工作在微波波段。
天基雷達將雷達主動探測器搭載在衛星平臺上，能夠對空間目標形成廣域監視能力。作為新體制空間監視裝備，天基雷達能夠與既有監視網裝備相互補充與配合，完成對空間目標的持續監視跟蹤，以此提高太空態勢感知能力并完善空間目標監視體系。作為太空態勢感知和空間信息獲取的關鍵技術，天基雷達系統的設計及其核心技術的研究，已經成為全球范圍內科研機構和學術界關注的焦點。在預警和監視領域，天基雷達技術的研究涉及到眾多關鍵技術，包括但不限于空間大型可展開天線技術、空間環境下的檢測跟蹤技術、雜波抑制、數據處理與信息傳輸鏈路以及天基傳感器調度等諸多方面。自2000年以來，天基雷達因其全球監測能力、全天候運作特性及超越地理和政治限制等優勢，已廣泛引起了軍事和商業領域的高度重視。
種類
天基雷達按其功能劃分可分為三大類。第一類是空間飛行器交會對接雷達，第二類是專注于地球表面成像的天基對地遙感成像雷達，最后一類則是專注于監視及預警任務的天基預警監視雷達。上述三類天基雷達系統各自針對不同的應用需求，但共同體現了天基雷達技術在當代監視系統中的核心地位和戰略價值。
空間飛行器之間的交會對接雷達
該系統的核心作用在于在空間飛行器執行對接任務期間，提供目標飛行器的精確角度、距離和速度等關鍵信息。這種雷達系統體積緊湊，設計上追求小型化，但其探測范圍相對有限（約10公里），功能單一。盡管功能專注于對接輔助，但在歷史上的阿波羅計劃及航天飛機任務中已經證明了其重要性和有效性，成為20世紀航天領域的關鍵技術之一，已經在20世紀Apollo和航天飛機等工程中得到廣泛應用。
天基對地遙感成像雷達
天基對地遙感成像雷達，通常采用合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar，SAR）技術，搭載于專門的對地觀測衛星平臺上，簡稱為天基SAR，是應用最廣泛的星載雷達，主要功能是提供地球表面或其他星球表面的高分辨力圖像，觀測對象為靜止目標。這類天基成像雷達系統具備在任何光照和氣象條件下對地球表面進行連續觀測的能力。該系統能夠捕捉到地表的細微變化，如地形起伏、地表反射特性、海洋波高、海面風速、海洋環境狀態、冰層覆蓋情況、降雨量以及云層高度等關鍵地理和環境參數，且具備一定程度的地表穿透力。
SAR技術在多個領域展現出其獨特的應用潛力，包括但不限于災害預警與評估、環境變化監測、海洋狀態分析、自然資源勘探、農作物生長狀況評估、地理測繪學以及軍事偵察等。由于SAR系統能夠提供其他遙感技術難以比擬的深度信息和視角，因此在國際上受到了越來越多國家和研究機構的重視和應用。SAR衛星最早可追溯起源于1975年美國發射的GEOSC，1978年美國又進一步發射了Seasat，1981年和1984年航天飛機分別發射SIR-A和SIR-B，1988年發射長曲棍球及2002年-2006年期間發射德國TerraSar系列、意大利的“宇宙地中海”（Cosmo-SkyMed）雷達成像衛星、法國的“太陽神-2A”（Helios-2A）衛星及2016年中國發射的高分三號SAR衛星。
天基預警監視雷達
天基預警監視雷達是當代雷達技術研制中難度最大的雷達之一。天基預警雷達觀測的主要對象是陸、海、空、天中的運動目標，提供這些目標的位置信息以及運動趨勢，彌補預警探測系統的不足。天基預警雷達是這三類天基雷達中最具挑戰性的雷達工程，涉及的技術難度最大。作為一種主動式探測系統，天基預警監視雷達利用其獨特的高空平臺優勢，實現了跨越國界、氣候和時間限制的監測能力。該雷達系統預警時間較長，且能夠對多種目標如衛星、軌道上的航空武器系統、空中飛行器、海面艦船等進行有效預警及監控。此外，該雷達系統還能夠對地面目標進行詳細測繪學及對運動目標進行實時跟蹤。綜合上述功能，天基預警雷達本質上來說是一種融合了合成孔徑雷達技術和預警探測能力的先進星載雷達系統。鑒于其多功能性，美國自20世紀60年代以來一直在持續推進天基預警雷達技術的研究工作。在此期間，美國不僅制定了詳盡的技術發展藍圖，還致力于關鍵技術的突破和原型系統的開發。同時，該技術的應用范圍和用戶需求也在不斷擴展增加，從最初主要服務于海軍需要，重點在于對特定區域的空中移動目標進行探測，即空中動目標指示（Air Moving Target Indication，AMTI），到逐漸拓展應用至滿足空軍需求，目標是實現對全球范圍內AMTI能力覆蓋。
主要特點
功能強大
由于其在太空中的位置，天基雷達可以提供對地球表面的全方位覆蓋，不受地形和地平線的限制。在搜尋機動目標和裝甲技術設備方面，天基雷達是最有前景的偵察系統，尤其是帶合成孔徑的現代化雷達站更是一個獨特的多功能綜合體。與偵察戰場的光學系統相比，利用合成孔徑天基雷達得到的圖像，除質量要高于傳統的感光照片外，圖像信息量也大大多于感光圖像信息。與地基雷達相比，通過利用先進的信號處理技術和高頻電磁波，天基雷達能夠實現對目標的高分辨率成像，可辨清地面0.3米至1米大小的物體；自動發現并跟蹤地面上速度在每小時4公里至100公里的移動目標；拍照制圖，形成分辨率1米左右的地形數字圖等地基雷達所不具備的功能。也正是天基雷達的這些功能，才使得圖像分析員能連續地完成有關搜索、發現和辨別目標以及確定目標方位等一整套任務，為作戰部隊提供準確的戰場情況。此外，將天基雷達系統同戰區武裝力量先頭部隊的偵察中心連在一起，還能使情報信息在最短的時間內提供給作戰部隊，為戰場指揮員的正確決策提供及時可靠的保證。如美國正在研制中的“發現”2號就是具有這種功能的天基雷達系統。
全時服務
軍事科學家在研制天基雷達的過程中發現，將航天設備的優勢（敵方防空手段夠不著，偵察的全球性）同無人駕駛飛機的優勢（監測時間長，數據報告及時）結合起來，能使天基雷達的功效得到更大程度的發揮。具體做法是：在距地面770公里高度的近地圓軌道上部署24個攜帶雷達站的航天器，組成戰場偵察系統。這個系統能確保高頻率地（10至15分鐘）監視戰區，并且不管是任何能見度、任何時間、任何氣象，不管是多遠的距離、多大的視角，都能夠“捕捉”到目標，從而為作戰部隊提供不間斷的服務。不僅如此，為避開敵方無用信號的干擾，天基雷達的天線系統將使用有源定向天線陣。這種天線能將工作頻率限制在3厘米的范圍內。這樣一來，敵方所有的電子或電磁干擾信號都顯得無能為力了，從而保證了雷達工作的全時性。如美國的“發現”1號天基雷達，就是這樣一種不受外界條件干擾的“風雨無阻”的“辛勤工作者”。
造價低廉
天基雷達的另一個主要特點就是造價低廉。由于使用便宜的小型宇宙平臺就可以達到運載雷達的目的，所以系統的研制和運行費用就會大幅度降低。據估計，每個運載雷達的航天器價格不超過1億美元，而典型的軍用航天器約3至4億美元。即使加上運行軌道演示試驗所需的費用，整個系統的造價（包括軌道設備和地面綜合設備）也只在25億美元左右，這些費用與其強大的偵察功能和優質的全時服務相比，就顯得微不足道了。如意大利國防部委托阿列尼亞航空航天公司研制的小型宇宙平臺“SAR-2000”合成孔徑雷達，經費只需3180萬美元。而一旦裝備了這種雷達，就會確保意軍在未來技術戰中占得先機。這樣看來，天基雷達還真的是物超所值了。
多模式操作
天基雷達可以設計為多種工作模式，包括SAR成像（合成孔徑雷達成像）、MTI（動目標指示）、電子偵察等。
功能作用
天基雷達在彈道目標預警、反隱身目標探測、空間目標監視、對地遙感成像等多種任務中發揮著重要作用：
優勢與意義
優勢
天基雷達作為全球監視和戰略預警的關鍵技術，相比于地基監視系統及天基光學監視系統，具有覆蓋范圍廣、全天時全天候監測能力不受光照和氣候條件限制及適應復雜環境等顯著優勢。
研究意義
研究天基雷達系統設計與相應的關鍵技術，對構建全方位多層次的空間目標監視體系、擴大監視覆蓋范圍、提高監測數據更新周期具有重大意義。
缺點與不足
1、天基平臺與地基監視系統相比，發射功率較小（千瓦量級）、溫差較大（真空環境，接收機最高溫差可達百余攝氏度），導致基于天基雷達平臺的空間目標檢測任務中面臨由于熱噪聲較大導致的信噪比較低等問題，從而嚴重影響空間目標的檢測性能；
2、與地基系統相比，天基雷達平臺速度會大很多，而空間目標在軌狀態也是高速運動的，因此天基雷達與被觀測空間目標之間通常具有更高的相對運動速度和加速度范圍。這會導致目標回波出現嚴重的跨距離單元徙動和跨多普勒單元徙動問題，故難以有效地在同一個距離單元和多普勒單元上實現目標能量的有效積累；
3、地基監視體系對空間目標遂行跟蹤任務時多采用精密跟蹤模式，與地基裝備相比，天基雷達身處真空環境、不受大氣衰減因素的影響，可發射“窄脈沖+相掃”形式的波束形成較大監視范圍，由此對空間目標遂行檢測、跟蹤任務。此時，在天基雷達的有效監視區域內就會出現多個低軌空間目標（包括重點關注空間目標、空間碎片等）。由非感興趣空間目標或空間碎片產生的雜波及散熱性能不佳導致的量測噪聲均會影響重點關注空間目標的濾波更新過程，從而帶來了跟蹤精度與監視能力下降的問題。此外，當空間目標回波信噪比較低時，天基雷達對其難以維持穩定的檢測跟蹤，導致有效監視弧段較短。
現狀
由于能全球覆蓋且不受地域、政治、戰略等因素影響，還能實現全天候、晝夜連續監測等優點，受到美國、加拿大等眾多國家廣泛重視，截至2011年，中國在該領域研究尚處于初級階段。2016年8月10日，中國在太原衛星發射中心用長征四號丙運載火箭成功發射高分三號衛星。高分三號衛星是中國首顆分辨率達到1米的C頻段多極化合成孔徑雷達衛星，是世界上分辨率最高的C頻段、多極化衛星。同時衛星獲取的微波圖像性能高，不僅可以得到目標的幾何信息，還可以支持用戶的高定量化反演應用；衛星具備12種成像模式，涵蓋傳統的條帶成像模式和掃描成像模式，以及面向海洋應用的波成像模式和全球觀測成像模式；功率達萬瓦級，可以獲取高性能的微波圖像，同時是我國首顆連續成像時間達到近小時量級的合成孔徑雷達衛星；衛星成像幅寬大，與高空間分辨率優勢相結合，既能實現大范圍普查，也能詳查特定區域，可滿足不同用戶對不同目標成像的需求。提升了中國對地遙感觀測能力，是高分專項工程實現時空協調、全天候、全天時對地觀測目標的重要基礎。
截至2024年，在技術發展方面，天基雷達已從最初的導彈預警衛星發展為多功能綜合監測系統。天基雷達ISAR成像還處于起步階段，實現天基協同成像，能夠從多個角度反演重要目標結構信息。然而，天基ISAR成像平面尚不明確，沒有合理的成像弧段選取準則，研究面向空間目標天基協同ISAR成像的資源調度方法，理清成像算法與目標運動軌道、天基雷達觀測之間的相互關系，實現雷達成像資源合理分配，對于增強目前雷達監視系統能力、提升空間信息獲取效益具有重要的研究意義和實用價值。現有空間監視體系中各型裝備工作相互獨立、任務分工簡單，存在明顯的目標環境認知不足。
發展趨勢
考慮到搭載在衛星平臺的天基雷達功率較小、散熱性能不高、平臺處于高速運動狀態等因素，未來需要進一步研究適配于復雜噪聲環境的空間目標穩健檢測方法；需要研究空間目標快速相參積累方法，以期實現對空間目標的有效檢測；需要進一步研究天基雷達的探測增程技術；組網協同空間監視是未來的重要發展趨勢，從宏觀角度來看，不同組網方式的探測覆蓋能力有所區別；從細粒度層面來說，組網中雷達光學不同裝備對多目標觀測過程中的信息增量也不相同，組網雷達對多目標觀測過程更加復雜，需要研究雷達傳感器調度方法與多資源聯合分配方法，進而優化空間監視的跟蹤精度與太空態勢感知效能。
參考資料 >
高分三號衛星成功發射 為我國首顆1米分辨率成像衛星.國際在線新聞.2025-09-30
高分三號衛星.高分三號衛星.2025-09-30