美国间谍卫星的遥感技术和相关一些PP

由于间谍卫星的高度保密性，很多资料有差错和互相矛盾之处，请见谅。




CCD可见光成像


　　CCD成像属电子摄影的一种，因此又称“电子眼”。我们知道，遥感侦察的任务不

仅是要识别目标，而且应确定目标所在的准确位置，因此要求获取的图像不仅分辨率高

，几何精度也要好，以满足测制高精度地形图的需要。1995年7月发射升空的由法国、

意大利和西班牙联合研制的“太阳神”侦察卫星，上面主要侦察设备———CCD可见光

相机，其地面分辨率达1米。美国自1989年8月起陆续升天的第6代光学成像侦察卫星—

——KH－12，其上装载的CCD相机，采用了世界上最先进的自适应光学成像技术，可以

有效地补偿大气层湍流造成的影像畸变，拍摄的图像地面分辨率可达0．1米左右，KH-

12系列改进型目前能达到2厘米+的分辨率。这样高的图像分辨率，可以识别区分地面上

的坦克和卡车、飞机的型号、导弹的类型等，一般的武器装备很难逃过它的“眼睛 ”

。
“锁眼”系列卫星已经发展到第11型和第12型，除了高达0.1～0.3米的高分辨率外，其

最大的优势在于它是最先进的“数字图像传输型的实时照相侦察卫星”，不使用胶卷，

而是由卫星上的“成像遥感器”通过扫描方法拍摄地面场景图像，并将这些“高品质远

距照相电视信号”采用数字图像的传输方式即时传输到地面卫星接收站，这样，华盛顿

的国家图像判读中心就能立刻了解到有关国家各个领域的瞬时动态，因此情报的可信度

较高。但是，“锁眼”系列卫星也有其缺陷，就是其主要依靠光学和红外照相设备进行

侦察，无法探测地下目标。






合成孔径雷达成像


合成孔径侧视雷达是一种主动式微波遥感成像系统，它依靠自身发射的电磁波而不是借

助地面目标反射光成像，因此，不论在白天或黑夜都可以工作。由于雷达发射的是微波

，可以穿透云雾雨雪，因而不受气象条件的影响；而且这种雷达波对植被、干沙、土壤

、冰块等地物也有一定的穿透能力。因此，合成孔径侧视雷达能透过植被和松散土层获

取植被覆盖的地面影像，对干沙穿透的深度可达几十米，因而能揭露伪装，发现隐蔽的

武器装备和地下设施。此外，这种雷达采用合成孔径技术和脉冲压缩技术，所以能获得

高分辨率的雷达图像。

1988～2005年美国发射了5颗“长曲棍球”雷达侦察卫星，它装有1米级分辨率的合成孔

径雷达，运行在高650千米左右的近地轨道上。它与“锁眼12”相比，虽然存在分辨率

不及后者、对高纬度地区无法探测等遗憾，但它不受云层和气象条件的影响，可以弥补

光学照相卫星不能全天候进行侦察的不足，而且雷达具备一定的穿透能力，从而可以识

别部分伪装，发现隐匿在地表以下的一些军事设施。

“长曲棍球”则具备一定的探测地下目标的能力，其属于合成孔径雷达扫描成像卫星，

可透过云层、夜暗、恶劣气候进行全天候探测目标，还可透过沙漠等伪装探测地下10米

深处隐藏的目标，如隐蔽的飞机库、地下掩体等。




多光谱扫描成像


　　在军事上，许多重要军事目标常采用伪装隐蔽的方法，以使真目标免遭敌方的打击

，此时如果用一般的可见光相机进行观测，就很难发现其差别，从而难辨真伪。可多光

谱扫描仪采用不同的探测器，同时扫描获取目标从可见光到近红外多个波段的图像，所

以能有效地揭露军事伪装。

　　我们知道，各类地物在不同的电磁波段辐射（反射或发射）电磁波的特性是有差异

的。因此，同一地物在不同波段图像上所呈现的影像色调或颜色就会有差别，这有利于

区分地物间的微小差异，从而达到识别目标的目的。如一些重要的战略军事目标，诸如

导弹发射场，常常隐蔽在绿色的山坳中，并对暴露部分在其表面涂上与绿色背景相似的

颜色，或在目标上方设置绿色伪装网，这样在一般可见光相机获取的图像中，目标与背

景的色调或颜色基本上是一样的，用肉眼观看很难察觉出其差别。然而，在多光谱摄影

的近红外波段获取图像，伪装材料与背景的色调或颜色就会有很大不同，这是因为采集

后的绿色植物，由于水分和养分的损耗，就会逐渐枯萎，从而改变它们对近红外线的反

射性能。同样地，一般的绿色涂料和绿色植物由于对近红外的反射能力不同，在近红外

图像上呈现的色调也不一样。

　　又如，多光谱摄影中的蓝绿光谱段，对海水具有较好的穿透力，能较好的显示水下

地貌，探测水下军事目标和设施，同时利用水体对不同光谱段反射比存在的差异，可以

推算水深，可以测制浅海地区的地形图，从而为沿海或岛屿（浅海）登陆作战及舰船航

行提供有力保障。



热红外成像


　　热红外成像仪所以称为“火”眼，缘于它对温度的敏感。热红外成像仪与一般的可

见光、近红外、侧视雷达成像不同，它采用红外探测器获取地面目标的红外辐射，记录

的是目标自身的红外辐射（发射红外线）信息，因而又称“热图像 ”。

　　利用热红外成像仪对温度的敏感，在军事上常用于探测和监视如飞机、坦克、导弹

发射和核爆炸等有热源目标。热红外成像仪具有以下特点：

　　能全天时工作。地球上的所有物体，无论在什么时间，只要其温度高于绝对零度，

都会有红外辐射，因此，热红外成像仪可以在白天和黑夜工作。

　　可以揭露伪装。由于热成像仪是靠探测目标与背景间的热辐射差异来识别目标的，

因而具有特殊的识别伪装能力。如能发现隐藏在树林和草丛中的人员、车辆与火炮；探

测出地下导弹井，揭露导弹发射场；根据地下工厂、地下核设施与地表存在的温差，还

能探测出地下工厂和地下核设施所在地。

　　能获取目标所处状态信息。由于热红外成像仪是利用目标的温差成像，因此，获取

的目标图像色调，不仅具有一般图像色调的作用，还能提供有关目标所处状态的信息。

例如，可以根据停放在机场跑道上的飞机影像色调深浅，判断哪些飞机正在发动，准备

起飞；哪些是一直停放的；哪些是刚起飞不久的。

　　由于热红外成像仪本领独特，世界军事大国已将它广泛装备于军事侦察卫星和侦察

飞机上。如美国导弹预警卫星上装载的热红外成像仪，可以探测到导弹尾部喷出的火焰

，监视导弹的飞行方向，对来袭的导弹提供预警；海洋监视卫星上装载的热红外成像仪

，可用来探测和跟踪海洋上的舰船，并能通过水面航迹与周围海水的温差探测到海水下

的潜艇。美军的U－2高空侦察机、SR－71战略侦察机和“食肉动物”无人驾驶机等飞机

上都装备有先进的热红外成像仪。KH-11可以同时生成SWIR和热红外成像图像。由于间谍卫星的高度保密性，很多资料有差错和互相矛盾之处，请见谅。




CCD可见光成像


　　CCD成像属电子摄影的一种，因此又称“电子眼”。我们知道，遥感侦察的任务不

仅是要识别目标，而且应确定目标所在的准确位置，因此要求获取的图像不仅分辨率高

，几何精度也要好，以满足测制高精度地形图的需要。1995年7月发射升空的由法国、

意大利和西班牙联合研制的“太阳神”侦察卫星，上面主要侦察设备———CCD可见光

相机，其地面分辨率达1米。美国自1989年8月起陆续升天的第6代光学成像侦察卫星—

——KH－12，其上装载的CCD相机，采用了世界上最先进的自适应光学成像技术，可以

有效地补偿大气层湍流造成的影像畸变，拍摄的图像地面分辨率可达0．1米左右，KH-

12系列改进型目前能达到2厘米+的分辨率。这样高的图像分辨率，可以识别区分地面上

的坦克和卡车、飞机的型号、导弹的类型等，一般的武器装备很难逃过它的“眼睛 ”

。
“锁眼”系列卫星已经发展到第11型和第12型，除了高达0.1～0.3米的高分辨率外，其

最大的优势在于它是最先进的“数字图像传输型的实时照相侦察卫星”，不使用胶卷，

而是由卫星上的“成像遥感器”通过扫描方法拍摄地面场景图像，并将这些“高品质远

距照相电视信号”采用数字图像的传输方式即时传输到地面卫星接收站，这样，华盛顿

的国家图像判读中心就能立刻了解到有关国家各个领域的瞬时动态，因此情报的可信度

较高。但是，“锁眼”系列卫星也有其缺陷，就是其主要依靠光学和红外照相设备进行

侦察，无法探测地下目标。






合成孔径雷达成像


合成孔径侧视雷达是一种主动式微波遥感成像系统，它依靠自身发射的电磁波而不是借

助地面目标反射光成像，因此，不论在白天或黑夜都可以工作。由于雷达发射的是微波

，可以穿透云雾雨雪，因而不受气象条件的影响；而且这种雷达波对植被、干沙、土壤

、冰块等地物也有一定的穿透能力。因此，合成孔径侧视雷达能透过植被和松散土层获

取植被覆盖的地面影像，对干沙穿透的深度可达几十米，因而能揭露伪装，发现隐蔽的

武器装备和地下设施。此外，这种雷达采用合成孔径技术和脉冲压缩技术，所以能获得

高分辨率的雷达图像。

1988～2005年美国发射了5颗“长曲棍球”雷达侦察卫星，它装有1米级分辨率的合成孔

径雷达，运行在高650千米左右的近地轨道上。它与“锁眼12”相比，虽然存在分辨率

不及后者、对高纬度地区无法探测等遗憾，但它不受云层和气象条件的影响，可以弥补

光学照相卫星不能全天候进行侦察的不足，而且雷达具备一定的穿透能力，从而可以识

别部分伪装，发现隐匿在地表以下的一些军事设施。

“长曲棍球”则具备一定的探测地下目标的能力，其属于合成孔径雷达扫描成像卫星，

可透过云层、夜暗、恶劣气候进行全天候探测目标，还可透过沙漠等伪装探测地下10米

深处隐藏的目标，如隐蔽的飞机库、地下掩体等。




多光谱扫描成像


　　在军事上，许多重要军事目标常采用伪装隐蔽的方法，以使真目标免遭敌方的打击

，此时如果用一般的可见光相机进行观测，就很难发现其差别，从而难辨真伪。可多光

谱扫描仪采用不同的探测器，同时扫描获取目标从可见光到近红外多个波段的图像，所

以能有效地揭露军事伪装。

　　我们知道，各类地物在不同的电磁波段辐射（反射或发射）电磁波的特性是有差异

的。因此，同一地物在不同波段图像上所呈现的影像色调或颜色就会有差别，这有利于

区分地物间的微小差异，从而达到识别目标的目的。如一些重要的战略军事目标，诸如

导弹发射场，常常隐蔽在绿色的山坳中，并对暴露部分在其表面涂上与绿色背景相似的

颜色，或在目标上方设置绿色伪装网，这样在一般可见光相机获取的图像中，目标与背

景的色调或颜色基本上是一样的，用肉眼观看很难察觉出其差别。然而，在多光谱摄影

的近红外波段获取图像，伪装材料与背景的色调或颜色就会有很大不同，这是因为采集

后的绿色植物，由于水分和养分的损耗，就会逐渐枯萎，从而改变它们对近红外线的反

射性能。同样地，一般的绿色涂料和绿色植物由于对近红外的反射能力不同，在近红外

图像上呈现的色调也不一样。

　　又如，多光谱摄影中的蓝绿光谱段，对海水具有较好的穿透力，能较好的显示水下

地貌，探测水下军事目标和设施，同时利用水体对不同光谱段反射比存在的差异，可以

推算水深，可以测制浅海地区的地形图，从而为沿海或岛屿（浅海）登陆作战及舰船航

行提供有力保障。



热红外成像


　　热红外成像仪所以称为“火”眼，缘于它对温度的敏感。热红外成像仪与一般的可

见光、近红外、侧视雷达成像不同，它采用红外探测器获取地面目标的红外辐射，记录

的是目标自身的红外辐射（发射红外线）信息，因而又称“热图像 ”。

　　利用热红外成像仪对温度的敏感，在军事上常用于探测和监视如飞机、坦克、导弹

发射和核爆炸等有热源目标。热红外成像仪具有以下特点：

　　能全天时工作。地球上的所有物体，无论在什么时间，只要其温度高于绝对零度，

都会有红外辐射，因此，热红外成像仪可以在白天和黑夜工作。

　　可以揭露伪装。由于热成像仪是靠探测目标与背景间的热辐射差异来识别目标的，

因而具有特殊的识别伪装能力。如能发现隐藏在树林和草丛中的人员、车辆与火炮；探

测出地下导弹井，揭露导弹发射场；根据地下工厂、地下核设施与地表存在的温差，还

能探测出地下工厂和地下核设施所在地。

　　能获取目标所处状态信息。由于热红外成像仪是利用目标的温差成像，因此，获取

的目标图像色调，不仅具有一般图像色调的作用，还能提供有关目标所处状态的信息。

例如，可以根据停放在机场跑道上的飞机影像色调深浅，判断哪些飞机正在发动，准备

起飞；哪些是一直停放的；哪些是刚起飞不久的。

　　由于热红外成像仪本领独特，世界军事大国已将它广泛装备于军事侦察卫星和侦察

飞机上。如美国导弹预警卫星上装载的热红外成像仪，可以探测到导弹尾部喷出的火焰

，监视导弹的飞行方向，对来袭的导弹提供预警；海洋监视卫星上装载的热红外成像仪

，可用来探测和跟踪海洋上的舰船，并能通过水面航迹与周围海水的温差探测到海水下

的潜艇。美军的U－2高空侦察机、SR－71战略侦察机和“食肉动物”无人驾驶机等飞机

上都装备有先进的热红外成像仪。KH-11可以同时生成SWIR和热红外成像图像。