基于天基逆合成孔径激光雷达的静止轨道目标成像

由于没有大气扰动的影响,利用天基逆合成孔径激光雷达（ISAL）对静止轨道目标成像成为可能。初步设计了对静止轨道目标成像的天基ISAL 的运行轨道,分别分析了在顺行轨道和逆行轨道下,天基ISAL 轨道高度对重访周期、成像分辨率和成像积累时间的影响;给出了ISAL 方位成像的最小无模糊脉冲重复频率（PRF）,分析了回波信噪比与成像距离、收发孔径之间的关系。研究结果表明,利用逆行轨道的天基ISAL 对静止轨道目标成像是初步可行的。     

GSSAP卫星在轨应用研究与成像仿真分析

针对高轨抵近威胁在轨自主感知问题，总结归纳了地球同步轨道空间态势感知计划的发展历程、平台情况、轨道特性、任务操控、总体指标；分析了GSSAP (Geosynchronous Space Situational Awareness Program)卫星的抵近观测成像模式，提炼出绕飞成像、掠飞成像在轨运行模式，深入研究了近年来GSSAP卫星两行轨道数据，结合我国高轨卫星的轨道信息，挖掘出GSSAP对我国高轨卫星的数十次潜在的抵近侦察活动；基于实测数据分析了GSSAP-4抵近实践-20卫星的整个过程，计算出二者的相对距离、太阳相位角等信息，在距离为10～133 km、太阳相位角为44.67°～134.37°的条件下，对GSSAP的光电载荷进行了成像效果仿真。结果表明：GSSAP对我国GEO (Geosynchronous Orbit)卫星执行了多次抵近监视，在口径为500 mm,F数为10，像元间距为6.5μm，像素规模为1 024×1 024，积分时间为20 ms时，GSSAP在顺光观测条件下，可以对目标进行高分辨率的精细化成像，能够看清目标的细节信息，对我国GEO高价值资产带来严重威胁。     

逆合成孔径激光雷达回波信号特征分析

逆合成孔径激光雷达(inverse synthetic aperture ladar,ISAL)发射信号具有超短波长、超大带宽的特点,其回波对目标运动具有极强的敏感性,因而ISAL回波信号特征与常规ISAR回波有很大不同.建立了ISAL回波的精确模型,研究了由于目标运动引起的回波包络展缩、脉内多普勒和脉冲间多普勒效应,并给出了它们的近似方法及约束条件,仿真分析了目标在不同运动参数下回波信号的包络展缩、脉内多普勒效应对ISAL成像的影响,结果表明上述效应会造成图像的散焦,需要在成像中进行相应补偿.     

基于FRFT-CLEAN的机动目标逆合成孔径激光雷达成像算法

逆合成孔径激光雷达(Inverse Synthetic Aperture Ladar, ISAL)对机动目标成像时,其回波信号存在距离向色散和方位向多普勒时变的问题。对于机动性满足二阶运动近似的目标,分析了其ISAL回波信号特征,该文提出一种基于 FRFT-CLEAN 的 ISAL 成像算法。该算法利用分数阶 Fourier 变换(FRactional Fourier Transform, FRFT)消除距离色散。在运动补偿后,利用FRFT并结合CLEAN技术(FRFT-CLEAN)实现对机动目标的方位成像。仿真实验证明了该方法的有效性。     

脉冲和脉冲多卜勒雷达信噪比计算

低脉冲重复频率(PRF)脉冲雷达信噪比(S/N)的计算方法,通常是先算单一脉冲的信噪比,然后将此比值乘以积累脉冲数来得到一给定目标照射时间内的信噪比。高脉冲重复频率脉冲多卜勒雷达,一般是以发射信号频谱中心谱线功率为目标回波功率来计算雷达信噪比的,因为在这种雷达接收机中,必须保留发射信号频谱的中心谱线,而把那些PRF谱线去掉。本文所指出的两种雷达信噪比的计算方法,对匹配的发射-接收雷达系统是完全等效的。     

基于改进sinc插值的变PRF采样聚束SAR成像

该文针对周期性变PRF采样高分辨率聚束模式合成孔径雷达(SAR)提出了一种改进的两步成像算法。变脉冲重复频率(PRF)设计可解决固定盲区等问题,是解决星载SAR高分宽幅矛盾的一种有效手段,但变PRF采样会引起频谱混叠和虚假目标等问题。该文从离散非均匀傅里叶变换原理出发,推导改进sinc插值核函数并建立了时域-时域的回波重建方法,将变PRF采样回波重构为均匀采样回波。此外将改进sinc插值与两步式成像算法结合,据此发展出针对非均匀采样回波的改进两步式聚束SAR成像算法,拓展了传统两步式成像算法的使用范围。仿真数据和实际数据处理结果验证了成像算法的有效性和精确性,并且改进sinc插值具备更高的计算效率。      

非均匀转动空间目标天基逆合成孔径激光雷达成像

由于没有大气的影响,天基逆合成孔径激光雷达(ISAL)可在远距离上获取空间目标的高分辨率图像,因此具有重要的应用前景。建立了空间目标天基ISAL成像的方位向回波信号模型,在目标非均匀转动二阶近似下,即匀加速转动时,ISAL方位向回波信号可近似为调频斜率和起始频率各异的多分量线性调频(MLFM)信号,采用传统的FFT方法难以实现方位图像聚焦。提出了一种基于Radon-Wigner变换的方位快速成像算法,利用Radon-Wigner变换并结合逐次消去法,在每个距离单元对回波中的MLFM信号由强至弱逐个进行估计,将估计获取的峰值点直接提取并线性叠加,即得到该距离单元的方位像。通过对所有距离单元进行上述处理,即可获得二维ISAL图像。由于该方法在估计出MLFM信号后无需再进行瞬时多普勒成像处理,因此减少了处理流程,算法效率大幅提高。仿真试验表明,相比传统的距离瞬时多普勒成像算法,该算法平均处理时间从222.66 s降低至23.51 s,在低信噪比情况下图像中目标轮廓更显著,更易于检测识别。     

星载SAR脉冲重复频率和幅宽冗余设计的仿真与研究

介绍了星载SAR(合成孔径雷达)PRF(脉冲重复频率)的设计方法,分析了影响PRF的因素,针对轨道高度突变、PRF如何变化而满足对同一波位连续成像的情况下给出了仿真。讨论了在观测幅宽冗余设计的前提下,当卫星轨道高度或姿态发生变化时,星载SAR波位设计可能受到的影响程度,通过仿真表明,观测幅宽冗余设计一定时,要求卫星的高度和视角突变不能超过一定的范围。     

捷变PRF技术在斜视聚束SAR中的应用

该文关注一种新型的斜视聚束SAR模式,其采用捷变脉冲重复频率(PRF)技术来增加高分辨率成像时的距离向测绘带宽。聚束SAR利用波束旋转来增加方位向分辨率。然而,高分辨率和大斜视的成像要求会导致较大的距离单元徙动(RCM)。PRF固定不变(即接收窗固定)时,为了保证方位向数据获取时间内所有的回波脉冲能被完整接收,距离向测绘带宽对应的时间宽度必须小于接收窗宽度。为了消除RCM对测绘带宽的影响,该文将PRF沿着方位向时间连续地改变(捷变),使得接收窗的变化与瞬时斜距的变化一致。首先推导了PRF的变化规律,然后利用一种改进的后向投影算法(BPA)对回波数据成像,最后通过仿真实验验证这种SAR模式及对应的成像算法。      

GEOSAR舰船目标三维转动对检测信噪比影响分析

回波信号信噪比(SNR)是决定地球同步轨道合成孔径雷达(GEOSAR)舰船目标检测性能的关键指标。该文针对GEOSAR卫星与舰船目标超远作用距离导致的单脉冲回波低信噪比问题,具体分析了方位脉冲相干积累对舰船目标检测信噪比的提升,以及信噪比提升受舰船目标3维转动的影响,并通过实测数据处理和仿真实验得出了相关结论。     

弹载SAR脉冲重复频率设计研究

主要讨论弹载SAR脉冲重复频率的设计问题,简要介绍了弹载合成孔径雷达工作的几何关系,说明了PRF设计需要考虑的一些因素。针对弹载合成孔径雷达的特点,重点对模糊性以及避开发射脉冲干扰和弹下点回波的干扰对PRF的要求等进行了深入的分析,给出了PRF设计的方法和步骤,针对弹载SAR成像过程中高度不断变化给PRF设计带来的困难,提出了按高度变化分段调整PRF的解决方案。     

基于方位相位编码的脉内聚束SAR成像方法

脉内聚束模式有效克服了星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)高分辨率与宽测绘带之间的矛盾,同时可以兼顾回波的信噪比。然而距离维空域滤波的信号分离方法容易受地形起伏的影响,甚至失效。针对此,该文提出了一种结合方位相位编码(Azimuth Phase Coding, APC)的脉内聚束SAR成像方法,利用APC技术使不同子脉冲回波的方位频谱处在不同的脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequencies, PRF)范围,然后利用方位自适应波束形成技术来分离回波信号。文中对信号分离方法以及频移因子的选择进行了详细的讨论。最后仿真实验结果验证了所提方法的有效性。      

一种改进的GEO SAR回波仿真方法

地球同步轨道合成孔径雷达（Geosynchronous Earth Orbit SAR，GEO SAR）是近几年来SAR领域的研究热点。GEO SAR轨道高度达到35786km，作用距离远、覆盖范围大，使得传统低轨星载SAR的回波仿真方法不再适用，例如双程斜距计算方法、姿态导引方法、地面目标布设方法等都需要改进。回波仿真是SAR成像处理的一个重要环节，在吸收现有研究成果的基础上，提出了一种改进的GEO SAR回波仿真方法，考虑了不同的轨道构型，在椭球地球表面布设点阵目标，更符合实际情况。通过回波仿真和成像验证了所提方法的有效性。     

慢速平台SAR系统设计与仿真分析

慢速平台因其平台速度慢,采用脉冲推扫模式,可解决同时高分辨率、宽观测带SAR成像时对脉冲重复频率(PRF)要求的矛盾。针对慢速平台的特点,深入研究了慢速平台SAR系统的设计,为最大程度发挥侦察效能,设置脉冲推扫、方位向摆扫等工作模式,并采用二维有源相控阵天线的宽带宽角电扫功能予以实现。以脉冲推扫模式为例,对慢速平台SAR系统参数进行了仿真。结果表明,在10km平台高度和10m/s平台速度条件下,采用脉冲推扫模式,在0.3m分辨率时可实现优于30km的观测带宽,而在1m分辨率时可实现优于60km的观测带宽。     

基于多组重频相参积累的多普勒解模糊方法

脉冲多普勒体制雷达一般需要对多组不同脉冲重复频率(PRF)的脉冲组分别进行处理和检测,该文研究了多组PRF相参积累的方法,将不同PRF的脉冲组作为一组进行处理,使各PRF脉冲组回波能够相参积累,只需要对一帧数据进行检测即可解模糊,改善了传统方法由于分别检测造成低信噪比时检测性能较差的问题。分析了各参数对检测结果的影响并以处理结果的主副瓣比作为适应度评价值,通过遗传算法快速搜索满足需要的参数组合,减少了搜索数目。仿真实例说明了使用遗传算法可有效获得具有优良性能的参数组合,不仅检测性能得到有效提升,还较大幅度地降低了成功解模糊所需的信噪比。     

SpaceX公司将在未来数月发射其Starlink宽带LEO星座首颗卫星

<正>美国太空探索技术公司(SpaceX)计划大规模部署数千颗通信卫星,为全球提供高速网络服务。按照SpaceX的计划,4 425颗卫星组成的星座将在高度从1 110~1 325 km的83个低地球轨道(LEO)面上运行,采用Ka及Ku频段,为用户提供容量达1 Gbps、延迟时间低于25 ms的宽带服务。而通常     

用于高分辨率宽测绘带SAR系统的SAR/GMTI处理方法研究

随着科技的不断发展,高分辨宽测绘(High-Resolution and Wide-Swath, HRWS)SAR成像已经越来越受到人们的关注,具有地面动目标指示(Ground Moving Target Indication, GMTI)功能的SAR成像系统因其具有对静止场景进行高分辨成像和动目标检测能力在很多军用和民用领域受到广泛运用。具有HRWS成像能力的沿方位多通道SAR系统,其可以有效地解决高分辨和低脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency, PRF)的矛盾,该矛盾在HRWS成像处理过程中经常遇到。由于方位空域自由度可以用来进行杂波抑制,因此多通道构型具有提供GMTI潜能。该文提出一种新的杂波抑制和动目标的成像方法,使得在低PRF的HRWS系统进行SAR成像的同时可以完成动目标的检测与成像处理,而不需要单独的高PRF系统操作模式。      

锁模相干激光雷达距离-多普勒成像识别仿真

传统激光相干探测系统中，一般采用单频激光作为发射源，实现目标测量或跟踪；而在国外典型应用中，采用锁模脉冲串与相干接收方式融合，可实现目标距离-多普勒成像（简称R-D成像）。因此，此文重点针对基于锁模CO2激光的R-D成像展开仿真分析。首先建立锁模脉冲串激光模型；其次对频谱混叠进行展开，并结合自旋运动中的目标模型开展回波信号的匹配滤波处理；最后通过相应FFT和IFFT运算，可获得目标的R-D图像，并给出含有噪声情况下、自旋目标在不同转动角速度以及不同脉冲回波相叠加所获的成像质量改善的R-D图。经过相应仿真分析可知，采用基于锁模脉冲串的成像方法，可利用一个大脉冲获得一幅目标R-D图，可作为弹道目标诱饵识别的运动指纹特征。     

基于自旋运动的高速弹头成像方法

高速弹头目标成像是雷达领域的研究热点与难点。不同于常规目标,高速弹头在沿弹道运动的同时常伴随特定的自旋运动,使得雷达回波包含的多普勒信息更为复杂,对雷达高分辨成像提出了更为严峻的挑战。针对这一难题,该文从3 个层面对基于自旋运动的高速弹头成像方法进行了研究。首先研究了具有轨道运动并伴随自旋运动高速弹头的雷达回波特性,揭示了回波相位信息的变化特点;其次,基于回波特性分析结果,提出了一种基于Wigner-Hough 变换(WHT)的自旋弹头目标回波轨道运动补偿方法以及基于自旋运动的成像方法;最后,利用仿真数据对提出方法的有效性以及基于自旋运动成像方案的优势进行了测试,结果表明:在达到一定信噪比时该文成像算法性能稳健,较好地解决了高速弹头的速度估计难题和成像算法的复杂性问题。      

机载双波长米散射激光雷达大气回波信号与信噪比的模拟计算

为了研究机载双波长米散射激光雷达的技术参数对其探测性能的影响,为该激光雷达的设计与研制提供理论分析依据,使用合适的大气消光模式和机载米散射激光雷达方程,对其接收的大气后向散射回波信号以及信噪比进行了模拟计算,讨论了几何重叠因子和不同消光模式对回波信号的作用,分析了激光脉冲能量、累积激光脉冲数、接收视场、滤光片半宽度等技术参数对信噪比的影响.结果表明设计的机载激光雷达完全可以进行10 km高度以下大气气溶胶和云的探测.