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《基于星载毫米波雷达的空间目标探测与成像》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第28卷第6期宇航学报Vol.28No.62007年11月JournalofAstronauticsNovember2007基于星载毫米波雷达的空间目标探测与成像1,211尹建凤,李道京,吴一戎(1.中国科学院电子学研究所微波成像技术国家重点实验室,北京100080;2.中国科学院研究生院,北京100080)摘要:在低信噪比情况下,基于多频组合的星载毫米波雷达,研究了空间目标探测与成像问题。用双频共轭处理和KEYSTONE变换解决了目标探测时的距离徙动校正问题,用时频分析完成目标探测后,用多频处理的方法精确估计各目标的运动参数。根据估计的目标运动参数,在距离频率-慢时间域依次完成
2、各个运动目标的距离徙动粗校正,在进一步完成距离徙动精校正后,实现各个运动目标的高分辨率成像。仿真结果表明了本文方法的有效性。关键词:空间目标观测;目标探测;雷达成像;星载雷达;毫米波雷达;距离徙动校正中图分类号:TN957文献标识码:A文章编号:100021328(2007)0621683206fc1,fc2,fc3为在脉冲信号内另设置的三个单频,其间0引言的频率差远小于信号载频。随着空间技术的飞速发展,空间安全问题变得[1]越来越重要,空间目标观测问题已受到广泛关注。和地基空间目标观测雷达相比,星载空间目标观测雷达不受大气传播抖动、电离闪烁等因素的影响,可工作于毫米波段,易于实
3、现对小尺度空间目标[2]的观测,并在较高轨道目标观测方面具有优势。与地基空间目标观测雷达不同,星载空间目标观测雷达和空间目标都处于高速运动中,目标大范围的距离徙动会产生严重的多普勒中心频率和多普图1雷达波形设计勒带宽双重模糊(尤其在毫米波段),由此给空间目Fig.1Thedesignofradarwaveform标的探测和成像处理带来很多困难。目前我国关于星载空间目标观测雷达方面的研图1中的宽带线性调频信号用于目标的高分辨[3]究工作刚刚开始,本文在低信噪比情况下,研究了率成像,其距离分辨率由Br决定;而三个单频脉冲星载毫米波雷达空间目标探测与成像问题,给出了信号用于目标探测和运
4、动参数估计,其分辨率由脉较完整的空间目标探测与成像方案,并对相对运动冲宽度决定,较低。显然,与上述发射波形相对应的速度约10000mPs的空间目标探测和成像情况进行接收通道应有四个,即三个窄带匹配滤波通道和一了仿真,给出了一些结论。个宽带脉冲压缩通道。1雷达波形设计2用于目标探测的距离徙动校正雷达波形设计是雷达系统设计的重要内容,针目标大范围的距离徙动,使现有的基于同一距对星载毫米波雷达的应用背景,本文提出了多频组离门的信号相干积累方法很难奏效,这给低信噪比合的波形设计方案,如图1所示。其中T0为发射脉情况下的目标探测带来困难。目标的距离徙动可分冲宽度,Br为线性调频信号的带宽,
5、fc0为其载频。为距离走动和距离弯曲两部分,前者由目标的径向收稿日期:2006209229;修回日期:2007203230基金项目:国家自然科学基金(60772103);中科院创新基金(CXJJ-158)1684宇航学报第28卷运动产生,后者由目标的切向运动产生。频脉冲信号采样时,Fs较低。[4]设回波的距离频率域信号表达式为相对于目标可能的大范围的距离走动而言,目N4π(fc+f)标的距离弯曲要小的很多。当雷达的距离分辨率较S(f,tm)=p(f)6Anexp[-jcRn(tm)]n=1低时,距离弯曲对检测信噪比产生的影响可以忽略。(1)例如,当天线的方位波束宽度为3°,目标距
6、离为其中,tm为慢时间,p(f)为发射信号p(^t)的傅立300km时,目标的距离弯曲约为100m。叶变换,^t为快时间,N为散射点个数,Rn(tm)为基于上述考虑,当利用低距离分辨率的单频脉tm时刻第n个散射点到雷达的距离,将Rn(tm)在冲信号实施目标探测时,用双频共轭处理和KEY2STONE变换即可实现目标的距离徙动校正。tm=0处进行泰勒展开,有N4π(fc+f)3目标检测和参数估计S(f,tm)=p(f)6Anexp[-jn=1c首先给出目标检测和参数估计中用到的各变量¨rn2(rn+Ûrntm+tm+7、Ûrn=RÛn(0),¨rn=R¨n(0),⋯,对s12实施距离徙动校正后,为了减少目标切向
