空间目标T/R-R型雷达多视角融合成像算法

针对T/R-R(transmitting receiving-receiving)构型雷达成像实际,结合空间目标的轨道先验和双基地逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像的体制优势,提出了一种基于复贝叶斯压缩感知(Bayesian compressed sensing,BCS)算法的T/R-R型雷达稀疏孔径多视角融合成像方法。所提方法在建立双站雷达融合成像模型的基础上,利用Laplace先验在复数域建立目标的稀疏模型,提高了算法的稀疏促进作用,获得了高分辨目标图像。仿真实验结果表明,所提方法不仅可实现双站雷达多视角的融合成像,还可实现双站雷达各自存在稀疏孔径条件下的多视角融合成像,进一步拓展了应用场景,可有效提高方位分辨率和成像质量。

天基ISAR对空间轨道目标高分辨率成像问题分析

对空间轨道目标高分辨率成像是空间态势感知计划的重要组成部分。本文讨论天基逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)对空间目标进行高分辨率成像的概念。基于雷达和空间轨道目标相对运动场景,研究减少天基ISAR回波数据量的方法;分析天基ISAR对空间目标可成像时间段的限制因素,推导天基ISAR与目标轨道高度差及天基ISAR波束扫描角度的噪声等效后向散射系数(noise equivalent sigma zero,NESZ)公式,探讨满足方位分辨率的天基ISAR在轨可成像时间段,并利用NESZ衡量可成像时刻内回波信噪比(signal to noise ratio,SNR),为天基ISAR系统设计提供依据。此外,还推导天基ISAR对空间轨道目标回波表达式,并研究二维图像散焦原因,提出ISAR图像二维相位误差具体补偿模型,通过仿真结果验证了分析的正确性。

基于星载毫米波雷达的空间目标探测与成像

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。

基于星载毫米波顺轨-交轨InISAR的空间运动目标三维成像技术研究

研究了低信噪比情况下的星载毫米波顺轨/交轨In-ISAR空间目标三维成像问题。由于传统的RD成像算法在目标尺寸较大和分辨率要求较高时不能取得较好的成像效果,故将波数域成像算法引入运动目标成像处理以获得高分辨率的二维图像,继而将顺轨/交轨三天线ISAR图像分别进行干涉处理,获得了目标上各散射点的三维位置。作为二维成像、图像配准等重要环节的基础参数,对低信噪比下的目标检测和三维运动参数估计进行了研究,分析了速度估计精度要求。最后,仿真结果表明了顺轨/交轨In-ISAR系统的有效性。

星载逆合成孔径激光成像雷达空间碎片观测

分析了星载ISAIL对空间碎片目标成像的原理,根据空间碎片目标自旋运动的特点,提出了一种结合压缩感知与复逆Radon变换的低重频成像算法。该算法结合压缩感知技术和复逆Radon变换,只需发射带宽很窄的激光信号,并对单个距离单元处理即可实现对目标的高分辨率二维成像,解决了系统脉冲重频率对成像的限制。仿真验证表明:此算法不仅可以解决对空间碎片目标成像过程中系统重频率不够的问题,而且通过大幅度减小信号带宽降低了激光信号调制技术对成像的影响,算法是可行性。

空间旋转目标窄带雷达干涉式三维成像与微动特征提取

该文根据干涉式逆合成孔径雷达(InISAR)中多天线干涉处理的思想,提出一种基于L型3天线模型的空间旋转目标3维成像与3维微动特征提取方法。将微多普勒效应理论与多天线干涉处理技术相结合,在时频面上通过Viterbi算法分离散射点并进行干涉处理获取目标在各时刻沿基线方向的2维投影坐标;根据目标微动特性,采用非迭代椭圆拟合方法重构出散射点的高度维信息,实现目标的真实3维成像,并在成像过程中提取目标的3维微动特征参数。仿真实验验证了所提方法的有效性与鲁棒性。

空间目标双基地雷达ISAR成像技术研究

由于双基地雷达在复杂电磁环境中的独特优势,日益成为现代雷达研究的热点之一。通过构建双基地雷达系统,开展空间目标双基地ISAR成像技术研究对空间监视、探测识别等技术有非常重要的战略意义。通过对双基地雷达的工作原理、ISAR成像原理、系统关键参数等分析计算,实现了双基地ISAR成像系统设计,并利用现有系统构建了双基地雷达,开展双基地ISAR成像技术研究,利用实际试验数据进行了技术验证,结果表明双基地雷达ISAR对空间目标成像的可行性及其系统成像效果的良好性。

逆合成孔径成像激光雷达在空间小目标成像中的应用

针对空间小目标实现毫米级的二维图像重建,构建了基于逆合成孔径激光雷达成像系统。通过大带宽线性调频技术获得高分辨率距离向数据信息,通过"一步一停"模式多点位数据采集获得高分辨率方位向数据信息,再将两者进行图像融合得到二维合成图像。给出了空间小目标的运动特性,在分析了自旋分量与平动分量的基础上,论证了转台模型模拟空间小目标的可行性。试验针对毫米级细铝条进行二维图像重建。试验结果显示:重建图像在边缘位置上重叠较多,而在中心位置上重构密度较弱,但仍可清晰地识别出小目标,满足设计要求。

空间失稳目标线阵雷达成像机理及三维重建

利用线阵激光雷达载荷小、抗干扰能力强等优势,研究空间失稳目标动态测量技术。探究线阵激光雷达成像机理,建立空间失稳目标运动模型,提出基于双切片法的目标可测区域提取机制,实现线阵激光雷达对空间失稳目标的驻留观测扫描;以ICP(Iterative closest point)配准结果为先验信息,提出逆序重建方案,建立重建点云精度以及平均密度评价机制,分析数据冗余对重建精度的影响,采用采样降维的方法进行配准重建计算,提高重建结果精度;最后进行仿真实验检验分析,实验结果表明空间目标可测部位数据提取合理准确,数据输出频率可达1 Hz,重建结果满足任务指标要求,重建点云平均密度达到19 mm,重建点云精度达到90 mm,为地面验证及在轨应用提供数据支撑和参考。

一种空间目标宽带成像雷达回波模拟与图像处理平台

利用具有通用接口的商用服务器、射频设备和信号转换与传输模块板卡搭建了一套空间目标宽带成像雷达回波模拟与实时成像处理平台,实现了包括空间目标宽带回波信号数字模拟、信号数模转换、模拟雷达信号的上下变频、宽带回波信号采集以及实时信号处理与存储在内的整个空间目标实时回波模拟和成像处理流程。根据空间目标宽带回波模拟以及实时ISAR成像处理的功能和指标要求,测试了包括回波模拟实时性、射频信号带内平坦度及相噪、信号杂散以及成像处理实时性等系统关键功能和指标,验证了该平台的有效性。

空间目标雷达成像仿真研究

导弹防御系统中的地基雷达具有对空间目标的二维成像能力,这是它进行空间目标识别的重要手段。仿真研究空间目标的ISAR成像。简介ISAR成像技术后,仿真了中段弹道,进行了相应的坐标变换,根据仿真场景得到了空间目标的ISAR图像。着重分析了雷达布站的位置、目标空间姿态控制方式对成像相干积累时间的影响。仿真结果表明,这些因素对于成像相干积累时间的影响很大,雷达必须选择合适的布站位置、适当调整脉冲积累时间才能实现有效成像。

稀疏频带空间目标雷达成像

对稀疏频带超宽带ISAR成像进行了研究,提出了与实际情况更相符的空间目标稀疏频段成像步骤。以往这类问题主要针对一维稀疏向量,且都直接采用正弦信号模型开始分析。事实上,在ISAR二维信号处理中,不同频带的方位像由于慢时间采样尺度不同而有较大的差异,且由于速度的影响不同频段下的回波信号也无法用统一的正弦信号模型来表示。对这些以往稀疏频段成像研究中常常忽略的重要部分进行了详细的论述,进而给出了等效超宽带成像的方法。

空间目标成像中基于FrFT的高精度距离压缩方法

针对星载雷达空间目标成像遇到的距离向回波调制问题,通过对星载平台下空间高速平稳目标运动特性的分析,提出基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FrFT)和多项式拟合的高精度距离向压缩方法。该方法利用FrFT对空间目标的部分解调回波进行距离向压缩,并结合多项式拟合迭代获取随方位时间变化的径向速度,为距离向压缩提供精确的分数阶旋转角。与传统逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)距离向压缩方法相比,该方法能够实现高精度距离向压缩,从而提高成像质量。仿真实验验证了该方法的有效性。

逆合成孔径激光雷达空间目标成像研究

空间目标的运动模式综合了直线飞行和绕轴旋转两种运动,逆合成孔径激光雷达对其成像时要进行直线运动补偿。补偿过程中使用的目标飞行速度,可以由外差接收模式测得。这种方法不仅准确、快速,而且比过去使用的速度估计法精度更高。阐述了对空间目标外差测速、运动补偿、重构成像的原理,并使用MATLAB分别对外差测速法和速度估计法的成像效果进行了仿真和对比,证实了外差测速法具有成像分辨率高、信息处理量小、运算速度快等优势。

空间目标在轨状态雷达成像估计技术综述

空间目标状态估计旨在获取目标在轨姿态运动和几何结构等状态参数,是完成目标动作意图分析、排查潜在故障威胁和预判在轨态势等任务的关键技术。通过雷达光电成像信息处理实现在轨姿态估计是空间目标状态分析的重要途径,当前已经形成了一系列代表性实用方法。该文首先简要介绍了国内外用于空间目标监测的地基逆合成孔径雷达发展现状;重点针对空间目标时序特征匹配、三维成像重建和多视融合姿态估计多类代表性方法进行原理介绍与技术总结:数据特征匹配的状态估计性能可靠但依赖目标模型先验;三维几何重建的状态估计具备目标精细刻画潜力但观测几何要求高。同时,该文也对空间目标在轨状态估计方向未来发展趋势进行了展望。

基于激光成像雷达的空间非合作目标相对导航技术

激光成像雷达具有工作距离长、工作频率高、波束窄,距离和角度测量精度高,受光照条件影响小等诸多优势,在空间应用上的需求越来越迫切。主要介绍了国内外激光成像雷达在轨应用现状,并介绍了基于激光成像雷达的空间非合作目标相对导航的主要关键技术,包括应用激光成像雷达的相对位姿测量技术和相对导航滤波技术,最后给出了应用激光成像雷达的相对位姿测量仿真结果。仿真实验结果表明:基于激光成像雷达的非合作目标相对导航技术具有受空间环境影响小、测量精度高的优势,方案合理可行,满足空间非合作目标相对导航任务需求,可应用于近距离空间目标的在轨维护与服务和空间操控,为我国后续开展相关工程应用提供技术参考。

空间目标激光雷达成像仿真技术

为了使空间目标激光雷达成像仿真尽量反应实际在轨探测状态,提出了一种适用于复杂空间目标的在轨激光雷达成像仿真流程,并强调了面积法在复杂目标成像可见判断方面的适用性。首先,阐述了空间目标激光雷达成像仿真的理论模型。然后,以空间目标上某一舱段为例,进行在轨激光雷达成像建模与仿真。结果证明:所提出的空间目标激光雷达成像仿真方法对实现空间非合作相对导航算法研究具有重要意义。

国外空间目标激光三维成像雷达关键技术分析

激光三维成像雷达可同时获得目标的灰度像和距离像,是完成空间目标识别、交会对接和在轨服务等任务的关键测量设备之一。在研究其基本原理、系统组成和关键性能的基础上,对不同体制激光三维成像雷达的关键技术实现途径进行了分析与比较,并总结了制约其在空间中应用的技术瓶颈。

空间目标ISAR成像与识别对抗研究

阐述了空间目标的雷达对抗措施,通过仿真研究了对抗条件下的空间中段目标ISAR成像与识别,分析了对抗手段对ISAR成像质量与识别性能的影响,指出对ISAR的二维压缩机理进行破坏是实施有效干扰的关键所在。仿真结果表明,通过对抗手段能有效降低ISAR的成像质量,破坏ISAR的识别性能。实验结果对于增强中段突防目标的突防能力有较重要的参考价值。

雷达空间目标识别技术综述

随着人类航天活动的增加,对于卫星和碎片等空间目标进行监视变得非常重要。为了实现空间监视任务,对空间目标进行识别是非常必要的。对空间目标的轨道特性与动力学特性进行了介绍,对雷达空间目标识别技术的研究现状和发展趋势进行了详细的综述。