星载高分宽幅SAR技术发展趋势分析

分辨率和测绘带是星载合成孔径雷达(SAR)技术的两个重要指标,传统星载SAR由于最小天线面积的限制,不能同时实现方位向高分辨率和距离向宽测绘带.文章分析了星载SAR在同时实现高分和宽幅成像方面的固有约束以及传统SAR体制的局限性,分析比较了实现高分宽幅的新体制的技术特点、系统代价以及涉及的关键技术,从卫星总体角度分析了高分宽幅成像对卫星平台能源、数传等支撑能力的需求,并对未来高分宽幅SAR技术体制的发展方向进行了展望.     

一种相控阵天线转台伺服控制系统设计

针对相控阵天线测控系统小型化的需求,提出一种相控阵天线转台伺服控制系统设计方法,采用集成化的设计思想,将伺服控制系统集成到转台内部。系统设计有波束控制器,具有波束控制功能和自动跟踪目标的功能,以及利用网络通信方式实现对多套伺服控制系统的远程控制功能。系统的伺服控制器采用参数自适应模糊PID控制结合时间最优控制的复合控制算法,阶跃信号、正弦信号测试和跟踪测试结果表明,伺服控制系统具有优异的动态性能和较高的跟踪精度。该伺服控制系统功能丰富,控制性能良好,具有广阔的应用前景。     

星载双面多波束相控阵GNSS-R海洋微波遥感器设计

为实现对多个海面区域覆盖,对星载全球导航定位系统反射信号(GNSS-R)海洋微波遥感器设计进行了研究。遥感器采用层叠式双面多波束高增益相控阵天线,通过在轨镜面反射点快速搜索和波束调度,接收北斗或GPS系统发射的直射信号和海面反射信号,经原始信号采样、时延多普勒相关功率计算等处理,为全球海面风场反演和海面高度测量提供高时效微波遥感数据。给出了系统指标和组成、工作模式,以及星载层叠式双面多波束相控阵天线、星载镜面反射点预测和星载GNSS-R高精度海面测高等关键技术及实现途径。仿真和计算结果表明:系统测高精度22cm,可满足系统指标要求。实际测高精度待飞行试验验证。     

基于方向图匹配的单天线波束扫描测角方法

针对传统单天线波束扫描测角问题,提出一种基于方向图匹配的波束扫描测角方法.首先分析了传统波束扫描方法存在的测角精度低、非理想主瓣侦收条件下难以适用的问题,提出利用全部观测数据与方向图抽样点进行匹配的方法,给出了基于互相关的角度估计方法.考虑到搜索角度初值对互相关法计算量的影响,给出了基于方向图包络特征的搜索范围确定方法;基于方向图的连续性表示和多级搜索方法,在降低计算量的同时,保证较高的估计精度.理论和仿真结果表明,该方法具有测向精度高、计算量低的优点,对侦收角度无要求,提高了波束搜索法的适应性.     

非合作式星载双站雷达波束同步设计

波束同步设计是星载分布式雷达系统总体设计的重要问题。针对发射卫星是非合作式的情况，给出六种可能的卫星姿态和天线指向参数方案。给出如下数学模型：针对一般编队，总结出波束指向同步的一般方法；提出一种基于波束指向同步的波束覆盖同步方法，并基于该方法，得到上述六种方案对应的波束覆盖同步方法；提出衡量姿态和天线指向控制能力要求的方法和覆盖能力模型，对六种可能的卫星姿态和天线指向方案，进行波束同步设计和波束覆盖能力仿真分析和比较，仿真结果验证了数学模型的正确性。     

相控阵雷达的过去、现在和将来

概括介绍了地面、舰船、航空和空间用无源与有源偶极子和单片微波集成电路(MMIC)相控阵雷达的近期发展和未来趋势。内容涉及：DD(X)舰船雷达系列、THAAD(以前的CBR)、欧洲的COBRA、以色列的BMD雷达天线、荷兰的舰船APAR、美国的F-22、JSF和F-18机载雷达、欧洲的AMSAR、瑞士的AESA、日本的FSX和以色列的费尔康(Phalcon)、铱星(66颗在轨卫星中有198个天线)和全球星MMIC空间载有源阵列系统(最后两个系统用于通信，但是所用技术与雷达系统的相同，实际上，IRIDIUM收／发组件技术是从空间雷达技术中来的)、Thales公司(以前的Thomson-GSF)的4英寸94GHzMMIC晶片导引头天线、数字波束形成、铁电行-列扫描、通信与雷达用光电扫描、MMICC波段至Ku波段先进孔径共享项目(ASAP)和AMRFS天线系统(通信、雷达、电子干扰(ECM)和ESM共用)以及连续切向分支(CTS)压控介质(VVD)天线。     

基于特征空间的自适应波束形成算法

讨论了常规自适应旁瓣对消算法(LCMVB)和基于特征空间的技术。探论了一种新的自适应天线旁瓣相消算法。该算法把常规自适应天线相消法的权矢量向信号子空间投影,减小了噪声子空间对权矢量的影响。与LCMVB算法相比,该算法具有更好的干扰对消能力。仿真证明了算法的有效性。     

一种唯相波束赋形的快速方法

针对平面阵唯相加权波束赋形算法收敛速度慢的问题,提出了一种平面阵的唯相加权波束赋形的级数展开法。该方法用一组基函数的加权和函数表示阵列的激励相位。通过优化和函数中的加权系数实现阵列快速波束赋形。仿真分析表明该方法的收敛速度明显快于以单元激励相位为优化变量的常规波束赋形方法     

非圆信号虚拟阵列波束形成算法

利用非圆信号的实值特性,提出了一种利用信号共轭扩展阵列孔径的虚拟阵列构成方法,将其应用在自适应波束形成中,对其波束形成的性能进行了分析和改进,并提出了一种快速的实现方法。该虚拟阵列的构造方法能同时保留时间信息和方位信息,用于自适应波束形成中,可以改善波束图形状,提高阵列增益,对抗超自由度干扰。计算机仿真验证了该方法的优越性。     

星载InSAR编队波束同步策略

针对星载InSAR编队波束同步要求,提出了一种考虑卫星姿态偏航导引要求的系统波束同步策略。建立并求解波束指向同步数学模型,得到基于波束指向同步的卫星姿态规划方法。进一步地,为减小由于主从星波束覆盖椭圆方位不同对干涉测高产生的影响,研究基于波束覆盖同步的卫星姿态规划方法。仿真结果表明,两种方法均可有效实现主从星波束同步,且后者效果更佳。