空间目标监视和测量雷达技术

第1章 概论 1

1.1 空间目标监视 1

1.1.1 空间目标监视的意义 1

1.1.2 空间目标监视系统及发展 1

1.2 空间目标探测雷达技术特点和发展 5

1.2.1 空间目标探测雷达技术特点 5

1.2.2 空间目标探测雷达技术发展趋势 7

1.2.3 空间目标探测雷达发展状况 9

第2章 空间目标特性及观测需求 10

2.1 空间目标状况及发展趋势 10

2.1.1 空间目标分类 10

2.1.2 空间目标发展趋势 11

2.2 空间目标轨道特性 13

2.2.1 轨道描述 13

2.2.2 轨道分布 13

2.3 空间目标测量坐标系 14

2.3.1 常用坐标系 14

2.3.2 坐标描述和转换 16

2.4 空间目标观测特性 18

2.4.1 平动和角动特性 18

2.4.2 相对转动特性 28

2.4.3 姿态稳定和定向特性 33

2.4.4 观测时空特性 34

2.4.5 电磁散射特性 35

2.5 空间目标观测需求 37

2.5.1 基于观测需求的卫星分类 38

2.5.2 编目定轨观测需求 40

2.5.3 特性测量观测需求 44

2.5.4 空间目标的观测需求分析与计算 44

第3章 空间目标编目监视雷达技术 48

3.1 相控阵雷达探测空间目标的工作方式与流程 48

3.1.1 工作方式 48

3.1.2 工作流程 48

3.2 相控阵雷达探测空间目标的约束条件 49

3.2.1 威力约束 49

3.2.2 时间约束 50

3.2.3 目标容量约束 51

3.3 搜索屏设计 51

3.3.1 搜索屏主要的特性和参数 51

3.3.2 搜索屏设计的考虑因素 52

3.3.3 垂直搜索屏 53

3.4 任务计划与调度 63

3.4.1 概述 63

3.4.2 任务器设计 64

3.4.3 调度 70

3.5 实时目标关联匹配 75

3.5.1 目标匹配算法 76

3.5.2 关键参数求解 78

3.6 典型空间目标监视相控阵雷达 80

3.6.1 AN/FPS-85雷达 80

3.6.2 AN/FPS-108“丹麦眼镜蛇”雷达 83

3.6.3 “沃罗涅日”雷达 85

3.6.4 NAVSPASUR篱笆系统 86

3.6.5 “太空篱笆” 88

3.6.6 GRAVES篱笆系统 91

第4章 空间目标探测伪码连续波雷达信号处理技术 93

4.1 联合波形设计 93

4.1.1 引言 93

4.1.2 联合线性调频信号与伪码信号 94

4.1.3 联合时长不同的伪码信号 95

4.1.4 联合码速率不同的伪码信号 96

4.1.5 波形选择 96

4.2 回波信号积累处理损失分析 97

4.2.1 基带信号模型 97

4.2.2 时延搜索损失 98

4.2.3 多普勒步进搜索损失 99

4.2.4 码多普勒损失 100

4.2.5 多普勒变化率损失 101

4.2.6 码多普勒变化率损失 103

4.3 捕获信号处理和参数测量 103

4.3.1 捕获信号处理原理 103

4.3.2 高低速率伪码复合信号处理 105

4.3.3 分距离段捕获算法 110

4.3.4 目标检测性能分析 111

第5章 空间目标雷达精密测量技术 115

5.1 高速加速目标的回波模型 115

5.1.1 时间的定义与转换 115

5.1.2 回波模型 116

5.2 测量精度分析 117

5.2.1 测量参数的CRLB 117

5.2.2 影响理论测量性能的因素 121

5.3 高速加速目标的匹配滤波 124

5.3.1 匹配滤波模型 124

5.3.2 滤波输出包络和相位特性 125

5.3.3 测量时刻特性 126

5.4 同轴跟踪技术 127

5.4.1 基本思想 127

5.4.2 目标相对测站角加速度分析 127

5.4.3 同轴跟踪系统实现 130

5.5 校准技术 130

5.5.1 标定方法和模型简介 130

5.5.2 常规标定方法 132

5.5.3 卫星标定方法 134

5.5.4 精度监测 139

第6章 中高轨目标雷达探测技术 140

6.1 中高轨空间目标雷达探测技术概述 140

6.2 长时间相参积累检测技术 143

6.2.1 基于空间目标动力学约束的回波信号积累方法 144

6.2.2 基于信号级轨道微分校正的空间目标参数测量技术 147

6.3 雷达探测中高轨目标搜索捕获技术 150

6.3.1 数引附近搜索 150

6.3.2 指定空域搜索 154

6.3.3 积累条件下的距离解模糊 156

6.4 中高轨目标雷达跟踪技术 161

6.4.1 中高轨目标跟踪难点及技术途径 162

6.4.2 中高轨目标跟踪方法 162

6.5 雷达增程系统设计 168

6.5.1 增程系统与主雷达关联 169

6.5.2 信号处理系统架构 170

6.5.3 工作流程 171

第7章 空间目标ISAR成像技术 173

7.1 空间目标ISAR成像发展状况 173

7.1.1 空间目标ISAR成像系统和技术 173

7.1.2 ISAR成像处理技术 176

7.1.3 成像技术发展方向 179

7.2 空间目标ISAR成像模型和参数分析 180

7.2.1 空间目标ISAR成像观测模型 180

7.2.2 空间目标转动多普勒带宽分析 186

7.3 信号波形与处理 191

7.3.1 信号参数设计 191

7.3.2 回波模型 194

7.3.3 宽带LFM信号处理 196

7.3.4 步进频信号处理 198

7.4 ISAR成像信号处理算法 202

7.4.1 RD算法 202

7.4.2 BP算法 204

7.4.3 PFA 207

7.4.4 超分辨和压缩感知成像 209

7.5 基于轨道运动精确补偿的空间目标成像 209

7.5.1 基于轨道运动的平动粗补偿 210

7.5.2 基于轨道误差搜索的精细运动补偿 210

7.6 双基地成像关键技术 213

7.6.1 同步误差对成像的影响 213

7.6.2 双基地ISAR成像平面空变性及对成像影响 218

7.6.3 双基地ISAR像畸变及校正 230

7.7 基于双基地模型的ISAR越分辨单元徙动校正技术 232

7.7.1 ISAR越距离单元徙动校正 233

7.7.2 ISAR越多普勒单元徙动校正 235

7.7.3 目标转角误差对成像校正的影响分析 238

7.7.4 ISAR成像及越分辨单元徙动校正流程 239

7.8 空间目标三维成像概述 244

7.8.1 基于时间序列的空间目标三维成像 244

7.8.2 基于空间像集合的多维成像 246

7.8.3 空间目标多天线干涉三维成像 246

参考文献 251

主要符号表 263

缩略语 266