直升機載弧形陣列MIMO微波成像技術研究

黃平平 譚維賢 蘇 瑩 王 馳

(內蒙古工業(yè)大學雷達技術研究所 呼和浩特 010051)

1 引言

傳統(tǒng)合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)和MIMO-SAR[1,2](Multiple Input Multiple Output SAR,MIMO-SAR)技術主要以寬幅高分辨率側視成像為主，不能實現(xiàn)對平臺前下方區(qū)域的高分辨率觀測。本世紀初，文獻[3,4]提出機載線陣天線前視成像模式，通過高速微波開關切換實現(xiàn)線陣合成，進而對直升機飛行路線前下方區(qū)域進行高分辨成像，文獻[5,6]開展了原理驗證系統(tǒng)的研制工作，采用ECS成像算法進行2維成像處理，獲得了質量良好的2維微波圖像，為平臺起降和障礙物預警等提供了可視化圖像信息；2010年，德國FGAN-FHR[7,8]還進一步研制了Ka波段和X波段MIRA-CLE兩套線陣天線成像雷達系統(tǒng)，并開展了地面成像實驗；中國科學院電子學研究所[9－13]針對線陣天線成像雷達開展了大量的研究工作，并于2013年研制了可用于快速成像的原型系統(tǒng)，獲得了運動目標的動態(tài)圖像信息；此外，電子科技大學[14,15]、西安電子科技大學[16]、內蒙古工業(yè)大學[17]等在線陣天線成像模型、處理方法和線陣構型優(yōu)化設計等方面開展了相關的理論研究和實驗驗證工作。上述基于線陣天線成像系統(tǒng)彌補了常規(guī)SAR所不具備的前視成像功能，但由于采用線陣孔徑，一方面，觀測范圍主要受限于單個陣元天線的波束寬度，只能觀測前下方一定觀測場景范圍內，對其它周圍環(huán)境和態(tài)勢需要旋轉平臺或天線進行觀測，不利于直升機進行全天候全天時地形回避、懸停/起降等，給直升機載應用帶來了一定困難；另一方面，線陣天線成像中，同等觀測條件下，波束邊緣的目標分辨率下降較快，不利于高質量圖像數(shù)據(jù)的獲取。……