機載合成孔徑雷達分辨率飛行試驗考核方法研究

隋靜 趙楊 于天超

摘要：本文對機載合成孔徑雷達分辨率的飛行試驗考核方法進行整理和分析，通過研究確定角反射器布設間距與分辨率指標的關系，完善了角反射器組法的準確性和有效性，提供了更加直觀、工程化的分辨率試飛考核方法。首先，從理論上分析仿真角反射器的間距與分辨率的關系;其次，利用飛行試驗結果，驗證該試飛考核方法的有效性。

關鍵詞：合成孔徑雷達;分辨率;飛行試驗;角反射器

1.引言

合成孔徑雷達是利用雷達與目標之間的相對運動產生巨大的有效孔徑獲得方位向高分辨率、利用脈沖壓縮技術獲得距離向高分辨率。與光學、紅外等傳感器相比，合成孔徑雷達成像不受光照、天氣條件等影響，能夠對地物目標進行全天時、全天候、高分辨率、大面積探測。這一特點使得合成孔徑雷達的應用越來越廣泛，發展也越來越迅速。在軍事方面，合成孔徑雷達是直觀有效的情報獲取手段，裝備在有人機、無人機上。

其中，分辨率是機載合成孔徑雷達的重要指標，代表雷達獲取圖像的詳實和清晰程度。分辨率越高，圖像越清晰。目前，飛行試驗主要有兩種考核分辨率的方法，第一種是點目標沖擊響應法，第二種是角反射器組法。第一種方法從分辨率定義出發定量評估，第二種方法從使用出發定性評估。而對于角反射器組法中的角反射器布設間距是爭議的焦點。因此，本文通過研究確定角反射器布設間距與分辨率指標的關系，以實現合成孔徑雷達分辨率的準確有效驗證，提供一種更加直觀、工程化的分辨率考核方法。

2.點目標沖擊響應法

按照分辨率的定義，機載合成孔徑雷達圖像上點目標沖擊響應的半功率點寬度為距離和方位分辨率。具體方法為：在地面布設若干離散角反射器，雷達對其場景成像，通過圖像獲取單個角反射器的點目標沖擊響應函數，計算方位向和距離向3dB寬度，得到分辨率的定量評估結果。

3.角反射器組法

沿飛機飛行的方位向和距離向，在地面布設兩兩一對的角反射器組，雷達對其場景成像，通過圖像上可分辨角反射器組的比例定性評估分辨率。那么，如何布設角反射器組才能夠準確有效考核分辨率指標，我們需要研究兩個角反射器的間距與分辨率的關系。

3.1理論分析

假設雷達的分辨率為1，兩個相同的理想點目標反射體，設置它們之間的擺放間距分別為0、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4，分別為分辨率的0倍、1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍、2倍、2.2倍、2.4倍，而兩個點目標回波的相位差有0°、45°、90°、135°、180°五種情況。兩個點目標回波響應仿真結果見圖1，圖中曲線為兩個點目標的回波，Δ指兩個點目標的間距，φ指兩個點目標回波的相位差。

從仿真結果可以看出，針對所有相位差情況，當兩個點目標間距為2倍時，基本能夠區分兩個點目標。但仿真為理想情況，實際試驗中兩個反射體并非完全相同，并且雷達旁瓣壓縮加權處理會帶來回波展寬，通常為1.3～1.5倍左右，因此，我們得到：當兩個點目標間距為2.5倍時，可明顯區分兩個點目標。

3.2工程檢驗

我們選取一定尺寸的反射器，共15個。在試驗場中沿方位向和距離向布設角反射器組（方位向3個、距離向4個，共12個），以及離散角反射器（3個）。其中，角反射器組中的角反射器間距按照分辨率指標值ρ的2.5倍擺放。雷達工作在相應分辨率模式下，對目標區域成像，角反射器布設示意圖見圖2。

圖2 ?角反射器布設示意圖

飛行后，利用雷達圖像獲取角反射器的點目標沖擊響應圖。當兩個角反射器間距為2.5倍ρ時，可明顯區分角反射器組。同時，利用單個角反射器考核，獲得方位向分辨率結果為0.8倍ρ、距離向分辨率結果為0.8倍ρ。兩種試驗方法的結果是一致的，被試合成孔徑雷達的分辨率滿足指標要求。

4.結束語

本文針對機載合成孔徑雷達分辨率飛行試驗考核方法，通過研究確定角反射器布設間距與分辨率指標的關系，完善了角反射器組法的準確性和有效性，提供了更加直觀、工程化的機載合成孔徑雷達分辨率試飛考核方法，并驗證該方法的有效性。合成孔徑雷達作為重要機載偵察設備，針對其各項指標的飛行試驗考核缺乏經驗，需要長期深入的研究。

參考文獻：

[1] 保錚，邢孟道，王彤.雷達成像技術.北京：電子工業出版社，2005.4：89-120.

[2] [美]思科尼斯（Skolnik，M.I.）.雷達手冊，第2版.北京：電子工業出版社，2003.7：818-835.

[3] 王凱，趙定海，閆耀東.武器裝備作戰試驗.北京：國防工業出版社，2012.3.

[4] 王古常.無人機偵察監視有效載荷技術展望.飛航導彈，2007（8）：40-43.

（作者單位：中國飛行試驗研究院）