机载合成孔径雷达分辨率飞行试验考核方法研究

隋静 赵杨 于天超

摘要：本文对机载合成孔径雷达分辨率的飞行试验考核方法进行整理和分析，通过研究确定角反射器布设间距与分辨率指标的关系，完善了角反射器组法的准确性和有效性，提供了更加直观、工程化的分辨率试飞考核方法。首先，从理论上分析仿真角反射器的间距与分辨率的关系;其次，利用飞行试验结果，验证该试飞考核方法的有效性。

关键词：合成孔径雷达;分辨率;飞行试验;角反射器

1.引言

合成孔径雷达是利用雷达与目标之间的相对运动产生巨大的有效孔径获得方位向高分辨率、利用脉冲压缩技术获得距离向高分辨率。与光学、红外等传感器相比，合成孔径雷达成像不受光照、天气条件等影响，能够对地物目标进行全天时、全天候、高分辨率、大面积探测。这一特点使得合成孔径雷达的应用越来越广泛，发展也越来越迅速。在军事方面，合成孔径雷达是直观有效的情报获取手段，装备在有人机、无人机上。

其中，分辨率是机载合成孔径雷达的重要指标，代表雷达获取图像的详实和清晰程度。分辨率越高，图像越清晰。目前，飞行试验主要有两种考核分辨率的方法，第一种是点目标冲击响应法，第二种是角反射器组法。第一种方法从分辨率定义出发定量评估，第二种方法从使用出发定性评估。而对于角反射器组法中的角反射器布设间距是争议的焦点。因此，本文通过研究确定角反射器布设间距与分辨率指标的关系，以实现合成孔径雷达分辨率的准确有效验证，提供一种更加直观、工程化的分辨率考核方法。

2.点目标冲击响应法

按照分辨率的定义，机载合成孔径雷达图像上点目标冲击响应的半功率点宽度为距离和方位分辨率。具体方法为：在地面布设若干离散角反射器，雷达对其场景成像，通过图像获取单个角反射器的点目标冲击响应函数，计算方位向和距离向3dB宽度，得到分辨率的定量评估结果。

3.角反射器组法

沿飞机飞行的方位向和距离向，在地面布设两两一对的角反射器组，雷达对其场景成像，通过图像上可分辨角反射器组的比例定性评估分辨率。那么，如何布设角反射器组才能够准确有效考核分辨率指标，我们需要研究两个角反射器的间距与分辨率的关系。

3.1理论分析

假设雷达的分辨率为1，两个相同的理想点目标反射体，设置它们之间的摆放间距分别为0、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4，分别为分辨率的0倍、1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍、2倍、2.2倍、2.4倍，而两个点目标回波的相位差有0°、45°、90°、135°、180°五种情况。两个点目标回波响应仿真结果见图1，图中曲线为两个点目标的回波，Δ指两个点目标的间距，φ指两个点目标回波的相位差。

从仿真结果可以看出，针对所有相位差情况，当两个点目标间距为2倍时，基本能够区分两个点目标。但仿真为理想情况，实际试验中两个反射体并非完全相同，并且雷达旁瓣压缩加权处理会带来回波展宽，通常为1.3～1.5倍左右，因此，我们得到：当两个点目标间距为2.5倍时，可明显区分两个点目标。

3.2工程检验

我们选取一定尺寸的反射器，共15個。在试验场中沿方位向和距离向布设角反射器组（方位向3个、距离向4个，共12个），以及离散角反射器（3个）。其中，角反射器组中的角反射器间距按照分辨率指标值ρ的2.5倍摆放。雷达工作在相应分辨率模式下，对目标区域成像，角反射器布设示意图见图2。

图2  角反射器布设示意图

飞行后，利用雷达图像获取角反射器的点目标冲击响应图。当两个角反射器间距为2.5倍ρ时，可明显区分角反射器组。同时，利用单个角反射器考核，获得方位向分辨率结果为0.8倍ρ、距离向分辨率结果为0.8倍ρ。两种试验方法的结果是一致的，被试合成孔径雷达的分辨率满足指标要求。

4.结束语

本文针对机载合成孔径雷达分辨率飞行试验考核方法，通过研究确定角反射器布设间距与分辨率指标的关系，完善了角反射器组法的准确性和有效性，提供了更加直观、工程化的机载合成孔径雷达分辨率试飞考核方法，并验证该方法的有效性。合成孔径雷达作为重要机载侦察设备，针对其各项指标的飞行试验考核缺乏经验，需要长期深入的研究。

参考文献：

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（作者单位：中国飞行试验研究院）