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基于地基综合孔径微波辐射计的空中目标无源探测技术研究

李一楠 张林让 卢海梁 李鹏飞 吕容川 李浩 付庸杰 邱尔雅 唐世阳

李一楠, 张林让, 卢海梁, 李鹏飞, 吕容川, 李浩, 付庸杰, 邱尔雅, 唐世阳. 基于地基综合孔径微波辐射计的空中目标无源探测技术研究[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(5): 1243-1250. doi: 10.11999/JEIT200166
引用本文: 李一楠, 张林让, 卢海梁, 李鹏飞, 吕容川, 李浩, 付庸杰, 邱尔雅, 唐世阳. 基于地基综合孔径微波辐射计的空中目标无源探测技术研究[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(5): 1243-1250. doi: 10.11999/JEIT200166
Yinan LI, Linrang ZHANG, Hailiang LU, Pengfei LI, Rongchuan LÜ, Hao LI, Yongjie FU, Erya QIU, Shiyang TANG. Research on the Aerial Target Detection by Ground-based Synthesis Aperture Microwave Radiometers[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2021, 43(5): 1243-1250. doi: 10.11999/JEIT200166
Citation: Yinan LI, Linrang ZHANG, Hailiang LU, Pengfei LI, Rongchuan LÜ, Hao LI, Yongjie FU, Erya QIU, Shiyang TANG. Research on the Aerial Target Detection by Ground-based Synthesis Aperture Microwave Radiometers[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2021, 43(5): 1243-1250. doi: 10.11999/JEIT200166

基于地基综合孔径微波辐射计的空中目标无源探测技术研究

doi: 10.11999/JEIT200166
基金项目: 国家自然科学基金(41706204),钱学森青年创新基金(QXSCXJJ2017-504),中国空间技术研究院西安分院自主研发课题(Y17-KJCX-04)
详细信息
    作者简介:

    李一楠:男,1985年生,高级工程师,研究方向为被动微波遥感、综合孔径微波辐射计系统设计等

    张林让:男,1966年生,教授,博士生导师,研究方向为雷达信号处理、雷达系统建模、仿真与评估等

    卢海梁:男,1986年生,高级工程师,研究方向为被动微波辐射无源探测、被动微波遥感、射频干扰检测等

    李鹏飞:男,1989年生,工程师,研究方向为被动微波遥感、误差校正与定标等

    吕容川:女,1983年生,研究员,研究方向为全极化微波辐射计、被动微波遥感、大气探测等

    李浩:男,1980年生,研究员,研究方向为全极化微波辐射计、综合孔径微波辐射计系统设计等

    付庸杰:男,1984年生,工程师,研究方向为天线设计、射频电路设计和工程电磁学等

    邱尔雅:女,1990年生,工程师,研究方向为天线设计、数字电路设计等

    唐世阳:男,1987年生,副教授,博士,研究方向为雷达成像技术、雷达信号处理等

    通讯作者:

    卢海梁 396689lhl@163.com

  • 中图分类号: TP79

Research on the Aerial Target Detection by Ground-based Synthesis Aperture Microwave Radiometers

Funds: The National Natural Science Foundation of China (41706204), The Qian Xuesen Young Innovation Foundation (QXSCXJJ2017-504), The Independent Investigate Project of Xi’an Institute of China Academy of Space Technology (Y17-KJCX-04)
  • 摘要: 针对空中目标的探测与跟踪的问题,该文探讨了地基综合孔径空中目标微波辐射无源探测理论及其技术的可行性。概述了地基综合孔径空中目标微波辐射无源探测原理;建立了空中目标探测概率方程,并从探测概率的角度详细分析了系统探测性能与相关影响因素的关系,同时分析了地基综合孔径空中目标微波辐射无源探测技术的可行性;并开展了地基综合孔径微波辐射计的空中目标无源探测技术的验证实验。理论和实验均表明地基综合孔径空中目标微波辐射无源探测技术是可行性的。
  • 图  1  空中目标探测模型示意图

    图  2  空中金属目标和隐身目标的微波辐射亮温图

    图  3  晴朗天气下不同工作频率下的衰减图

    图  4  10.7 GHz和37 GHz信号的衰减系数随海拔高度的变化曲线

    图  5  晴空大气条件下,不同飞行高度下,系统探测度与目标探测概率的曲线关系

    图  6  不同天气因素下系统探测度与探测概率曲线关系

    图  7  探测距离与探测概率的曲线关系

    图  8  探测概率与有效辐射截面的曲线关系

    图  9  系统灵敏度与空间分辨率的曲线关系

    图  10  X波段综合孔径微波辐射计和运12飞机

    图  11  3个不同时刻的实验结果

    表  1  X波段综合孔径微波辐射计系统相关参量

    指标参量
    中心频率10.65 GHz
    带宽100 MHz
    积分时间20 ms
    天线类型Y形
    天线个数19
    单元间距0.95波长
    下载: 导出CSV
  • [1] 彭树生, 李兴国. 毫米波辐射计反空中涂层隐身飞机的分析[J]. 红外与毫米波学报, 1998, 17(6): 454–458.

    PENG Shusheng and LI Xingguo. Analysis of anti-coating-stealth-airplane with a millimeter wave radiometer[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 1998, 17(6): 454–458.
    [2] LU Hailiang, LI Yinan, LI Hao, et al. Ship detection by an airborne passive Interferometric Microwave Sensor (PIMS)[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2020, 58(4): 2682–2694. doi: 10.1109/TGRS.2019.2953355
    [3] 卢海梁, 李一楠, 宋广南, 等. 海面目标星载微波辐射无源探测技术研究[J]. 红外与毫米波学报, 2019, 38(5): 674–681. doi: 10.11972/j.issn.1001-9014.2019.05.020

    LU Hailiang, LI Yinan, SONG Guangnan, et al. Research on the passive detection technology using space-borne synthesis aperture microwave radiometers for the sea surface target[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 2019, 38(5): 674–681. doi: 10.11972/j.issn.1001-9014.2019.05.020
    [4] YUJIRI L, SHOUCRI M, and MOFFA P. Passive millimeter wave imaging[J]. IEEE Microwave Magazine, 2003, 4(3): 39–50. doi: 10.1109/MMW.2003.1237476
    [5] SHAO Xuanmin, JUNOR WI, ZENICK R, et al. Passive interferometric millimeter-wave imaging: Achieving big results with a constellation of small satellites[J]. SPIE, 2004, 5410: 270–277. doi: 10.1117/12.542448
    [6] 吴露露, 胡飞, 朱耀庭, 等. 毫米波热辐射阵列的空间谱估计误差模型研究[J]. 红外与毫米波学报, 2010, 29(2): 123–127. doi: 10.3724/SP.J.1010.2010.00123

    WU Lulu, HU Fei, ZHU Yaoting, et al. Error model for spatial spectrum estimation of millimeter-wave thermal radiation array[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 2010, 29(2): 123–127. doi: 10.3724/SP.J.1010.2010.00123
    [7] RUF C S, SWIFT C T, TANNER A B, et al. Interferometric synthetic aperture microwave radiometry for the remote sensing of the Earth[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1998, 26(5): 597–611. doi: 10.1109/36.7685
    [8] 李浩, 卢海梁, 余锐, 等. 一种L波段相控阵微波辐射计射频干扰检测算法[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(1): 172–179. doi: 10.11999/JEIT180203

    LI Hao, LU Hailiang, YU Rui, et al. Radio-frequency interference detection algorithm for L-band phased array microwave radiometer[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2019, 41(1): 172–179. doi: 10.11999/JEIT180203
    [9] GAIER T, KANGASLAHTI P, LAMBRIGTSEN B, et al. A 180 GHz prototype for a geostationary microwave imager/sounder-GeoSTAR-III[C]. 2016 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Beijing, China, 2016: 2021–2023. doi: 10.1109/IGARSS.2016.7729521.
    [10] CARLSTROM A, CHRISTENSEN J, INGVARSON P, et al. Geostationary Atmospheric Sounder (GAS) demonstrator development[C]. The 3rd European Conference on Antennas and Propagation, Berlin, Germany, 2009: 2036–2040.
    [11] ZHANG Cheng, LIU Hao, WU Ji, et al. Imaging analysis and first results of the geostationary interferometric microwave sounder demonstrator[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2015, 53(1): 207–218. doi: 10.1109/TGRS.2014.2320983
    [12] PEICHL M, SUSS H, and DILL S. High resolution passive millimeter-wave imaging technologies for reconnaissance and surveillance[J]. SPIE, 2003, 5077: 77–86. doi: 10.1117/12.484872
    [13] KULPA K S. Passive multi-static radiometric detection of moving targets[C]. The 15th International Conference on Microwaves, Radar and Wireless Communications, Warsaw, Poland, 2004: 92–96. doi: 10.1109/MIKON.2004.1356865.
    [14] HUANG Jian and GAN Tiguo. A novel millimeter wave synthetic aperture radiometer passive imaging system[C]. The 4th ICMMT International Conference on, Proceedings Microwave and Millimeter Wave Technology, Nanjing, China, 2004: 414–417. doi: 10.1109/ICMMT.2004.1411554.
    [15] LI Qingxia, CHEN Ke, GUO Wei, et al. An aperture synthesis radiometer at millimeter wave band[C]. 2008 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology, Nanjing, China, 2008: 1699–1701. doi: 10.1109/ICMMT.2008.4540797.
    [16] 倪炜. 空中目标微波辐射特性及检测方法研究[D]. [博士论文], 华中科技大学, 2012.

    NI Wei. Microwave radiation characteristics and detection method research in aerial target detection[D]. [Ph. D. dissertation], Huazhong University of Science and Technology, 2012.
    [17] 卢海梁, 王志强, 高超, 等. 基于被动干涉微波亮温图像的海面目标探测算法研究[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(3): 563–572. doi: 10.11999/JEIT190256

    LU Hailiang, WANG Zhiqiang, GAO Chao, et al. Research on the detection algorithm for sea surface targets based on passive interferometric microwave images[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2020, 42(3): 563–572. doi: 10.11999/JEIT190256
    [18] SALMON N A. Outdoor passive millimeter-wave imaging: Phenomenology and scene simulation[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2018, 66(2): 897–908. doi: 10.1109/TAP.2017.2781742
    [19] 高远, 张光锋, 于畅畅, 等. 典型金属立体目标的毫米波辐射特性研究[J]. 计算机测量与控制, 2019, 27(1): 233–236. doi: 10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2019.01.048

    GAO Yuan, ZHANG Guangfeng, YU Changchang, et al. Research on MMW radiation characteristic of typical mental targets[J]. Computer Measurement &Control, 2019, 27(1): 233–236. doi: 10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2019.01.048
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-08
  • 修回日期:  2020-07-20
  • 网络出版日期:  2020-07-27
  • 刊出日期:  2021-05-18

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