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带有成像雷达ISIS的高级空间监视...
德国航空航天中心（DLR）的微波和雷达研究所已开发并构建了一个称为IOSIS（空间中卫星成像）的实验雷达系统。该系统的总体目标是研究概念的研究，用于高分辨率在低地球轨道（LEO）中的高分辨率雷达图像。与现有的基于雷达的空间监视系统（具有单静态天线构型）相比，将来的ISIS不使用一种，而是使用一个空间分布的天线，以处理即将到来的轨道卫星量，并且更重要的是实现双静态成像的几何形状。后者与现有的基于单声道雷达的卫星图像相比，允许增强图像信息内容。本文首先概述了使用反合成孔径雷达（ISAR）的基于雷达卫星成像的基本理论。进一步解决了IOSIS系统的简短描述。根据模拟成像结果说明了对雷达图像的大气影响，并且基于干涉成像结果引入了多通道系统的优势，从而在三个维度中提供了空间分辨率。通过在厘米区域中具有空间分辨率的真实空间对象的IOSIS系统获得的测量结果显示了连续实现的误差校正策略。
使用 IoSiS 对太空中的卫星和物体进行高分辨率成像
如今，空间碎片已成为卫星系统的主要威胁之一，尤其是在低地球轨道 (LEO) 上。据官方估计，有超过 700,000 个碎片物体有可能摧毁或损坏卫星。通常，无法从地面直接识别撞击的影响。但是，高分辨率雷达图像有助于检测这种可能的损坏。此外，还可以对未知的空间物体或卫星进行调查。因此，DLR 开发了一种名为 IoSiS（太空卫星成像）[2, 3] 的实验雷达系统，该系统基于现有的转向天线结构和名为 GigaRad [1] 的多用途高性能雷达系统，在传播方向上的分辨率优于 5 厘米。在横向或方位角方向上，通过使用逆合成孔径雷达 (ISAR) 技术，可以获得高空间和距离独立分辨率。该技术基于沿合成孔径从不同角度对物体进行相干观察，需要在轨道通过期间精确跟踪物体。因此，要在距离和方位角上获得相似的分辨率，就必须进行宽方位角观测。对于一个 ISAR 图像，5 厘米的预期空间分辨率意味着大约 25° 的观测角。如此高的空间分辨率不是遥感雷达应用的标准。目前的地球观测系统实现的分辨率在几分米的数量级，比现有系统差一个数量级。因此，这种改进需要相应更高的系统和轨道校正性能。特别是，对雷达电子设备、天线和馈电频率响应进行足够精确的校准至关重要。此外，还必须对观测物体进行精确的轨道测定。本文概述了 IoSiS 雷达系统的主要技术特点。讨论了主要的误差源和相应的解决方案。说明了最终生成几厘米分辨率的雷达图像的校准工作。
空间物体的高分辨率雷达成像...
因此，除了理论工作之外，德国航空航天中心（DLR）微波与雷达研究所还开发并构建了一种名为 IoSiS（太空卫星成像）的实验雷达系统，用于对获取低地球轨道物体的先进高分辨率雷达图像产品的新概念进行基础研究。本文概述了使用地面 ISAR 对卫星进行高分辨率成像的原理。此外，还概述了实验雷达系统 IoSiS，并简要概述了计划中的 IoSiS-Next Generation 系统概念。最新的真实空间目标测量结果证明了该系统的能力以及使用厘米分辨率成像雷达进行未来基于雷达的空间监视的潜力。作为基于雷达的空间物体成像领域的新产品，全面的模拟结果表明，使用通过多静态成像几何实现的新预期成像概念，可以多么精确地在三维空间中对空间目标进行成像。
