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。
也被雷达和立体多功能摄像系统识别,因此 TaxiBot 车队在接触障碍物之前达到了完全停止状态。SMPC 系统检测到后,车队与障碍物的距离约为 X = 179 米。由于传感器的特性,雷达探测到后与物体的剩余距离在 X = 19.5 米和 30.3 米之间。这代表着至少约 1.5 秒的额外反应时间。这个较大的范围是由于雷达图像的更新率相对较差。在滑行道被污染的情况下,摩擦系数会降低到 0.3。即使在这些条件下,物体和车队之间的剩余最小距离为 X = 3.5 米。
即使该地区的夏季和秋季整体干燥,与过去的厄尔尼诺斯相比,天气模式也非常不寻常。在1月和2月,在Tararua Ranges和Wairarapa上形成了严重的雷暴。这些雷暴有助于防止整体干燥变得太极端。5月初,惠灵顿和南部的韦拉拉拉帕都带来了高层西风槽。开尔本在大约12小时内测量了82毫米,每天的降雨量在5月2日早晨是自1928年以来的第三高。该地图显示了2024年5月1日晚上11:22的风暴的雷达图像。当时,可能以雷暴为中心(红色)。来源:MetService。
当电子海图首次推出时,许多人反对在海图上加入雷达图像。多年来,这种情况已发生重大变化。如今,大多数复杂的海图系统(例如被归类为电子海图显示和信息系统 (ECDIS) 的系统)都能够同时显示雷达信息和海图信息。从用户的角度来看,这种组合提供了一种强大的工具,可提供更安全、更高效的导航。将海图和雷达结合起来的好处远远大于两者的总和,因为它们提供了对以前不那么明显的问题的新见解和认识。同时,它们为开发人员和用户都未曾预料到的旧导航问题提供了新的解决方案。
桑迪亚国家实验室模拟的一个独特进展是实施“合成仪器”。实际仪器数据收集的采样模式用于保存速度数据,而不是沿平面或线查看模拟数据,从而可以对模拟数据和仪器数据进行一对一的比较。例如,激光雷达使用来自空气中粒子散射的激光的视线多普勒数据。激光的指向具有特定的模式,可以绘制出指定区域的速度。合成激光雷达使用与现场激光雷达相同的位置和时间模式记录模拟中的速度。该团队正在将这种方法用于激光雷达、双 X 波段雷达、系留气球和气象站。图 4 显示了数据平面与合成激光雷达和雷达图像的比较。
出版物: [1] N. Rodriguez-Alvarez 等人,“前馈神经网络去噪应用于 Goldstone 太阳系雷达图像”,遥感,2022 年 2 月 [2] CG Lee 等人,“地月空间碎片雷达的能力和可行性”,IEEE 航空航天 2023 [3] Y.-M. Yang 等人,“使用深空网络和开环跟踪测量实现地月目标检测”,IEEE 航空航天 2023 [4] CG Lee 等人,“带有 GSSR 的地基地月空间碎片雷达”,IGARSS 2023 - 2023 IEEE 国际地球科学与遥感研讨会,2023 年 [5] Y.-M. Yang 等人,“背景杂波对使用深空网络开环跟踪测量进行地月目标检测的影响”,IGARSS 2023 - 2023 IEEE 国际地球科学和遥感研讨会,2023 年 PI/任务经理。联系信息:Clement Lee 818-354-5587 clement.g.lee@jpl.nasa.gov
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。
简介:美国国家射电天文台 (NRAO)、格林班克天文台 (GBO) 和雷神情报与空间公司 (RIS) 正在为格林班克望远镜 (GBT) 设计一种高功率的下一代行星雷达系统,称为 ngRADAR。作为一个试点项目,RIS 设计的低功率 Ku 波段发射器(13.9 GHz 时输出功率高达 700 W)被集成到 GBO 的 100 米 GBT 上,并使用 NRAO 的十个 25 米甚长基线阵列 (VLBA) 天线接收雷达回波。这些观测生成了有史以来收集到的月球选定位置的最高分辨率地面合成孔径雷达 (SAR) 图像,能够对已报废卫星(太空碎片)的大小和自旋状态进行表征,并探测到距离地球 210 万公里(约 5.5 个月球距离)的潜在危险近地小行星 [1, 2]。在这里,我们重点关注月球雷达图像。
2000 财政年度,美国国防部 (DoD) 遗产计划办公室为南卡罗来纳州克莱姆森大学雷达鸟类学实验室 (CUROL) 提供了资金,以开发一种能够探测机场鸟类的鸟类雷达系统,从而减少鸟击的发生。最初的 BirdRad 系统旨在成为一种廉价的移动式鸟类雷达。它包括一个低成本的商用海事雷达,配备 4 度波束宽度抛物面天线(以获得更好的高度分辨率)和一台台式个人计算机,用于在图形文件中显示和捕获雷达图像。CUROL 建造了五个 BirdRad 系统,部署在三个海军、一个海军陆战队和一个空军基地。虽然 BirdRad 在探测零到六海里范围内的鸟类方面非常有效,但它有几个局限性。主要是来自静止物体(“地面杂波”)的雷达回波会遮挡移动目标;从屏幕截图中提取目标轨迹太慢并且需要大量劳动力,无法追踪许多种类的鸟类;并且很难将屏幕上的目标与周围的景观联系起来。
在遥感领域,雷达和 EO/IR(电光/红外)传感器都携带着对成像界有用的独特信息。雷达能够在各种天气条件下成像,无论白天还是夜晚。EO/IR 可生成辐射图,并且通常能以比雷达更精细的分辨率生成图像。虽然这些系统对成像都有价值,但成像界对于结合这两个领域的最佳优势所带来的附加价值仍存在未知领域。这项工作将开始探索在雷达工具 Xpatch 和 EO/IR 工具 DIRSIG(数字成像和遥感图像生成)中模拟场景的挑战。雷达和 EO/IR 固有的功能和局限性在图像模拟工具中相似,因此在模拟环境中完成的工作也将延续到真实环境。这项工作的目标是演示一个可以模拟常见场景的 EO/IR 和雷达图像的环境。一旦演示完成,该环境将用于促进各种多传感器仪器设计和开发算法概念的权衡研究。生成的合成数据将与现有测量数据进行比较,以证明实验的有效性。