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1、平流层飞艇SAR成像优化策略研究贾高伟杨希祥（国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073）摘要：平流层飞艇具有驻空高度高、覆盖范围广、驻空时间久、使用效费比高等特点，在侦察监视等领域应用前景广阔。结合平流层飞艇平台特性，分析了平流层飞艇合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar,SAR）与机载SAR的异同；针对平流层飞艇SAR的PRF冗余及大振幅低频率运动误差，提出了优化方案，并开展了仿真分析验证。仿真结果表明本文提出的优化运动补偿方法能够有效消除平流层飞艇运动误差影响。关键词：平流层飞艇；快速响应；SAR系统中图分类号：TN95文献标志码：A 文章编号：I
2、magingOptimizationforStratosphericAirshipSARJIAGaowei,YANGXixiang(CollegeofAerospaceScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,Hunan,410073)Abstract：AsanewSARcarrier,stratosphericairshiphasthepotentialaslargeobservationarea,longdrifttime,andbetterefficiency.Itisexpec
3、tedinmanydifferentapplications,suchasreconnaissance,surveillance,andenvironmentalmonitoring.Inthepaper,theimagingdifferencebetweenthestratosphericairshipSARandairplaneSARiscompared.Toimprovetheimagingefficiency,theoptimizationstrategyaccordingtoredundantPRFandlargeamplitudetrajectorydeviation
4、,respectively.Eventually,necessarysimulationtestispresentedtovalidatetheproposedmethod.Keywords:StratosphericAirship;Fastresponse;Syntheticapertureradar目前，我国SAR系统搭载平台主要有天基、空基和地基三种：近地轨道遥感卫星轨道高度在500km～800km之间，能够对固定目标或移动速度较慢目标实施高分辨侦察，但星载SAR系统开发成本高，代价大，轨道运行特性使其难以对突发关键区域进行快速观测响应。相比于卫星，飞机的飞行高度低、机动灵
5、活，但滞空时间短，机载SAR往往需要高额费用和高频率出勤率才能实现大范围、长时间的预警、侦察和监视。地基ISAR对空侦察的范围受到观测点地域限制，监视范围小，不能适应在广阔海域中的应用需求。______________________________*作者简介：贾高伟（1989-），男，河南周口人，讲师，博士，E-mail：ji_as@126.com杨希祥，男，河北阜城人，副教授，博士。临近空间浮空器（平流层飞艇或气球）技术的发展为实现大范围区域预警和侦察监视提供了一种新的装备平台[1]。平流层飞艇的飞行高度适中（约20Km）、飞行速度较慢、滞空时间长，将临近空间飞艇配置在国境线
6、、海岸线、争议区域等并配置有效SAR载荷，可以对海面、陆地上目标进行有效观测和侦察，填补临近空间观测活动利用的空白，在军事、遥感、勘探、测绘、农业、水利等方面同样具有十分广泛的应用前景[2]。具体地，影响到平流层飞艇实际运行及执行任务能力的关键因素包括：临近空间低压低温环境、平流层飞艇蒙皮材料、平流层飞艇能源管理系统、平流层飞艇飞行控制等。这些因素将影响平流层飞艇SAR系统的温控设计、SAR体积重量功耗、SAR成像算法及运动补偿算法等[3-5]。本文将着重分析平流层飞艇SAR在成像几何、成像算法、运动补偿处理等方面的特性。1.平流层飞艇SAR与机载SAR的差异本文分析的平流层飞艇
7、的运行高度约18km-20km,该环境条件下最低大气温度约-70℃，大型机载SAR平台飞行高度约8-10Km,对应的大气温度约-30℃，因此平流层飞艇SAR系统设计当考虑器件的低温特性或载荷系统的温控系统。同时，为减小SAR系统对平流层飞艇能源系统的压力，应当在SAR系统发射功率与天线增益之间做出折衷。此外，平流层飞艇体积庞大，适合安装轻质大面阵高增益天线系统。在SAR工作环境特性、功耗尺寸限制之外，平流层飞艇SAR与机载SAR的最大差异体现在巡航速度上。一般机载平台（如运八）的
