【摘 要】
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在深空探测任务中,探测器的安全软着陆是关键环节。然而,深空天体上存在复杂多变的气候、光照条件以及高通讯时延问题,对探测器安全软着陆造成巨大挑战。雷达传感器具有全天时、全天候的工作能力,而且功耗低,体积小,探测距离远,在软着陆阶段采用雷达传感器,获得着陆运动轨迹方向上的径向下视深空天体表面图像,可有效提高深空探测器在复杂深空环境下的着陆指示能力。然而,现有的雷达成像技术受到机理限制,无法实现径向下视
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在深空探测任务中,探测器的安全软着陆是关键环节。然而,深空天体上存在复杂多变的气候、光照条件以及高通讯时延问题,对探测器安全软着陆造成巨大挑战。雷达传感器具有全天时、全天候的工作能力,而且功耗低,体积小,探测距离远,在软着陆阶段采用雷达传感器,获得着陆运动轨迹方向上的径向下视深空天体表面图像,可有效提高深空探测器在复杂深空环境下的着陆指示能力。然而,现有的雷达成像技术受到机理限制,无法实现径向下视成像。本文针对深空探测着陆雷达径向下视成像需求,重点围绕成像模型,阵面优化以及超分辨成像方法开展研究,主要工作如下:（1）建立了径向下视回波解析模型。通过研究深空探测着陆雷达与成像场景目标之间的空间运动几何关系,导出了相控阵雷达径向下视超分辨成像的模型,为突破径向下视成像瓶颈提供了理论基础。（2）研究了一种以最优分辨率成像和最少阵元个数约束的多输入多输出（multiple input and multiple output,MIMO）雷达阵面优化方法,通过优化收发方式和稀疏阵元数目,解决了因满足高分辨率需求而导致的面阵阵元个数庞大的问题,实现了最小资源消耗下的高分辨率成像。（3）提出了快速迭代自适应超分辨二维成像方法,利用近似迭代线搜索优化算法避免了高维矩阵求逆运算,解决了二维成像下计算复杂度高的问题。以上模型和方法,通过仿真进行了验证。结果表明,本文提出的超分辨成像方法不仅可以实现探测器雷达径向下视超分辨成像,还显著降低了计算复杂度,为深空探测器实时着陆指示提供了技术途径。
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