國外高解析度逆合成孔徑雷達成像

跟蹤和成像雷達(Tracking and Imaging Radar, TIRA)是由德國弗勞恩霍夫高頻物理和雷達技術研究所管理和運行，部署於德國的Wachtberg ，雷達建造於20世紀60年代，已有效運行超過50年。

從天線罩內看TIRA雷達

TIRA雷達外觀

TIRA雷達站全景圖

雷達參數分析

TIRA雷達為單脈衝雷達，拋物面天線直徑34m，工作頻段分別為L頻段(中心頻率1.333GHz，波長22.5cm)和Ku頻段(中心頻率16.7GHz，波長1.8cm)。

L波段波束寬度為0.45°，峰值功率為1MW，可跟蹤太空中的碎片。雷達可測量單個目標的方位、距離和速度等軌道參數，在可探測到1000km內大小為2cm的目標。

雙基地模式下，TIRA雷達作為發射站，埃費爾斯貝格轉動拋物面射電望遠鏡作為接收站，系統可探測到1000km內目標的大小可提升為1cm。

TIRA雷達和射電望遠鏡雙站監測模式

Ku波段用於逆合成孔徑雷達(Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR)成像，峰值功率為13KW，成像解析度優於7cm。雷達方位角探測範圍為0°-360°，轉速達每秒24°，俯仰角探測範圍0°到90°。天線罩直徑為47.5m。

需要說明的是，TIRA建造之初的帶寬為800MHz，距離解析度0.25m。1991年和1992年，TIRA雷達成功對前蘇聯「禮炮-7」空間站和「和平號」空間站進行ISAR成像。

「禮炮-7」空間站(左)和「和平號」空間站(右)成像結果

經過2002年的升級改造，該雷達的成像帶寬已達2GHz，解析度優於0.125米。帶寬升級後，TIRA雷達對太空梭和歐空局的ATV-4貨運飛船進行了成像。可以看出，隨著帶寬的增加，雷達對目標細節的成像能力得到進一步提高。

太空梭ISAR圖像

ATV-4貨運飛船ISAR圖像

雷達測量數據的應用

TIRA雷達作為一套配屬於研究機構的雷達，其測量數據對世界除美國外的許多國家的空間機構(應該中國也除外)是公開的。雷達為這些機構提供了高精度的軌道測量數據以及高分辨的衛星目標雷達圖像。

這些數據在空間碎片精確測量、衛星碰撞預警、目標圖像結構分析等方面發揮著重要作用。

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