基于主動相干光學合成孔徑超分辨成像的空間目標探測系統

鄧紅艷，蘇云，鄭國憲，趙明，張月，田芷銘

（1 北京空間機電研究所 研發中心，北京 100094）（2 大連海事大學 信息科學技術學院，大連 116026）

0 引言

地球同步軌道（Geosynchronous Earth Orbit， GEO）附近密集運行著大量的通信衛星以及衛星廢棄物等，這些目標的本體長寬大約在1.5～3 m、高大約在2～8 m 范圍內。采用全球探測模式或近距離探測模式對其進行高分辨全天時成像，可以獲取其精細結構、星體姿態以及工作態勢等信息。另外，GEO 軌道上還分布著大量的空間碎片，尺寸較大的碎片可能對航天器造成威脅。對其進行精細探測，可為航天器快速規避提供依據［1-2］。目前，天基被動空間目標探測系統主要以美國微衛星技術實驗（Micro-satellite Technology Experiment， MiTEx）［3］、天基空間監視（Space Based Space Surveillance， SBSS）［4］、地球同步軌道空間態勢感知計劃（Geosynchronous Space Situational Awareness Program， GSSAP）［5-7］為代表。傳統的被動空間目標探測載荷主要面臨以下問題：單口徑光學加工研制困難以及運載能力限制；空間分塊可展開和被動光學合成孔徑成像系統子鏡面型控制、共相位調整等難題［8-9］；薄膜衍射成像系統色差嚴重，成像質量差［10］；紅外載荷夜間高分辨成像能力不足。

GEO 軌道的光照面與陰影面動態范圍大，載荷在全球探測過程中存在逆光成像時段，易造成探測漏洞。因此，開展新型高分辨全天時空間目標探測技術研究十分必要?；谥鲃酉喔晒鈱W合成孔徑超分辨成像的空間目標探測系統，采用主動相干光源配合單個小孔徑相機，采集目標不同頻譜的低分辨圖像序列，通過傅里葉疊層頻譜拼接算法重構出接近等效合成孔徑倍率的超分辨圖像［11］。……