地基雷达对月多普勒补偿成像方法

doi:10.12305/j.issn.1001-506X.2026.06.08

系统工程与电子技术 ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (6): 1859-1868.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2026.06.08

地基雷达对月多普勒补偿成像方法

袁永康¹(), 王君旭¹(), 华煜明²(), 张磊¹^,*()

1. 中山大学深圳电子与通信工程学院，广东深圳 518107
2. 北京跟踪与通信技术研究所，北京 100094

收稿日期:2025-03-19 修回日期:2025-05-10 接受日期:2025-06-11 出版日期:2026-06-25 发布日期:2026-03-21
通讯作者: 张磊 E-mail:yuanyk5@mail2.sysu.edu.cn;wangjx77@mail2.sysu.edu.cn;huayuming9@163.com;zhanglei57@mail.sysu.edu.cn
作者简介:袁永康（2001—），男，硕士研究生，主要研究方向为地基雷达天文成像
王君旭（2000—），男，博士研究生，主要研究方向为合成孔径雷达成像和抗干扰
华煜明（1990—），男，助理研究员，硕士，主要研究方向为雷达信号处理、雷达总体设计

Earth-based radar Lunar imaging using Doppler compensation method

Yongkang YUAN¹(), Junxu WANG¹(), Yuming HUA²(), Lei ZHANG¹^,*()

1. School of Electronics and Communication Engineering，Shenzhen Campus of Sun Yat-sen University，Shenzhen 518107，China
2. Beijing Institute of Tracking and Telecommunications Technology，Beijing 100094，China

Received:2025-03-19 Revised:2025-05-10 Accepted:2025-06-11 Online:2026-06-25 Published:2026-03-21
Contact: Lei ZHANG E-mail:yuanyk5@mail2.sysu.edu.cn;wangjx77@mail2.sysu.edu.cn;huayuming9@163.com;zhanglei57@mail.sysu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

地基雷达是月面成像的重要设备。然而，地基雷达处于观测边缘期时，脉内多普勒效应会导致脉压偏移，使得传统后向投影算法生成的月面图像出现偏移。为提高地基雷达观测边缘期的月面成像能力与减小定位偏差，提出逐脉冲轨迹拟合方法，分析非停走假设下的回波模型与脉内多普勒效应影响，并提出一种月面后向投影成像的脉内多普勒补偿方法。仿真实验结果表明所提方法能够使月面后向投影图像精准定位与聚焦，算法具有有效性。

关键词: 地基雷达, 月面成像, 合成孔径雷达, 后向投影算法, 非停走回波模型

Abstract:

Earth-based radar is a powerful tool for lunar surface imaging. However, during edge observation periods, intra-pulse Doppler effects will induce pulse compression shifts, causing image offset generated by the traditional back-projection (BP) algorithm. To improve lunar imaging performance and mitigate positioning deviations of Earth-based radar under edge observation conditions, this study first proposes a pulse-by-pulse trajectory fitting method, and then analyzes the echo model and intra-pulse Doppler effects under the non stop-go assumption. Subsequently, a method for compensating intra-pulse Doppler effects in lunar surface BP imaging is proposed. Finally, simulation results demonstrate that the proposed method can achieve accurate localization and focusing of the lunar SAR image, validating the effectiveness of the algorithm.

Key words: Earth-based radar, Lunar surface imaging, synthetic aperture radar (SAR), back-projection （BP）algorithm, non-stop-go echo model

中图分类号:

TN 959.6

袁永康, 王君旭, 华煜明, 张磊. 地基雷达对月多普勒补偿成像方法[J]. 系统工程与电子技术, 2026, 48(6): 1859-1868.

Yongkang YUAN, Junxu WANG, Yuming HUA, Lei ZHANG. Earth-based radar Lunar imaging using Doppler compensation method[J]. Systems Engineering and Electronics, 2026, 48(6): 1859-1868.

图/表 14

图1

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表1

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参考文献 17

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指标	逐脉冲二阶	全孔径五阶
最大误差	2.7025×10⁻⁴	3.0005×10⁻⁴
均方根误差	1.5×10⁻⁴	1.3×10⁻⁴
	1.4×10⁻⁴	1.3×10⁻⁴
	6.7×10⁻⁵	8.7×10⁻⁵

符号	参数	数值
$ { \lambda } $/m	波长	0.1
c/（m/s）	光速	299 792 458
T_r/ms	脉冲宽度	5
L_lat/（°）	纬度幅宽	50
L_lon/（°）	经度幅宽	50
B_T/Hz	信号带宽	0.3×10⁶
T_a/s	合成孔径时间	180
PRI/ms	脉冲重复间隔	25
P/（°）	月面中心经纬度	[45N,45E]
R/（°）	地基雷达经纬度	[25.7N,106.9E]
UTC	观测开始时间	2024/03/05 20:00:00

模型	距离向PSLR/dB	距离向ISLR/dB	距离向IRW/m	方位向PSLR/dB	方位向ISLR/dB	方位向IRW/m	响应偏移距离/m
停走模型	−13.292 8	−10.457 3	841.473 0	−7.909 1	−5.864 3	545.820 3	35 249
收发分离模型	−13.300 8	−10.469 6	818.730 5	−11.337 2	−8.384 4	523.077 8	33 746
脉内补偿	−13.297 0	−10.405 0	811.245 4	−13.253 8	−10.078 8	515.592 8	199

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地基雷达对月多普勒补偿成像方法

Earth-based radar Lunar imaging using Doppler compensation method

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