基于低轨卫星机会照射源的无人机目标前向散射探测方法与实验

来源：信号处理杂志 2024年第12期北京时间：

作者：周昕, 易建新, 万显荣, 袁祎平, 郝才勇

摘要：随着无人机技术的发展与普及，当下对无人机典型“低慢小”目标的高效监测需求逐渐凸显。针对无人机探测的难点，本文提出一种利用低轨卫星作为机会照射源的新式无人机低空探测方法，结合前向散射体制小型化、反隐身与卫星信号全天候、易获取的特点，深入研究了卫星信号前向散射雷达在无人机探测领域的潜在应用。首先，本文详细分析了卫星信号前向散射雷达的几何结构，介绍了前向散射雷达信号处理流程，构建了基于目标水平基线距离的雷达评估模型，仿真了不同目标飞行高度下雷达可探测的最大水平基线距离，仿真结果表明：无人机飞行高度对前向散射探测距离的影响较小，当无人机飞行高度为100 m时，雷达探测的最大水平基线距离为77.2 m；同时分析了卫星运动与天线波束对无人机目标时频特征的影响，分析结果表明，低轨卫星运动对时频特征影响较小；当天线波束过于狭窄时，时频响应由“V”形图像变为“竖条”图像。随后，针对低轨卫星高速运动的特点设计了一套低轨卫星信号接收系统，开展了系统测试实验，测试实验结果表明所设计系统能够稳定、实时地接收低轨卫星信号。最后，利用所设计的接收系统，开展了低轨卫星前向散射雷达无人机探测实验，获得了无人机穿越基线时的前向散射时频特征，实验结果与仿真结果相吻合，证明了理论分析的正确性以及所提体制探测无人机目标的可行性。

关键词：低轨卫星, 前向散射雷达, 星链, 无人机探测