CN106054148A - 一种sar聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法及装置，其中所述方法包括：所述SAR在聚束模式下进行成像时，判断所述平面相控阵天线中的第一天线模块集合中是否有天线模块发生故障，其中，所述第一天线模块集合包括n个天线模块，n为大于1的自然数；如果所述第一天线模块集合中有天线模块发生故障，确定发生故障的天线模块；从第二天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合，其中，第二天线模块集合为从平面相控阵天线均匀分成的m个天线模块中除去发生故障的天线模块得到的天线模块集合，其中，m为自然数，m大于等于2n；通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作。

Description

一种SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法及装置

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别涉及一种SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法及装置。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种微波成像雷达，它可以安装在飞机、卫星、宇宙飞船等飞行平台上，全天时、全天候对地实施观测，并且具有一定的地表穿透能力。因此，SAR系统在灾害监测、资源勘查、海洋监测、环境监测、农作物普查估产、测绘和军事侦查等方面的应用上具有独特的优势，可发挥其他遥感手段难以发挥的作用，越来越多的应用在民用和国防领域。

SAR通过脉冲压缩技术提高距离向分辨率，通过合成孔径技术提高方位向分辨率。SAR成像的工作模式包括条带模式、扫描模式和聚束模式，SAR在聚束模式下工作时，通常采用平面相控阵天线进行方位向波束扫描，增加多普勒带宽，从而进一步提高方位向分辨率。当聚束模式与其他模式(条带模式、扫描模式等)共用同一副天线时，聚束模式所需的天线方位向尺寸要小于其他模式。目前SAR通常采用天线方位向中间部分孔径实现聚束模式成像，在天线中间部分孔径有天线模块发生故障的情况下，因无法及时维修发生故障的天线模块，使得SAR在聚束模式下无法正常成像。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明实施例能够提供一种SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法及装置，能够使得SAR在天线中间部分孔径有模块发生故障的情况下，所述SAR在聚束模式下可以正常成像，进而提高所述SAR系统的可靠性和可用性。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面：一种SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法，所述方法包括：

所述SAR在聚束模式进行成像时，判断所述平面相控阵天线中的第一天线模块集合中是否有天线模块发生故障，其中，所述第一天线模块集合包括n个天线模块，n为大于1的自然数；

如果所述第一天线模块集合中有天线模块发生故障，确定发生故障的天线模块；

从第二天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合，其中，第二天线模块集合为从平面相控阵天线均匀分成的m个天线模块中除去发生故障的天线模块得到的天线模块集合，其中，m为自然数，m大于等于2n；

通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作。

第二方面：一种SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测装置，所述装置包括：

第一判断单元，用于所述SAR在聚束模式下进行成像时，判断所述平面相控阵天线中的第一天线模块集合中是否有天线模块发生故障，其中，所述第一天线模块集合包括n个天线模块，n为大于1的自然数；

第一确定单元，用于如果所述第一天线模块集合中有天线模块发生故障，确定发生故障的天线模块；

第一选取单元，用于从第二天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合，其中，第二天线模块集合为从平面相控阵天线均匀分成的m个天线模块中除去发生故障的天线模块得到的天线模块集合；

第一重组单元，用于通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作。

本发明实施例提供一种SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法及装置，其中：所述SAR在聚束模式下进行成像时，判断所述平面相控阵天线中的第一天线模块集合中是否有天线模块发生故障，其中，所述第一天线模块集合包括n个天线模块，n为大于1的自然数；如果所述第一天线模块集合中有天线模块发生故障，确定发生故障的天线模块；从第二天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合，其中，第二天线模块集合为从平面相控阵天线均匀分成的m个天线模块中除去发生故障的天线模块得到的天线模块集合，其中，m为自然数，m大于等于2n；通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作，如此，能够使得SAR在天线中间部分孔径有模块发生故障的情况下，所述SAR在聚束模式下可以正常成像，进而能够提高所述SAR系统的可靠性和可用性。

附图说明

图1为本发明实施例一SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法实现流程示意图；

图2为本发明实施例二SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法实现流程示意图；

图3为本发明实施例三SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法原理框图；

图4为本发明实施例四SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测装置的组成结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

实施例一

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明实施例提供一种SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法，应用于SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测装置，图1为本发明实施例一SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法实现流程示意图，如图1所示，所述方法包括：

步骤S101，所述当SAR在聚束模式下进行成像时，判断所述平面相控阵天线中的第一天线模块集合中是否有天线模块发生故障；

这里，所述第一天线模块集合包括n个天线模块，n为大于1的自然数。

步骤S102，如果所述第一天线模块集合中有天线模块发生故障，确定发生故障的天线模块；

步骤S103，从第二天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合；

这里，所述第二天线模块集合为从平面相控阵天线均匀分成的m个天线模块中除去发生故障的天线模块得到的天线模块集合。进一步地，所述步骤S103包括：确定发生故障的天线模块的位置信息p；判断p是否大于n；如果p大于n，则在p之前的天线模块集合中选取连续的n个天线模块或者在p之后的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合；如果p小于等于n，则从p之后的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合；

步骤S104，通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作；

这里，所述通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作包括：对所述第三天线模块集合中的n个天线模块供电，对从所述m个天线模块中除去第三天线模块之外的其他(m-n)个模块不供电或者对所述第二天线集合中除去第三天线模块之外的其他(m-n-1)个天线模块不供电；或者，将所述第三天线模块集合中的n个天线模块的状态设置为工作态，将从所述m个天线模块中除去第三天线模块之外的其他(m-n)个模块的状态设置为负载态或者将所述第二天线集合中除去第三天线模块之外的其他(m-n-1)个天线模块的状态设置为负载态。

步骤S105，如果所述第一天线模块集合中没有天线模块发生故障，则结束流程。

本发明实施例中，SAR聚束模式下进行成像时，判断所述平面相控阵天线中的第一天线模块集合中是否有天线模块发生故障，其中，所述第一天线模块集合包括n个天线模块，n为大于1的自然数；如果所述第一天线模块集合中有天线模块发生故障，确定发生故障的天线模块；从第二天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合，其中，第二天线模块集合为从平面相控阵天线均匀分成的m个天线模块中除去发生故障的天线模块得到的天线模块集合；通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作；如此，能够使得SAR在天线中间部分孔径有模块发生故障的情况下，所述SAR在聚束模式下可以正常成像，进而可以提高所述SAR系统的可靠性和可用性。

实施例二

基于前述的实施例，本实施例再提供一种SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法，应用于SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测装置，图2为本发明实施例二SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法实现流程示意图，如图2所示，所述方法包括：

步骤S201，将所述平面相控阵天线沿方位向进行均匀分块，得到m个天线模块；

这里，m为大于1的自然数，所述m个天线模块按照线性排列。

步骤S202，对所述m个天线模块进行顺序编号；

这里，所述编号从i开始，i为自然数。

步骤S203，从所述m个天线模块中选取连续的n个天线模块，得到第一天线模块集合；

这里，n为大于1的自然数，进一步地，m和n满足：m大于等于2n。

步骤S204，所述SAR在聚束模式下进行成像时，通过天线重组，使所述第一天线模块集合进行正常工作，。

这里，所述通过天线重组，使所述第一天线模块集合进行正常工作包括：对所述第一天线模块集合中的n个天线模块供电，对从所述m个天线模块中除去第一天线模块之外的其他(m-n)个模块不供电；或者，将所述第一天线模块集合中的n个天线模块的状态设置为工作态，将从所述m个天线模块中除去第一天线模块之外的其他(m-n)个模块的状态设置为负载态。

步骤S205，判断所述平面相控阵天线中的第一天线模块集合中是否有天线模块发生故障；

步骤S206，如果所述第一天线模块集合中有天线模块发生故障，确定发生故障的天线模块；

步骤S207，从第二天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合；

这里，所述第二天线模块集合为从所述平面相控阵天线均匀分成的m个天线模块中除去发生故障的天线模块得到的天线模块集合。进一步地，所述步骤S207包括：确定所述发生故障的天线模块的编号p；确定发生故障的天线模块的编号p；判断(p-i+1)是否大于n；如果(p-i+1)大于n，则在所述发生故障的天线模块之前的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合或者在所述发生故障的天线模块之后的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线集合；如果(p-i+1)小于等于n，则在所述发生故障的天线模块之后的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线集合。

步骤S208，通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作。

这里，如果所述第一天线模块集合中有天线模块发生故障，则所述第一天线模块集合无法进行成像。通过从除去发生故障的天线模块之外的天线模块集合中选取n个连续的天线模块作为第三天线模块集合，并通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作，进而能够使得SAR在天线部分孔径有模块发生故障的情况下，所述SAR在聚束模式下可以正常成像，提高工作的可靠性。

步骤S209，如果所述第一天线模块集合中没有天线模块发生故障，则结束流程。

实施例三

本发明实施例先提供一种SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法，实施本发明的实施例可以使得星载SAR在天线部分失效的情况下仍然可以实现聚束模式成像，从而提高工作的可靠性。

为达到上述目的，将星载SAR平面相控阵天线沿方位向分为多个天线模块，通过加断电或置负载态的方式，使任意相邻的部分天线模块工作，满足聚束模式的成像需求。本发明实施例基于星载SAR聚束模式所需的平面相控阵天线方位向尺寸小于其他模式，通过重组天线，使个别天线模块发生故障情况下不影响星载SAR聚束模式成像。图3为本发明实施例三SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法原理框图。如图3所示，SAR采用平面相控阵天线，所述平面相控阵天线沿方位向平均分为m个天线模块。SAR在其他工作模式下(条带模式、扫描模式等)，采用天线全孔径工作，即对m个天线模块全部供电使其进行工作。SAR在聚束模式下工作时，仅需要n(n<m)个天线模块工作，通常采用天线方位向中心的n个相邻天线模块工作。

通过天线重组，可选择任意n个相邻的天线模块工作，实现聚束模式成像。所述天线重组有两种方式，一种方式是将不工作的天线模块断电，仅对n个工作的天线模块供电。另一种方式是将不工作的天线模块置负载态，n个工作的天线模块置工作态。第二种方式下不工作的天线模块仍有静态工作电流，因此在第二种方式下，天线功耗高于第一种方式。

为防止所述平面相控阵天线的中间部分有模块发生故障，而导致无法找到相邻的n个天线模块，天线模块划分数量应满足m≥2n。

本发明与现有技术相比的有益效果是：在平面相控阵天线个别模块发生故障的情况下，星载SAR聚束模式仍然能够正常成像，提高了星载SAR聚束模式的工作可靠性。

实施例四

基于前述的实施例，本实施例提供一种SAR聚束模式下平面相控阵天线故障检测装置，图4为本发明实施例四SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测装置的组成结构示意图，如图4所示，所述装置400包括第一分块单元401、第二选取单元402、第二重组单元403、第一判断单元404、第一确定单元405、第一选取单元406和第一重组单元407，其中：

第一分块单元401，用于将所述平面相控阵天线沿方位向进行均匀分块，得到m个天线模块；

这里，m为大于1的自然数。

第二选取单元402，用于从所述m个天线模块中选取连续的n个天线模块，得到第一天线模块集合；

这里，n为大于1的自然数，进一步地，m和n满足：m大于等于2n。

第二重组单元403，用于当所述SAR在聚束模式下成像时，通过天线重组，使所述第一天线模块集合进行正常工作；

第一判断单元404，用于判断所述第一天线模块集合中是否有天线模块发生故障；

第一确定单元405，用于如果所述第一天线模块集合中有天线模块发生故障，确定发生故障的天线模块；

第一选取单元406，用于从第二天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合；

这里，所述第二天线模块集合为从平面相控阵天线均匀分成的m个天线模块中除去发生故障的天线模块得到的天线模块集合；进一步地，所述第一选取单元406包括：第一编号单元4061，用于对m个天线模块进行从i开始的顺序编号，i为自然书；第二确定单元，用于确定发生故障的天线模块的编号p；第二判断单元4062，用于判断(p-i+1)是否大于n；第三选取单元4063，用于如果(p-i+1)大于n，则在所述发生故障的天线模块之前的天线模块集合中选取连续的n个天线模块或者在所述发生故障的天线模块之后的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合；第四选取单元4064，用于如果(p-i+1)小于等于n，则在所述发生故障的天线模块之后的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合。

第一重组单元407，用于通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作。

这里需要指出的是：以上平面相控阵天线处理器实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本发明平面相控阵天线处理器实施例中未披露的技术细节，请参照本发明方法实施例的描述而理解，为节约篇幅，因此不再赘述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种合成孔径雷达SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

所述SAR在聚束模式下进行成像时，判断所述平面相控阵天线中的第一天线模块集合中是否有天线模块发生故障，其中，所述第一天线模块集合包括n个天线模块，n为大于1的自然数；

如果所述第一天线模块集合中有天线模块发生故障，确定发生故障的天线模块；

从第二天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合，其中，第二天线模块集合为从平面相控阵天线均匀分成的m个天线模块中除去发生故障的天线模块得到的天线模块集合，其中，m为自然数，m大于等于2n；

通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作。

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，在所述判断第一天线模块集合中是否有天线模块发生故障之前，所述方法还包括：

将所述平面相控阵天线沿方位向进行均匀分块，得到m个天线模块；

从所述m个天线模块中选取连续的n个天线模块，得到第一天线模块集合；

通过天线重组，使所述第一天线模块集合进行正常工作。

3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，所述将所述平面相控阵天线沿方位向进行均匀分块，得到m个天线模块，包括：所述m个天线模块按照线性排列。

4.根据权利要求3中所述的方法，其特征在于，所述从第二天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合，包括：

对m个天线模块进行从i开始的顺序编号，其中i为自然数；

确定发生故障的天线模块的编号p；

判断(p-i+1)是否大于n；

如果(p-i+1)大于n，则在所述发生故障的天线模块之前的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合或者在所述发生故障的天线模块之后的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线集合。

5.根据权利要求4中所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果(p-i+1)小于等于n，则在所述发生故障的天线模块之后的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线集合。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作，包括：

对所述第三天线模块集合中的n个天线模块供电；

对从所述m个天线模块中除去第三天线模块之外的其他(m-n)个模块不供电或者对所述第二天线集合中除去第三天线模块之外的其他(m-n-1)个天线模块不供电。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作，包括：

将所述第三天线模块集合中的n个天线模块的状态设置为工作态；

将从所述m个天线模块中除去第三天线模块之外的其他(m-n)个模块的状态设置为负载态或者将所述第二天线集合中除去第三天线模块之外的其他(m-n-1)个天线模块的状态设置为负载态。

8.一种SAR聚束模式下平面相控阵天线的故障检测装置，其特征在于，所述装置包括：

第一判断单元，用于所述SAR在聚束模式下进行成像时，判断所述平面相控阵天线中的第一天线模块集合中是否有天线模块发生故障，其中，所述第一天线模块集合包括n个天线模块，n为大于1的自然数；

第一确定单元，用于如果所述第一天线模块集合中有天线模块发生故障，确定发生故障的天线模块；

第一选取单元，用于从第二天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合，其中，第二天线模块集合为从平面相控阵天线均匀分成的m个天线模块中除去发生故障的天线模块得到的天线模块集合；

第一重组单元，用于通过天线重组使所述第三天线模块集合进行正常工作。

9.根据权利要求8中所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第一分块单元，用于将所述平面相控阵天线沿方位向进行均匀分块，得到m个天线模块；其中，m为自然数，m大于等于2n；

第二选取单元，用于从所述m个天线模块中选取连续的n个天线模块，得到第一天线模块集合；

第二重组单元，用于通过天线重组，使所述第一天线模块集合进行正常工作。

10.根据权利要求8中所述的装置，其特征在于，所述第一选取单元包括：

第一编号单元，用于对m个天线模块进行从i开始的顺序编号，其中，i为自然数；

第二确定单元，用于确定发生故障的天线模块的编号p；

第二判断单元，用于判断(p-i+1)是否大于n；

第三选取单元，用于如果(p-i+1)大于n，则在所述发生故障的天线模块之前的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合或者在所述发生故障的天线模块之后的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合。

11.根据权利要求10中所述的装置，其特征在于，所述第一选取单元还包括：

第四选取单元，用于如果(p-i+1)小于等于n，则从所述发生故障的天线模块之后的天线模块集合中选取连续的n个天线模块作为第三天线模块集合。