CN106501784A - 一种弹载合成孔径雷达仿真测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种弹载合成孔径雷达仿真测试装置，包括：弹载平台姿态模拟设备、导弹飞行参数观测设备、数据转换及导航数据产生设备、数据采集与分析设备。利用本发明，被测弹载合成孔径雷达在地面工作，对其进行仿真测试，测试结果与合成孔径雷达挂载在导弹的测试结果具有接近真实的可比性，本发明的装置，可以避免弹载SAR挂载的一次性消耗成本和试验风险。

Description

一种弹载合成孔径雷达仿真测试装置

技术领域

本发明总体涉及合成孔径雷达测试技术领域，具体涉及一种弹载合成孔径雷达仿真测试装置。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率成像雷达，作为一种主动式微波遥感设备，SAR依靠本身的微波辐射工作，不受气象以及日照条件的影响，可以全天候、全天时成像；SAR采用侧视成像方式，测绘带可以离航迹很远，有利于载体的飞行安全；SAR能获得高分辨率和高成像精度，其理论方位向分辨率与雷达工作波长、载机飞行高度、雷达作用距离无关，在太空或大气层内都能有效地工作，这进一步扩大了它的应用范围。

对于SAR的系统测试包括两类方法：

第一种方法，静态测试，采用信号回波模拟和仿真对SAR进行系统测试；

第二种方法，动态测试，将SAR安装在运动平台上，进行动态的系统测试。

SAR利用合成孔径的方式来获得方位向高分辨率，合成孔径的基础是SAR相对于成像目标的横向运动，上述第一种测试方法是静态测试，一般只能对SAR的收发信道和基本的成像功能进行测试，为了对SAR系统的性能进行更全面的测试，需要采用第二种方法，将SAR装载在运动平台上，在SAR相对成像目标运动的条件下，对SAR的收发信道、成像系统、特别是运动补偿系统，进行全面的系统测试。

对SAR进行系统测试的运动平台包括车载平台、他机平台和目标平台。车载平台受限于地面条件的限制，无法模拟SAR目标平台的运行特性，一般很难对SAR的成像系统和运动补偿系统进行全面测试；他机平台可以部分模拟目标平台的飞行特性，可以对SAR的成像系统和运动补偿系统进行部分测试；目标平台是被测SAR的最终安装平台，可以对SAR的成像系统和运动补偿系统进行全面的系统测试。因此，对SAR进行系统测试的最优方法就是：将其安装在目标平台上进行飞行测试。

然而，对于弹载SAR系统，其目标平台(导弹)是一次性的，因此很难在目标平台上进行在研制过程中的SAR系统测试和SAR参数调整、以及生产过程或使用维护过程中的SAR系统测试和性能验证，采用他机平台进行试飞测试，其飞行特性与导弹的差距很大，影响SAR系统测试的效果。

因此，本领域存在一种能够克服传统弹载SAR系统测试的上述缺陷或不足的测试装置的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹载合成孔径雷达仿真测试装置，其能够克服传统弹载SAR系统测试装置的不足，可以获得很好的弹载SAR系统成像测试效果，降低测试成本。

为了实现上述目的，本发明提供了一种弹载合成孔径雷达仿真测试装置，这一测试装置，将弹载被测SAR放置在地面进行测试，同时能够实现对弹载SAR运动补偿系统和成像系统的全面测试。

根据本发明的一种弹载合成孔径雷达仿真测试装置，包括：

弹载平台姿态模拟设备，被配置用于模拟测试过程中配合测试导弹实际飞行的姿态；

导弹飞行参数观测设备，被配置用于在测试过程中测量配合测试导弹的飞行状态；

数据转换及导航数据产生设备，被配置用于利用导弹飞行参数观测设备得到的配合测试导弹的飞行状态，仿真产生被测弹载合成孔径雷达工作所需的导航数据；

数据采集与分析设备，被配置用于采集被测弹载合成孔径雷达的测试数据，并分析所采集的测试数据。

根据本发明的弹载SAR仿真测试装置至少具有如下有益效果：

(1)可以将被测弹载SAR固定放在地面进行动态测试，将其它配合测试的导弹作为成像目标，这样，可以最大可能性地模拟弹载SAR最终装载导弹的飞行特性，全面测试弹载SAR的运动补偿系统和成像系统。

(2)降低弹载SAR系统测试的试验成本。

附图说明

通过以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面了解，本发明的其他目的和效果将变得更加清楚和易于理解，其中：

图1是根据本发明的实施例的弹载合成孔径雷达仿真测试装置的组成示意图；

图2是根据本发明的实施例的弹载合成孔径雷达仿真测试装置的工作示意图；

图3是根据本发明的实施例的一种导弹飞行参数观测设备的工作示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、方法和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是弹载合成孔径雷达仿真测试装置的组成示意图。

根据本发明的实施例的弹载合成孔径雷达仿真测试装置的组成示意图，被测弹载合成孔径雷达设置于地面，弹载合成孔径雷达仿真测试装置可以包括：弹载平台姿态模拟设备，被配置用于模拟测试过程中配合测试导弹实际飞行的姿态；导弹飞行参数观测设备，被配置用于在测试过程中测量配合测试导弹的飞行状态；数据转换及导航数据产生设备，被配置用于利用导弹飞行参数观测设备得到的配合测试导弹的飞行状态，仿真产生被测弹载合成孔径雷达工作所需的导航数据；数据采集与分析设备，被配置用于采集被测弹载SAR产生的测试数据，测试数据可以是原始数据或图像数据，或/和被测弹载SAR的其它输出数据，并分析所采集的测试数据。所述原始数据可以是被测弹载SAR的回波数据。

在根据本发明的弹载合成孔径雷达仿真测试装置中，弹载平台姿态模拟设备，其接收数据转换及导航数据产生设备发送的仿真导航数据，用于模拟测试过程中配合测试导弹实际飞行的姿态，导弹在飞行过程中，除位置、速度、加速度等参数在变化外，导弹的飞行姿态也在变化，利用弹载平台姿态模拟设备，模拟导弹在飞行过程中，角度、加速度、角加速度等姿态的变化。

弹载平台姿态模拟设备可以采用转台实现。

在根据本发明的弹载合成孔径雷达仿真测试装置中，导弹飞行参数观测设备测量测试过程中的配合测试导弹的飞行状态。配合测试导弹作为被测合成孔径雷达的成像目标，其在飞行过程中形成与放置在地面的被测弹载合成孔径雷达之间的相对运动，构成了被测弹载合成孔径雷达对配合测试的导弹的SAR成像运动条件。通常，合成孔径雷达成像时，需要知悉与成像目标之间的相对运动参数，包括位置、速度和加速度等运动参数，而配合测试导弹一般无法将上述相对运动参数直接提供给被测弹载合成孔径雷达，因此，通过导弹飞行参数观测设备，测量配合测试导弹的飞行状态，得到被测弹载合成孔径雷达与配合测试导弹之间的相对运动参数。

导弹飞行参数观测设备可以采用具有伺服控制跟踪和同步控制的大面阵CCD测量相机实现，或采用雷达弹道跟踪测量系统实现，或采用基于弹上测量设备的测量系统实现。

在根据本发明的弹载合成孔径雷达仿真测试装置中，数据转换及导航数据产生设备，用于利用导弹飞行参数观测设备得到的配合测试导弹的飞行状态，仿真产生被测弹载SAR工作所需的导航数据。数据转换及导航数据产生设备输入导弹飞行参数观测设备得到的配合测试导弹的飞行状态，将导弹飞行参数观测设备得到的配合测试导弹的飞行状态，进行数据处理，再填入被测弹载SAR导航数据的数据格式，形成仿真导航数据，仿真导航数据通过被测弹载SAR的导航数据接口发送至被测弹载SAR，并发送给弹载平台姿态模拟设备。

数据转换及导航数据产生设备可采用具有符合被测弹载SAR的导航数据接口的专用接口电路的通用计算机、或嵌入式计算机实现，或直接采用专用电路实现。

数据采集与分析设备采集被测弹载SAR的原始数据或图像数据，接收被测弹载SAR发送的仿真导航数据，并分析所采集的原始数据或图像数据，以及仿真导航数据。根据被测弹载SAR输出数据种类和接口，配置数据采集与分析设备的数据输入接口，通常弹载SAR具有图像数据输出接口，数据采集与分析设备可以接收被测弹载SAR在测试过程中实时输出的图像数据，并进行实时记录，同时对图像数据和仿真导航数据进行实时处理和分析，如，进行成像质量分析，进行景象匹配处理和对匹配结果进行分析；也可以在完成图像数据的实时记录后，再离线对记录的图像数据和仿真导航数据进行处理和分析。被测弹载SAR也可能输出原始回波数据，在被测弹载SAR的测试过程中，采用数据采集与分析设备实时记录原始回波数据，完成数据记录后，再对记录的原始回波数据和仿真导航数据进行处理和分析。

数据采集与分析设备可以采用配有专用数据接口电路或高速数据接口电路及高速存储介质的通用计算机或嵌入式计算机，或采用具有与被测弹载SAR输出数据接口匹配的专用信号处理机实现。

图2是根据本发明的实施例的弹载合成孔径雷达仿真测试装置的工作示意图，作为被测弹载合成孔径雷达观测目标的配合测试导弹，在测试过程中飞过被测弹载合成孔径雷达的雷达波束区域，被测弹载合成孔径雷达观测目标，记录回波数据，或直接对观测目标进行成像生成图像数据，回波数据或图像数据记录在数据采集与分析设备中；在测试过程中，导弹飞行参数观测设备实时观测、测量配合测试导弹的飞行状态，并通过数据转换及导航数据产生设备，将配合测试导弹的飞行状态转换为与弹载导航数据一致的飞行状态数据。在测试过程中，被测弹载合成孔径雷达放置在地面，可以直接固定在地面，或者安装在弹载平台姿态模拟设备上。配合测试导弹飞过雷达波束后，利用数据采集与分析设备对测试数据进行分析。

本发明的实施例的弹载合成孔径雷达仿真测试装置，其导弹飞行参数观测设备还可以采用结合弹上测量设备和数据链路等构成的基于弹上测量设备的测量系统，测量配合测试导弹的飞行状态。

图3是根据本发明的实施例的一种导弹飞行参数观测设备的工作示意图。基于弹上测量设备的测量系统包括弹上测量设备、地面GPS差分站、地面实时GPS处理机、地面数据记录器和数据链路。

其中，弹上测量设备包括：GPS接收机、惯性测量单元和弹上实时GPS处理机；导弹飞行参数观测设备包括：地面GPS差分站、地面实时GPS处理机和地面数据记录器以及数据链路。

GPS接收机接收GPS卫星信号，形成定位数据，惯性测量单元产生姿态数据，地面GPS差分站通过数据链路上传差分GPS数据，GPS接收机的一路定位数据通过数据链路下传到地面的导弹飞行参数观测设备，另一路定位数据与姿态数据、以及差分GPS数据，通过弹上实时GPS处理机组合，得到高精度定位数据，再通过数据链路下传到地面的导弹飞行参数观测设备。下传到地面的高精度定位数据和姿态数据与地面GPS差分站的差分GPS数据在地面实时GPS处理机进行处理，得到高精度定位测姿数据，从而得到配合测试导弹的飞行状态。上述弹上下传的定位数据和姿态数据，也可以由地面数据记录器实时记录，在事后对定位数据、姿态数据和差分GPS数据进行精密处理，得到配合测试导弹的飞行状态。

应当注意，为了使本发明的实施方式更容易理解，上面的描述省略了对于本领域的技术人员来说是公知的、并且对于本发明的实施方式的实现可能是必需的更具体的一些技术细节。例如，上面的描述省略了对现有的弹载合成孔径雷达的一般性描述。

提供本发明的说明书是为了说明和描述，而不是用来穷举或将本发明限制为所公开的形式。对本领域的普通技术人员而言，许多修改和变更都是可以的。以上所述的实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于，包括：

弹载平台姿态模拟设备，被配置用于模拟测试过程中配合测试导弹实际飞行的姿态；

导弹飞行参数观测设备，被配置用于在测试过程中测量配合测试导弹的飞行状态；

数据转换及导航数据产生设备，被配置用于利用导弹飞行参数观测设备得到的配合测试导弹的飞行状态，仿真产生被测弹载合成孔径雷达工作所需的导航数据；

数据采集与分析设备，被配置用于采集被测弹载合成孔径雷达的测试数据，并分析所采集的测试数据。

2.如权利要求1所述的弹载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于：所述导弹飞行参数观测设备采用大面阵CCD测量相机或雷达弹道跟踪测量系统或基于弹上测量设备的测量系统。

3.如权利要求2所述的弹载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于：所述基于弹上测量设备的测量系统包括弹上测量设备，用于测量测试过程中的配合测试导弹的飞行状态。

4.如权利要求3所述的弹载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于：所述弹上测量设备包括：GPS接收机、惯性测量单元和弹上实时GPS处理机。

5.如权利要求4所述的弹载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于：基于弹上测量设备的测量系统还包括：地面GPS差分站、地面实时GPS处理机、地面数据记录器和数据链路；

GPS接收机生成定位数据，惯性测量单元生成姿态数据，地面GPS差分站通过数据链路上传差分GPS数据，弹上实时GPS处理机对定位数据、姿态数据和差分GPS数据进行处理，得到高精度定位数据，高精度定位数据和姿态数据通过数据链路下传到地面实时GPS处理机；

地面实时GPS处理机对高精度定位数据和姿态数据与地面GPS差分站的差分GPS数据进行处理，得到配合测试导弹的飞行状态。

6.如权利要求1所述的弹载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于：弹载平台姿态模拟设备接收数据转换及导航数据产生设备发送的导航数据，模拟测试过程中配合测试导弹实际飞行的姿态。

7.如权利要求1所述的弹载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于：数据转换及导航数据产生设备将导航数据发送至弹载平台姿态模拟设备和被测弹载合成孔径雷达。

8.如权利要求7所述的弹载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于：被测弹载合成孔径雷达将测试数据和导航数据发送至数据采集与分析设备，所述数据采集与分析设备对所述测试数据和所述导航数据进行分析和处理。

9.如权利要求1所述的弹载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于：所述测试数据为原始数据或图像数据。

10.如权利要求1所述的弹载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于：所述数据转换及导航数据产生设备和数据采集与分析设备为配有专用数据接口电路或高速数据接口电路，以及高速存储介质的通用计算机或嵌入式计算机。