CN106546963B - 一种星载合成孔径雷达仿真测试装置 - Google Patents

一种星载合成孔径雷达仿真测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种星载合成孔径雷达仿真测试装置，包括：星载遥测数据接收设备、数据转换设备、数据采集与分析设备、SAR波束指向控制设备。利用本发明，被测星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轨道的测试结果具有接近真实的可比性，本发明的装置，可以在星载SAR发射前，进行接近于实际飞行的仿真测试，在地面测试阶段实现对星载SAR的性能指标进行充分验证。

Description

一种星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，具体涉及一种星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，对于星载SAR系统，其目标平台(卫星)是发射后才可以使用，因此不能进行星载SAR带飞测试验证，只能在地面开展SAR系统测试、SAR参数调整和性能验证。采用他机平台进行试飞测试，其飞行参数与卫星的差距很大，无法实现有效的测试验证。
因此，本领域存在一种能够克服传统星载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星载合成孔径雷达仿真测试装置，其能够克服传统星载SAR系统地面测试装置的不足，在星载SAR卫星发射入轨前，在地面，对星载SAR在动态飞行时的性能参数，进行接近于在轨测试的物理仿真测试。
为了实现上述目的，本发明提供了一种星载合成孔径雷达仿真测试装置，这一测试装置，将星载SAR放置在地面进行测试，以在轨的配合测试卫星为成像目标，实现对星载SAR动态特性的全面测试。
根据本发明，一种星载合成孔径雷达仿真测试装置，该装置包括：
星载遥测数据接收设备，被配置用于在配合测试卫星过顶时，接收配合测试卫星下传的卫星遥测数据，在卫星遥测数据中至少包括卫星位置参数、卫星姿态参数和实时时间参数；
数据转换设备，被配置用于从配合测试卫星下传的卫星遥测数据中，提取出卫星位置参数、卫星姿态参数和实时时间参数；
数据采集与分析设备，配置用于采集被测星载SAR的原始数据或图像数据，并分析采集的原始数据或图像数据。
SAR波束指向控制设备，被配置用于配合测试卫星过顶时，控制星载SAR的天线波束指向配合测试卫星。
根据本发明的实施例的星载SAR仿真测试装置至少具有如下有益效果：
可以将星载SAR固定放在地面进行动态测试，将其它配合测试的卫星作为成像目标，这样，可以在卫星发射入轨前，在地面实现对星载SAR在动态飞行时的性能参数，进行接近于在轨测试的物理仿真测试。
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星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星载合成孔径雷达仿真测试装置的工作示意图。
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是本发明实施例的星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星载合成孔径雷达仿真测试装置的组成示意图，星载合成孔径雷达仿真测试装置可以包括：星载遥测数据接收设备，被配置用于在配合测试卫星过顶时，接收配合测试卫星下传的卫星遥测数据，在卫星遥测数据中至少应包括卫星位置参数、卫星姿态参数和实时时间参数。数据转换设备，被配置用于从配合测试卫星下传的卫星遥测数据中，提取出卫星位置参数、卫星姿态参数和实时时间参数。数据采集与分析设备：配置用于采集被测星载SAR的测试数据，测试数据为被测星载SAR的原始数据或图像数据，并分析所采集的被测星载SAR数据。SAR波束指向控制设备，被配置用于配合测试卫星过顶时，控制被测星载SAR天线波束指向配合测试卫星。
在根据本发明的星载合成孔径雷达仿真测试装置中，星载遥测数据接收设备，用于在配合测试卫星过顶时，接收配合测试卫星下传的卫星遥测数据，在卫星遥测数据中至少应包括卫星位置参数、卫星姿态参数和实时时间参数，并将卫星遥测数据发送给数据转换设备。
星载遥测数据接收设备可以采用卫星接收地面站或卫星测控地面站的相关设备实现。
在根据本发明的星载合成孔径雷达仿真测试装置中，数据转换设备用于从配合测试卫星下传的卫星遥测数据中，提取出卫星位置参数、卫星姿态参数和实时时间参数，并将卫星位置参数、卫星姿态参数和实时时间参数转换为飞行状态数据，将飞行状态数据发送至SAR波束指向控制设备和被测星载SAR。
数据转换设备采用通用计算机、或嵌入式计算机、或专用电路实现。无论采用何种实现方式，数据转换设备需具有两个接口，一个是数据输入接口，用于接收星载遥测数据接收设备输出的卫星遥测数据，通常采用网络接口或串行接口；数据转换设备提取出配合测试卫星的飞行状态数据，并将飞行状态转换为与星载导航数据一致的飞行状态数据。另一个是输出接口，输出飞行状态数据到被测星载SAR，这个接口通常是被测星载SAR与卫星星上控制计算机的接口，对于这种接口关系，在对被测星载SAR测试时，通常会有仿真卫星星上控制计算机的测试设备，数据转换设备通过输出接口，将飞行状态数据发送到这个仿真卫星星上控制计算机的测试设备，再由这个设备，依据被测星载SAR与卫星星上控制计算机之间的数据协议，将飞行状态数据发送到被测星载SAR。
在根据本发明的星载合成孔径雷达仿真测试装置中，数据采集与分析设备用于采集被测星载SAR输出的原始数据或图像数据，以及配合测试卫星的飞行状态数据，并分析所采集的原始数据或图像数据，以及飞行状态数据。该原始数据为被测星载SAR的回波数据。
数据采集与分析设备可以采用具有与被测星载SAR输出数据接口匹配的专用信号处理机实现，或采用具有与被测星载SAR输出数据接口匹配的通用计算机实现。
在根据本发明的星载合成孔径雷达仿真测试装置中，SAR波束指向控制设备接收数据转换设备发送的配合测试卫星的飞行状态数据，用于配合测试卫星过顶时，控制被测星载SAR的天线波束指向配合测试卫星。
SAR波束指向控制设备可以采用转台实现。
图2是根据本发明的实施例的星载合成孔径雷达仿真测试装置的工作示意图，作为被测合成孔径雷达观测目标的配合测试的卫星，在测试过程中，卫星过顶，飞过被测合成孔径雷达波束区域，被测合成孔径雷达观测目标，记录原始数据，或直接对目标进行成像生成图像数据，原始数据和图像数据记录在数据采集与分析设备；在测试过程中，地面接收卫星实时下传的卫星遥测数据，并通过数据转换设备，提取出卫星的飞行状态数据，并将飞行状态数据转换为与星载导航数据一致的飞行状态数据，并输出给被测星载SAR，数据采集与分析设备对原始数据或图像数据、以及飞行状态数据进行分析处理，得到仿真测试结果。在测试过程中，被测星载合成孔径雷达放置在地面，可以直接放置在地面，或者安装在SAR波束指向控制设备上，也可以将被测星载合成孔径雷达除天线以外的其它部分放置在地面，被测星载合成孔径雷达的天线安装在SAR波束指向控制设备上。在测试过程中，SAR波束指向控制设备上控制被测星载合成孔径雷达的天线的照射波束指向卫星过顶的区域后，在测试过程中，波束指向不再变化。
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星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)

1.一种星载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于，所述星载合成孔径雷达仿真测试装置和被测星载合成孔径雷达设置于地面，包括：
星载遥测数据接收设备，被配置用于在配合测试卫星过顶时，接收配合测试卫星下传的卫星遥测数据，在所述卫星遥测数据中至少包括卫星位置参数、卫星姿态参数和实时时间参数；
数据转换设备，被配置用于从配合测试卫星下传的所述卫星遥测数据中提取出卫星位置参数、卫星姿态参数和实时时间参数；
数据采集与分析设备，配置用于采集被测星载合成孔径雷达的测试数据并分析所采集的测试数据；
SAR波束指向控制设备，被配置用于配合测试卫星过顶时，控制被测星载合成孔径雷达的天线波束指向配合测试卫星。
2.如权利要求1所述的星载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于，所述数据转换设备将提取出的卫星位置参数、卫星姿态参数和实时时间参数转换为飞行状态数据，并将飞行状态数据发送至被测星载合成孔径雷达和SAR波束指向控制设备。
3.如权利要求2所述的星载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于，所述被测星载合成孔径雷达将所述测试数据和所述飞行状态数据发送至所述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飞行状态数据分析处理。
4.如权利要求2所述的星载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于，所述SAR波束指向控制设备基于所述飞行状态数据，控制被测星载合成孔径雷达的天线波束指向配合测试卫星。
5.如权利要求1所述的星载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于，所述测试数据为被测星载合成孔径雷达的原始数据或图像数据。
6.如权利要求1所述的星载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于，所述星载遥测数据接收设备为卫星接收地面站或卫星测控地面站。
7.如权利要求1所述的星载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于，所述数据转换设备为通用计算机或嵌入式计算机。
8.如权利要求1所述的星载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于，所述数据采集与分析设备为专用信号处理机或通用计算机。
9.如权利要求1所述的星载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于，所述SAR波束指向控制设备为转台。
10.如权利要求2所述的星载合成孔径雷达仿真测试装置，其特征在于，所述数据转换设备的数据输入接口接收卫星遥测数据，其输出接口输出飞行状态数据到被测星载合成孔径雷达。
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