CN111580103A - 一种星载sar聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法 - Google Patents

一种星载sar聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111580103A
CN111580103A CN202010438107.XA CN202010438107A CN111580103A CN 111580103 A CN111580103 A CN 111580103A CN 202010438107 A CN202010438107 A CN 202010438107A CN 111580103 A CN111580103 A CN 111580103A
Authority
CN
China
Prior art keywords
satellite
sar
signal
adaptive
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010438107.XA
Other languages
English (en)
Inventor
蔡幸福
霍勇刚
许�鹏
高晶
黎素芬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rocket Force University of Engineering of PLA
Original Assignee
Rocket Force University of Engineering of PLA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rocket Force University of Engineering of PLA filed Critical Rocket Force University of Engineering of PLA
Priority to CN202010438107.XA priority Critical patent/CN111580103A/zh
Publication of CN111580103A publication Critical patent/CN111580103A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904—SAR modes
    • G01S13/9058—Bistatic or multistatic SAR
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904—SAR modes
    • G01S13/9052—Spotlight mode
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • G01S7/4008—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system of transmitters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明属于SAR雷达地面接收领域，涉及一种星载SAR聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法，本发明设计实现了一种星载SAR聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法，包括天线、SAR雷达接收机六自由度自适应平台、上位机、下位机、以及供电模块。通过本系统的运行可以在地面完成对星载SAR聚束工作状态和工作模式的自动识别，通过采集到的参数和星载SAR聚束工作模式下典型信号特征的比对，可以自动判定星载SAR是否开机，是否处于聚束的工作模式，以及相应的观测区域。同时，本发明基于上述自适应系统的判定方法，可以连续、动态、实时对不同星载SAR聚束工作模式下的工作状态、观测区域进行判定。

Description

一种星载SAR聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法
技术领域
本发明属于SAR雷达地面接收领域，涉及一种星载SAR聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)具有全天时、全天候、高分辨率探测成像和强穿透性、强抗干扰能力等特点，使得SAR在航天军事和民用领域得到了广泛的应用。星载SAR具有运行轨道高、飞行速度快、不受领空国界限制等优点，既可实现长时间、大范围的观测成像，又可实现高重复性、高分辨率的观测成像，尤其是适合对地面静止目标的观测成像。为了解决距离向高分辨率与大测绘带宽之间的矛盾，通常情况星载SAR某一时刻只在一种模式下对地观测，星载SAR常用的工作模式包含条带、扫描、聚束等模式。星载SAR聚束工作模式自适应系统，部署于地面，通过实时接收到的信号与储存或测算的星载SAR工作状态下信号特征比对，来判定星载SAR是否工作，再根据接收到的信号特征，快速判断星载SAR是否处于聚束工作模式，调整自适应系统的工作状态以自适应星载SAR的工作模式，并进一步判定星载SAR在聚束工作模式的观测区域。
SAR基于不同平台载体，其需要考虑影响因素不同，星载SAR与机载SAR因为平台的高度、速度不同，地球自转和地球曲率的影响不同，因此在不同的平台下需要考虑地向杂波谱宽、距离模糊、地球自转、地球曲率、电波传播等对回波的影响，并据此构建不同识别系统。
目前，在SAR雷达的研究领域，主要集中在对采集到的雷达信号的分析处理上，进而获得信号的频率、带宽、脉冲宽度、到达时间、到达角等参数，很少对不同载体下，不同SAR雷达工作模式识别和观测区域判定的问题开展研究和讨论。不同SAR雷达工作模式下的雷达信号特征不同，也就决定了面向不同的工作模式自适应系统所采集到的信号值不同，因此对星载SAR聚束工作模式识别并判定观测区域具有重要的现实意义和应用价值。
发明内容
星载SAR在不同的工作模式下，地面信号接收系统接收到参数的特征量不同，星载SAR聚束工作模式的识别方法主要是结合卫星运行态势，依据星载自适应系统接收到的信号参数及变化规律，实现对星载SAR的聚束工作状态和模式的识别。星载SAR聚束工作模式下的信号特征参数主要包括信号频率、调制样式、信号幅度、脉冲重复周期、脉冲宽度、信号带宽、信号到达时间、信号结束时间、信号持续时间、信号到达角度，当自适应系统接收到的信号参数满足判据时，就可以确定星载SAR是否处开机，是否采用聚束工作模式，并根据以上信息判定观测区域。
本发明的技术解决问题是：提供一种星载SAR聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法，自适应系统部署于地面，具备卫星轨道计算、雷达信号采集、工作模式及观测区域判定能力。首先，根据卫星轨道计算模块，获取自适应系统与卫星间的瞬时态势信息，包括SAR卫星某时刻的位置、卫星星下点航迹，过境时间、星载SAR相对于地面自适应系统的俯仰角参数θ和方位角参数φ，并将俯仰角参数和方位角参数传递给星载SAR聚束工作模式的自适应系统，系统将角度参数转化为电控信号，控制平台调整俯仰角和方位角使天线指向过境星载SAR，完成天线的初始对准。其次，根据是否采集到有效的星载SAR雷达信号，判断过境星载SAR是否开机工作，如果没有采集到任何信号，则认为过境星载SAR未开机工作；如果采集到信号，并且信号的调制样式、脉冲宽度τ、信号带宽B等参数特征都满足判据，则认为过境星载SAR开机工作。第三，在判断出星载SAR开机工作后，再根据SAR雷达的峰值功率Pt、天线主瓣增益Gt、接收机与星载SAR星下点航迹的垂直斜距R、接收机天线有效面积Ar，判断与瞬时接收到的信号强度Pr与最大信号强度Prmax，最大信号强度Prmax持续时间Δt与持续时间判断阈值δΔt的关系，接收到的信号带宽B与聚束工作模式信号带宽判断阈值δB2的关系，根据判断结果确定过境星载SAR是否处于聚束工作模式下。最后，根据判定的聚束工作模式，给出过境星载SAR的观测区域。
本发明的技术解决方案是：一种星载SAR聚束工作模式的自适应系统，包括天线(1)、SAR雷达接收机(2)六自由度自适应平台(3)、上位机(4)、下位机(5)，其特征在于所述天线(1)包括反射面(6)、天线座(7)、背架(8)、馈电系统(9)；所述背架(8)与反射面(6)背部贴合，并用螺栓连接锁紧固定，所述馈电系统(9)与天线座(7)连接，特征是：天线座(7)与六自由度自适应平台(3)连接，上位机(4)控制六自由度自适应平台(3)带动天线(1)进行方位向和/或俯仰向的调整，下位机(5)根据轨道计算模块(10)，计算SAR过顶本区域的时间，并根据过顶时间计算地面接收机接收天线的初始方位向角度参数φ和俯仰向角度参数θ。
作为本发明的进一步改进，所述天线座(7)与六自由度自适应平台(3)卡接或者栓接，天线座(7)在六自由度自适应平台(3)联动下可以做方位向角度参数和/或俯仰向角度参数的随动变化。
作为本发明的进一步改进，所述SAR雷达接收机(2)包括接收机保护器(11)、低噪声高频放大器(12)、混频器(13)、本机振荡器(14)、中频放大器(15)、检波器(16)和视频放大器(17)，接收机保护器(11)通过收发开关接收天线(1)采集到的高频信号，经过低噪声高频放大器(12)后再送到混频器(13)，混频器(13)与本机振荡器(14)产生的等幅高频电压混频，将信号频率降为中频(IF)，并传至中频放大器(15)对中频脉冲信号进行放大和匹配滤波，以获得最大的输出信噪比，最后经过检波器(16)和视频放大器(17)视频放大后送至下位机(5)。
作为本发明的进一步改进，所述六自由度自适应平台(3)包括：底座(18)、安装座(19)上支撑架(20)、下支撑架(21)、电动缸(22)，供电单元(23)，所述电动缸(22)的上部与安装座(19)铰接，下部与底座(18)铰接，所述安装座(19)与天线座(7)连接。
作为本发明的进一步改进，所述六自由度自适应平台(3)上包括互相垂直安置的两个电子角度仪，可以检测六自由度自适应平台(3)在稳态时与预设角度的误差，并给出修正控制信号。
作为本发明的进一步改进，所述六自由度自适应平台(3)上包括互相垂直安置的两个电子水平仪，可以检测六自由度自适应平台(3)在天线座(7)初始安装时的水平零度角误差，并给出误差补偿控制信号。
作为本发明的进一步改进，所述六自由度自适应平台(3)上包括北斗模块和/或GNSS模块，用于采集六自由度自适应平台(3)的经纬度信息。
一种用于上述星载SAR聚束工作模式自适应系统的观测区域判定方法，通过检测自适应系统接收到的星载SAR信号特征值，来判断星载SAR是否开机，且是否处于聚束工作模式，并判定观测区域，包括以下实施步骤：
步骤1：将采集自适应系统安置的经纬度信息输入上位机(4)；
步骤2：通过上位机(4)的轨道计算模块(10)得到某时刻SAR卫星的位置h，SAR卫星相对于自适应系统的俯仰角参数θ和方位角参数φ，SAR卫星最大临空观测时间窗口[t0,tg]；
步骤3：将卫星相对于自适应系统的俯仰角参数θ和方位角参数φ输入下位机(5)并转换为电控信号传输给电动缸(22)，使天线指向过境星载SAR；
步骤4：判断自适应系统是否采集到信号，如果没有采集到信号，转至步骤2；如果采集到信号，转至步骤5；
步骤5：判断采集到的信号是否为线性调频信号，如果不是线性调频信号，转至步骤2；如果是线性调频信号，转至步骤6；
步骤6：设定开机脉冲宽度判断阈值δτ1，信号带宽开机判断阈值δB1；
步骤6.1：判断采集的脉冲宽度τ是否满足开机脉冲宽度判断阈值δτ1设定，即满足式(1)，
τ≥δτ1 (1)
步骤6.2：判断采集的信号带宽B与信号带宽开机判断阈值设定，即满足式(2)，
B≥δB1 (2)
如果式(1)、(2)都成立则，转至步骤7，否则转至步骤2；
步骤7：已知星载SAR雷达峰值功率为Pt，天线主瓣增益为Gt，自适应系统接收机与星载SAR的垂直斜距为R，自适应系统接收机天线有效面积为Ar，星载SAR最大信号强度Pmax满足式(3)，设Pr为采集到的瞬时信号强度，Pr max为采集到的最大瞬时信号强度；
Figure BDA0002503054940000041
步骤7.1：如果自适应系统在SAR卫星最大临空观测时间窗口[t0，tg]内采集到的瞬时信号强度满足式(4)：
Pr≤Pmax-20dBmW (4)
则认为，过境星载SAR的主瓣未曾到达过自适应系统所在地面区域，转至步骤2；
步骤7.2：如果自适应系统在SAR卫星最大临空观测时间窗口[t0，tg]内采集到的瞬时信号强度满足式(5)，(6)：
Pr＞Pmax-20dBmW (5)
Pr max＝Pmax (6)
则认为，过境星载SAR的主瓣到达了自适应系统所在地面区域，转至步骤8；
步骤8：设定星载SAR工作模式判断条件，包括最大信号强度Pr max持续时间判断阈值δΔt，聚束工作模式信号带宽判断阈值δB2，聚束工作模式脉冲宽度判断阈值δτ2；
步骤8.1：判断实际测量最大信号强度Pr max持续时间Δt是否满足判断阈值δΔt，即满足式(7)，
Δt≥δΔt (8)
步骤8.2：判断采集的脉冲宽度τ是否满足聚束工作模式脉冲宽度判断阈值δτ2，即满足式(7)：
τ≥δτ1 (9)
步骤8.3：判断采集带宽B是否满足聚束工作模式信号带宽δB2，即满足式(8)：
B≥δB2 (10)
如果式(8)-(10)都成立，则判定处于聚束工作模式转至步骤9，否则转至步骤2；
步骤9，设定聚束模式下的观测区域半径rg，则识别的观测区域S为：以自适应系统为中心，半径为rg的区域，满足式(11)，
S＝πrg 2 (11)
输出观测区域S，并转回步骤2。
本发明的有益效果：本发明设计实现了一种星载SAR聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法，包括天线、SAR雷达接收设备六自由度自适应平台、上位机、下位机、以及供电模块。通过本系统的运行可以在地面完成对星载SAR聚束工作状态和工作模式的自动识别，通过采集到的参数和星载SAR聚束工作模式下典型信号特征的比对，可以自动判定星载SAR是否开机，是否处于聚束的工作模式，以及相应的观测区域。同时，本发明基于上述自适应系统的判定方法，可以连续、动态、实时对不同星载SAR聚束工作模式下的工作状态、观测区域进行判定。
附图说明
图1星载SAR雷达天线与接收机结构图
图2星载SAR雷达接收机结构图
图3星载SAR六自由度自适应平台结构图
图4星载SAR聚束工作模式的视角模型图
图5星载SAR聚束工作模式状态与观测区域判定流程图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个实施方式，结合图1本发明的一种星载SAR聚束工作模式的自适应系统，包括天线(1)、SAR雷达接收机(2)六自由度自适应平台(3)、上位机(4)、下位机(5)，其特征在于所述天线(1)包括反射面(6)、天线座(7)、背架(8)、馈电系统(9)；所述背架(8)与反射面(6)背部贴合，并用螺栓连接锁紧固定，所述馈电系统(9)与天线座(7)连接，天线座(7)与六自由度自适应平台(3)连接，上位机(4)控制六自由度自适应平台(3)带动天线(1)进行方位向和/或俯仰向的调整，下位机(5)根据轨道计算模块(10)，计算SAR过顶本区域的时间，并根据过顶时间计算地面接收机接收天线的初始方位向角度参数φ和俯仰向角度参数θ。
根据本发明的一个实施方式，结合图2所述的SAR雷达接收机(2)包括接收机保护器(11)、低噪声高频放大器(12)、混频器(13)、本机振荡器(14)、中频放大器(15)、检波器(16)和视频放大器(17)，接收机保护器(11)通过收发开关接收天线(1)采集到的高频信号，经过低噪声高频放大器(12)后再送到混频器(13)，混频器(13)与本机振荡器(14)产生的等幅高频电压混频，将信号频率降为中频(IF)，并传至中频放大器(15)对中频脉冲信号进行放大和匹配滤波，以获得最大的输出信噪比，最后经过检波器(16)和视频放大器(17)视频放大后送至下位机(5)。
根据本发明的一个实施方式，结合图3所述六自由度自适应平台(3)包括：底座(18)、安装座(19)上支撑架(20)、下支撑架(21)、电动缸(22)，供电单元(23)，所述电动缸(22)的上部与安装座(19)铰接，下部与底座(18)铰接，所述安装座(19)与天线座(7)连接，上位机(4)控制六自由度自适应平台(3)的电动缸(22)伸缩完成自适应系统的方位对准和姿态调整。
根据本发明的一个实施方式，结合图4、5，一种用于上述星载SAR聚束工作模式的自适应系统的检测方法包括以下步骤：
步骤1：将采集自适应系统安置的经纬度信息输入上位机(5)；
步骤2：通过上位机(5)的轨道计算模块(10)得到某时刻SAR卫星的位置h，SAR卫星相对于自适应系统的俯仰角参数θ和方位角参数φ，SAR卫星最大临空观测时间窗口[t0,tg]；
步骤3：将卫星相对于自适应系统的俯仰角参数θ和方位角参数φ输入下位机(5)并转换为电控信号传输给电动缸(22)，使天线指向过境星载SAR；
步骤4：判断自适应系统是否采集到信号，采集到调频信号，转至步骤5；
步骤5：判断采集到的信号是否为线性调频信号，采集到调频是线性调频信号，转至步骤6；
步骤6：设定开机脉冲宽度判断阈值δτ1＝5μs，信号带宽开机判断阈值δB1＝10MHz；
步骤6.1：判断采集的脉冲宽度τ是否满足开机脉冲宽度判断阈值δτ1设定，即满足式(12)，输入仿真数据τ＝20μs，
τ≥δτ1 (12)
步骤6.2：判断采集的信号带宽B与信号带宽开机判断阈值设定，即满足式(2)，输入仿真数据B＝200MHz，
B≥δB1 (13)
则(10)、(11)都成立则，转至步骤7；
步骤7：已知星载SAR雷达峰值功率为Pt＝1kW，天线主瓣增益为Gt＝55dB，自适应系统接收机与星载SAR的垂直斜距为R＝1000km，自适应系统接收机天线有效面积为Ar＝2m2，传播损失为5dB，星载SAR最大信号强度Pmax满足式(14)，设Pr为采集到的瞬时信号强度，Pr max为采集到的最大瞬时信号强度；
Figure BDA0002503054940000071
步骤7.2：：输入仿真数据在SAR卫星最大临空观测时间窗口[t0，tg]＝内采集到的瞬时信号强度Pr＝-60dBmW，Pr max＝-51dBmW：
Pr＞Pmax-20dBmW (15)
Pr max＝Pmax (16)
满足(15)、(16)则认为，过境星载SAR的主瓣到达了自适应系统所在地面区域，转至步骤8；
步骤8：设定星载SAR工作模式判断条件，包括最大信号强度Pr max持续时间判断阈值δΔt＝5s，聚束工作模式信号带宽判断阈值δB2＝150MHz，聚束工作模式脉冲宽度判断阈值δτ2＝5μs；
步骤8.1：输入仿真数据实际测量最大信号强度Pr max持续时间Δt＝10s，即，
Δt≥δΔt (17)
满足式(17)；
步骤8.2：输入仿真数据采集的脉冲宽度τ＝20μs，即，
τ≥δτ1 (18)
满足式(18)；
步骤8.3：输入仿真数据采集带宽B＝400MHz，即，
B≥δB2 (19)
即满足式(19)，则判定处于聚束工作模式转至步骤9；
步骤9，设定聚束模式下的观测区域半径rg＝5km，则识别的观测区域S为以自适应系统为中心，半径为5km的区域，满足式(20)，
S＝πrg 2＝25π(km2) (20)
输出观测区域S，并转回步骤2。
以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，包括天线(1)、SAR雷达接收机(2)六自由度自适应平台(3)、上位机(4)、下位机(5)，其特征在于所述天线(1)包括反射面(6)、天线座(7)、背架(8)、馈电系统(9)；所述背架(8)与反射面(6)背部贴合，并用螺栓连接锁紧固定，所述馈电系统(9)与天线座(7)连接，特征是：天线座(7)与六自由度自适应平台(3)连接，上位机(4)控制六自由度自适应平台(3)带动天线(1)进行方位向和/或俯仰向的调整，下位机(5)根据轨道计算模块(10)，计算SAR过顶本区域的时间，并根据过顶时间计算地面接收机接收天线的初始方位向角度参数φ和俯仰向角度参数θ。
2.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，其特征在于所述天线座(7)与六自由度自适应平台(3)卡接或者栓接，天线座(7)在六自由度自适应平台(3)联动下可以做方位向角度参数和/或俯仰向角度参数的随动变化。
3.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，其特征在于所述SAR雷达接收机(2)包括接收机保护器(11)、低噪声高频放大器(12)、混频器(13)、本机振荡器(14)、中频放大器(15)、检波器(16)和视频放大器(17)，接收机保护器(11)通过收发开关接收天线(1)采集到的高频信号，经过低噪声高频放大器(12)后再送到混频器(13)，混频器(13)与本机振荡器(14)产生的等幅高频电压混频，将信号频率降为中频(IF)，并传至中频放大器(15)对中频脉冲信号进行放大和匹配滤波，以获得最大的输出信噪比，最后经过检波器(16)和视频放大器(17)视频放大后送至下位机(5)。
4.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，其特征在于六自由度自适应平台(3)包括：底座(18)、安装座(19)上支撑架(20)、下支撑架(21)、电动缸(22)，供电单元(23)，所述电动缸(22)的上部与安装座(19)铰接，下部与底座(18)铰接，所述安装座(19)与天线座(7)连接。
5.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，所述六自由度自适应平台(3)上包括互相垂直安置的两个电子角度仪，可以检测六自由度自适应平台(3)在稳态时与预设角度的误差，并给出修正控制信号。
6.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，其特征在于所述六自由度自适应平台(3)上包括互相垂直安置的两个电子水平仪，可以检测六自由度自适应平台(3)在天线座(7)初始安装时的水平零度角误差，并给出误差补偿控制信号。
7.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，其特征在于所述六自由度自适应平台(3)上包括北斗模块和/或GNSS模块，用于采集六自由度自适应平台(3)的经纬度信息。
8.一种用于上述星载SAR聚束工作模式自适应系统的观测区域判定方法，通过检测自适应系统接收到的星载SAR信号特征值，来判断星载SAR是否开机，且是否处于聚束工作模式，并判定观测区域，包括以下实施步骤：
步骤1：将采集自适应系统安置的经纬度信息输入上位机(4)；
步骤2：通过上位机(4)的轨道计算模块(10)得到某时刻SAR卫星的位置h，SAR卫星相对于自适应系统的俯仰角参数θ和方位角参数φ，SAR卫星最大临空观测时间窗口[t0,tg]；
步骤3：将卫星相对于自适应系统的俯仰角参数θ和方位角参数φ输入下位机(5)并转换为电控信号传输给电动缸(22)，使天线指向过境星载SAR；
步骤4：判断自适应系统是否采集到信号，如果没有采集到信号，转至步骤2；如果采集到信号，转至步骤5；
步骤5：判断采集到的信号是否为线性调频信号，如果不是线性调频信号，转至步骤2；如果是线性调频信号，转至步骤6；
步骤6：设定开机脉冲宽度判断阈值δτ1，信号带宽开机判断阈值δB1；
步骤6.1：判断采集的脉冲宽度τ是否满足开机脉冲宽度判断阈值δτ1设定，即满足式(1)，
τ≥δτ1 (1)
步骤6.2：判断采集的信号带宽B与信号带宽开机判断阈值设定，即满足式(2)，
B≥δB1 (2)
如果式(1)、(2)都成立则，转至步骤7，否则转至步骤2；
步骤7：已知星载SAR雷达峰值功率为Pt，天线主瓣增益为Gt，自适应系统接收机与星载SAR的垂直斜距为R，自适应系统接收机天线有效面积为Ar，星载SAR最大信号强度Pmax满足式(3)，设Pr为采集到的瞬时信号强度，Prmax为采集到的最大瞬时信号强度；
Figure FDA0002503054930000021
步骤7.1：如果自适应系统在SAR卫星最大临空观测时间窗口[t0,tg]内采集到的瞬时信号强度满足式(4)：
Pr≤Pmax-20dBmW (4)
则认为，过境星载SAR的主瓣未曾到达过自适应系统所在地面区域，转至步骤2；
步骤7.2：如果自适应系统在SAR卫星最大临空观测时间窗口[t0,tg]内采集到的瞬时信号强度满足式(5)，(6)：
Pr＞Pmax-20dBmW (5)
Prmax＝Pmax (6)
则认为，过境星载SAR的主瓣到达了自适应系统所在地面区域，转至步骤8；
步骤8：设定星载SAR工作模式判断条件，包括最大信号强度Prmax持续时间判断阈值δΔt，聚束工作模式信号带宽判断阈值δB2，聚束工作模式脉冲宽度判断阈值δτ2；
步骤8.1：判断实际测量最大信号强度Prmax持续时间Δt是否满足判断阈值δΔt，即满足式(7)，
Δt≥δΔt (8)
步骤8.2：判断采集的脉冲宽度τ是否满足聚束工作模式脉冲宽度判断阈值δτ2，即满足式(7)：
τ≥δτ1 (9)
步骤8.3：判断采集带宽B是否满足聚束工作模式信号带宽δB2，即满足式(8)：
B≥δB2 (10)
如果式(6)-(8)都成立，则判定处于聚束工作模式转至步骤9，否则转至步骤2；
步骤9，设定条带模式下的观测区域半径rg，则识别的观测区域S满足式(11)，
S＝πrg 2 (11)
输出观测区域S，并转回步骤2。
CN202010438107.XA 2020-05-21 2020-05-21 一种星载sar聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法 Pending CN111580103A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010438107.XA CN111580103A (zh) 2020-05-21 2020-05-21 一种星载sar聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010438107.XA CN111580103A (zh) 2020-05-21 2020-05-21 一种星载sar聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111580103A true CN111580103A (zh) 2020-08-25

Family

ID=72110985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010438107.XA Pending CN111580103A (zh) 2020-05-21 2020-05-21 一种星载sar聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111580103A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108398677B (zh) 三坐标连续波一维相扫无人机低空目标检测系统
US5164731A (en) Turbulence radar system
KR101921286B1 (ko) 레이다 시스템
CN107783123B (zh) 无人驾驶汽车复杂环境防撞毫米波雷达信号处理系统及方法
CN112558075A (zh) 多波段多波束船载卫星气象信息接收和风场探测系统
US5384572A (en) Testing of airborne windshear radars
US6819285B1 (en) Monopulse radar system for determining the height of a target
CN111679276A (zh) 一种星载sar条带工作模式自适应系统及观测区域判定方法
US20110234453A1 (en) Weather radar apparatus and weather observation method
JP3437091B2 (ja) 気象レーダ装置
CN115336430B (zh) Ka波段底视合成孔径cm级测高装置及测高方法
US11709261B2 (en) Radar device for vehicle, controlling method of radar device and radar system for vehicle
KR101868594B1 (ko) 레이더 빔을 이용한 지형 가시선 분석 장치 및 장거리 레이더 시스템
CN111580102A (zh) 一种机载sar聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法
CN113589273A (zh) 毫米波/红外主被动成像探测装置和方法
CN111580103A (zh) 一种星载sar聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法
CN111766578A (zh) 一种机载sar条带工作模式自适应系统及观测区域判定方法
CN212646981U (zh) 一种星载sar聚束工作模式自适应识别系统
CN212905441U (zh) 一种机载sar聚束工作模式自适应识别系统
Bredemeyer et al. Comparison of principles for measuring the reflectivity values from wind turbines
JP3446669B2 (ja) 探知方法及び探知装置
CN212586552U (zh) 一种星载sar条带工作模式自适应识别系统
CN109713460A (zh) Gnss全向天线及其探测方法
CN107783124B (zh) 基于组合波形的旋翼无人机复杂环境防碰撞雷达系统及信号处理方法
CN114265025A (zh) 一种宽带相控阵系统自动化波瓣测试与角度零值标校装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination