CN112363164B - 电子侦察与sar侦察一体化载荷及目标侦察识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子侦察与SAR侦察一体化载荷，该载荷包括：一体化天线、电帧馈源、SAR馈源阵、SAR信号处理组件、接收通道、发射通道和信号处理单元；一体化天线分别与电帧馈源和SAR馈源阵连接，用于电帧信号的接收和SAR信号的收发；电帧馈源与接收通道连接，SAR馈源阵与SAR信号处理组件连接，SAR信号处理组件分别与接收通道和发射通道连接；信号处理单元分别与接收通道和发射通道连接，信号处理单元用于进行信号解析与调制、目标检测定位与识别、以及SAR成像。本发明的电子侦察与SAR侦察一体化载荷及目标侦察识别方法通过将电子侦察与SAR侦察一体化设计，能够实现对广域目标的快速发现与识别，显著提高小型卫星的侦察性能和机动性能。

Description

电子侦察与SAR侦察一体化载荷及目标侦察识别方法

技术领域

本发明涉及无线电侦察技术领域，尤其涉及一种电子侦察与SAR侦察一体化载荷及目标侦察识别方法。

背景技术

现有的无线电侦察技术主要包括：电子侦察技术与SAR侦察技术两种。

电子侦察技术通过利用电子侦察设备来观察目标电子设备的活动，以实现侦察目的。电子侦察中用于观察目标电子设备活动的设备称为侦察接收机，侦察接收机可以把空间中存在的微弱电磁波信号收集起来，经放大和处理后来识别这些信号的特征。因此，在侦察接收机的侦收范围内，如果目标的电子设备因执行任务的需要向外发射电磁波信号，相应的电磁波信号就可能被侦察接收机截获，从而获得目标的信息。电子侦察是利用电子侦察装备来截获目标雷达、通信设备或其他设备发出的电磁波信号，并进行识别、分析和定位，发出电磁波信号的目标设备为辐射源，相应的电磁波信号为电帧信号。电子侦察技术属于无源探测，功耗低，可以长时间开机，但其对目标定位能力较低，属于一种普查手段，不能精确定位与识别目标。

SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)侦察技术是利用合成孔径原理实现高分辨的微波成像，以完成侦察任务，具备全天时、全天候、高分辨、大幅宽等多个特点。现有的合成孔径雷达分为聚焦和非聚焦两种，聚焦合成孔径雷达方位分辨率好、与目标距离无关、覆盖面积大、测绘速度快，但设备复杂后者；非聚焦合成空间雷达方位分辨率与波长和距离的平方根成正比，其所形成的天线长度有一个最大的可能值。SAR侦察通过向目标发射电磁波信号，接收目标相应的回波信号，并把在不同位置接收的回波信号进行处理，以获得高分辨率的成像信息。SAR侦察属于有源探测，能够对目标可以实现精确的定位与识别，但是由于SAR的功耗很大，不能长时间，无法实现实时观测。

在当前卫星应用中，卫星面对的电磁环境十分复杂，如果单个卫星在设计与建造时都服务于特定的任务，则系统功能较为单一，面对实时多变的航天任务适应性较差，不能较好地满足现阶段以及未来的复杂空间任务需求。为解决该问题，现有的卫星平台中通常配备了电子侦察设备、雷达侦察设备、通信设备等多种电子设备以实现不同的卫星功能，但单纯增加多种电子设备来实现不同的卫星功能，不但要消耗大量的能源，占用更多的空间，同时也削弱了卫星平台的机动能力，降低了在电磁环境中的抗干扰能力和机动性能。特别是对于小型卫星而言，由于小型卫星的体积和重量较小，频率资源和轨道资源有限，小型卫星对于平台中配备的设备的重量和功耗要求更高，若仅通过增加多种电子设备来实现不同的卫星功能，会对小型卫星的设计、运行和使用造成严重影响。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种电子侦察与SAR侦察一体化载荷及目标侦察识别方法。

为此，本发明公开了一种电子侦察与SAR侦察一体化载荷，所述一体化载荷包括：一体化天线、电帧馈源、SAR馈源阵、SAR信号处理组件、接收通道、发射通道和信号处理单元；

所述一体化天线分别与所述电帧馈源和所述SAR馈源阵连接，用于电帧信号的接收和SAR信号的收发；

所述电帧馈源与所述接收通道连接，所述SAR馈源阵与所述SAR信号处理组件连接，所述SAR信号处理组件分别与所述接收通道和所述发射通道连接，所述电帧馈源与所述SAR馈源阵分别用于将电帧信号与SAR信号转换为射频信号，所述SAR信号处理组件用于对SAR信号进行放大、移相和衰减处理，所述接收通道用于对SAR信号和电帧信号进行下变频和滤波处理，所述发射通道用于对SAR信号进行上变频、滤波和功率放大处理；

所述信号处理单元分别与所述接收通道和所述发射通道连接，所述信号处理单元用于进行信号解析与调制、目标检测定位与识别、以及SAR成像。

在一些可选的实施方式中，所述一体化载荷采用双侧视成像模式。

此外，本发明还公开了一种目标侦察识别方法，所述方法利用上述的电子侦察与SAR侦察一体化载荷实现，所述方法包括：

信号处理单元根据一体化天线接收的电帧信号，获取辐射源的位置信息；

信号处理单元调整一体化天线的波束指向，并通过一体化天线向辐射源发射SAR发射信号；

信号处理单元根据一体化天线接收的SAR回波信号进行SAR成像，完成目标定位和识别。

在一些可选的实施方式中，所述方法还包括：根据卫星位置、卫星速度、自身成像能力、和辐射源的重要等级调整一体化天线的波束指向，以对不同辐射源进行SAR成像。

在一些可选的实施方式中，根据卫星位置、卫星速度、自身成像能力、和辐射源的重要等级调整一体化天线的波束指向，以对不同辐射源进行SAR成像，包括：

根据卫星位置、卫星速度、斜视成像能力和成像精度要求，确定电子侦察与SAR侦察一体化载荷对同一方位位置可用积累最大时间和要求的辐射源成像分辨率对应的成像时间；

根据可用积累最大时间和成像时间确定同一方位位置可识别的最大有效成像辐射源数量；

确定同一方位位置下所有辐射源的重要等级，并根据辐射源的重要等级由高至低对辐射源进行排序；

对一体化天线当前方位指向下的辐射源进行SAR成像，若当前方位位置下的辐射源数量大于最大有效成像辐射源数量，则根据辐射源的重要等级的排序顺序依次对当前方位位置下的各个辐射源进行成像；

当前方位位置成像完成后，按照一体化天线的方位角逐渐增大、逐渐减小、先逐渐增大再逐渐减小、或者先逐渐减小再逐渐增大的调整方式依次进行其他方位位置成像。

本发明技术方案的主要优点如下：

本发明的电子侦察与SAR侦察一体化载荷及目标侦察识别方法将电子侦察与SAR侦察一体化设计，先通过电子侦察的实时广域发现目标，再发现目标后引导SAR成像，以对目标精确定位和识别，能够实现对广域目标的快速发现与识别，充分发挥电子侦察实时监视与SAR侦察的精准辨识的优势，显著提高小型卫星的侦察性能和机动性能，减小卫星上配置的侦察设备的成本、重量和占用空间。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例的电子侦察与SAR侦察一体化载荷的结构示意图；

图2为本发明一实施例的目标侦察识别方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。

第一方面，如图1所示，本发明一实施例提供了一种电子侦察与SAR侦察一体化载荷，该载荷安装在小型卫星平台上，包括：一体化天线、电帧馈源、SAR馈源阵、SAR信号处理组件、接收通道、发射通道和信号处理单元；一体化天线分别与电帧馈源和SAR馈源阵连接，用于电帧信号的接收和SAR信号的收发；电帧馈源与接收通道连接，SAR馈源阵与SAR信号处理组件连接，SAR信号处理组件分别与接收通道和发射通道连接，电帧馈源与SAR馈源阵分别用于将电帧信号与SAR信号转换为射频信号，SAR信号处理组件用于对SAR信号进行放大、移相和衰减处理，接收通道用于对SAR信号和电帧信号进行下变频和滤波处理，发射通道用于对SAR信号进行上变频、滤波和功率放大处理；信号处理单元分别与接收通道和发射通道连接，信号处理单元用于进行信号解析与调制、目标检测定位与识别、以及SAR成像。

其中，SAR信号包括SAR发射信号和SAR回波信号。

以下本发明一实施例提供的电子侦察与SAR侦察一体化载荷的工作原理进行具体说明：

具体地，该电子侦察与SAR侦察一体化载荷在工作时，一体化天线持续侦收广域频段范围内的电侦信号，接收到的电侦信号经电侦馈源转换为相应的射频信号后送至接收通道，接收通道对电侦信号进行下变频和滤波处理后送至信号处理单元，信号处理单元对相应的电侦信号进行解析分析处理获取连续电子信息样本，并根据连续电子信息样本确定辐射源的数量和位置信息；在确定辐射源的数量和位置信息后，信号处理单元根据卫星位置和辐射源位置计算一体化天线的波束指向，根据计算得到的一体化天线的波束指向数据生成相应的控制信息，并通过发射通道、SAR信号处理组件和SAR馈源阵将控制信息送至一体化天线以调整一体化天线的波束指向，同时信号处理单元向发射通道发送SAR发射信号，发射通道对SAR发射信号进行上变频、滤波和功率放大处理后送至SAR信号处理组件，SAR信号处理组件对SAR发射信号进行放大、移相和衰减处理后送至SAR馈源阵，SAR馈源阵将SAR发射信号转换为相应的射频信号后，由一体化天线向辐射源发射SAR发射信号；而后，一体化天线接收辐射源反射的SAR回波信号，SAR回波信号经SAR馈源阵转换为相应的射频信号后送至SAR信号处理组件，SAR信号处理组件对SAR回波信号进行放大、移相和衰减处理后送至接收通道，接收通道对SAR回波信号进行下变频和滤波处理后送至信号处理单元，信号处理单元根据接收的SAR回波信号进行SAR成像，完成相应辐射源的精确识别和定位；当完成当前辐射源的精确识别和定位后，信号处理单元根据卫星位置和需要进行成像的其他辐射源的位置依次调整一体化天线的波束指向，以进行SAR成像，直至完成所有辐射源的精确定位和识别。

进一步地，由于SAR侦察只能采用侧视成像模式，而电子侦察采用侧视侦察时，相应的效能较低，侦察瞬时空域范围受限。为此，本发明一实施例中，为了实现一体化天线复用，避免卫星侧摆，同时提高成像效率，增加电子侦察瞬时空域覆盖范围，提升目标侦察能力，该电子侦察与SAR侦察一体化载荷采用双侧视成像模式。

第二方面，如图2所示，本发明一实施例还提供了一种目标侦察识别方法，该目标侦察识别方法利用上述的电子侦察与SAR侦察一体化载荷实现，该方法包括：

信号处理单元根据一体化天线接收的电帧信号，获取辐射源的位置信息；

信号处理单元调整一体化天线的波束指向，并通过一体化天线向辐射源发射SAR发射信号；

信号处理单元根据一体化天线接收的SAR回波信号进行SAR成像，完成目标定位和识别。

具体地，一体化天线持续侦收广域频段范围内的电侦信号，接收到的电侦信号经电侦馈源转换为相应的射频信号后送至接收通道，接收通道对电侦信号进行下变频和滤波处理后送至信号处理单元，信号处理单元对相应的电侦信号进行解析分析处理获取连续电子信息样本，并根据连续电子信息样本确定有效辐射源的位置信息；在确定有效辐射源的位置信息后，信号处理单元根据卫星位置和辐射源位置计算一体化天线的波束指向，根据计算得到的一体化天线的波束指向数据生成相应的控制信息，并通过发射通道、SAR信号处理组件和SAR馈源阵将控制信息送至一体化天线以调整一体化天线的波束指向，同时信号处理单元向发射通道发送SAR发射信号，发射通道对SAR发射信号进行上变频、滤波和功率放大处理后送至SAR信号处理组件，SAR信号处理组件对SAR发射信号进行放大、移相和衰减处理后送至SAR馈源阵，SAR馈源阵将SAR发射信号转换为相应的射频信号后，由一体化天线向辐射源发射SAR发射信号；而后，一体化天线接收辐射源反射的SAR回波信号，SAR回波信号经SAR馈源阵转换为相应的射频信号后送至SAR信号处理组件，SAR信号处理组件对SAR回波信号进行放大、移相和衰减处理后送至接收通道，接收通道对SAR回波信号进行下变频和滤波处理后送至信号处理单元，信号处理单元根据接收的SAR回波信号进行SAR成像，完成辐射源的精确识别和定位；当完成当前辐射源的精确识别和定位后，信号处理单元根据卫星位置和需要进行成像的其他辐射源的位置依次调整一体化天线的波束指向，以进行SAR成像，直至完成所有辐射源的精确定位和识别。

进一步地，本发明一实施例中，为了提高目标识别定位效率和精度，该方法还包括：根据卫星位置、卫星速度、自身成像能力、辐射源的数量和重要等级调整一体化天线的波束指向，以对不同辐射源进行SAR成像。

本发明一实施例中，信号处理单元根据卫星位置、卫星速度、自身成像能力、辐射源的数量和重要等级调整一体化天线的波束指向，以对不同辐射源进行SAR成像可以采用如下方式进行：

根据卫星位置、卫星速度、斜视成像能力和成像精度要求，确定电子侦察与SAR侦察一体化载荷对同一方位位置可用积累最大时间和要求的辐射源成像分辨率对应的成像时间；

根据可用积累最大时间和成像时间确定同一方位位置可识别的最大有效成像辐射源数量；

确定同一方位位置下所有辐射源的重要等级，并根据辐射源的重要等级由高至低对辐射源进行排序；

对一体化天线当前方位指向下的辐射源进行SAR成像，若当前方位位置下的辐射源数量大于最大有效成像辐射源数量，则根据辐射源的重要等级的排序顺序依次对当前方位位置下的各个辐射源进行成像；

当前方位位置成像完成后，按照一体化天线的方位角逐渐增大、逐渐减小、先逐渐增大再逐渐减小、或者先逐渐减小再逐渐增大的调整方式依次进行其他方位位置成像。

具体地，若所有辐射源所对应的一体化天线的方位指向的方位角均小于等于一体化天线当前方位指向的方位角，则依次进行成像的区域所对应的一体化天线的方位角逐渐减小；若所有辐射源所对应的一体化天线的方位指向的方位角均大于等于一体化天线当前方位指向的方位角，则依次进行成像的区域所对应的一体化天线的方位角逐渐增大；若所有辐射源所对应的一体化天线的方位指向的方位角没有均小于等于或者均大于等于一体化天线当前方位指向的方位角，则依次进行成像的区域所对应的一体化天线的方位角先逐渐增大再逐渐减小或者先逐渐减小再逐渐增大。

如此，在进行辐射源的SAR成像时，能够减少一体化天线的调整次数和调整量，提高成像效率。

可见，本发明一实施例提供的电子侦察与SAR侦察一体化载荷及目标侦察识别方法将电子侦察与SAR侦察一体化设计，先通过电子侦察的实时广域发现目标，再发现目标后引导SAR成像，以对目标精确定位和识别，能够实现对广域目标的快速发现与识别，充分发挥电子侦察实时监视与SAR侦察的精准辨识的优势，显著提高小型卫星的侦察性能和机动性能，减小卫星上配置的侦察设备的成本、重量和占用空间。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种目标侦察识别方法，所述方法利用电子侦察与SAR侦察一体化载荷实现，所述电子侦察与SAR侦察一体化载荷包括：一体化天线、电帧馈源、SAR馈源阵、SAR信号处理组件、接收通道、发射通道和信号处理单元，其中，所述一体化天线分别与所述电帧馈源和所述SAR馈源阵连接，用于电帧信号的接收和SAR信号的收发；所述电帧馈源与所述接收通道连接，所述SAR馈源阵与所述SAR信号处理组件连接，所述SAR信号处理组件分别与所述接收通道和所述发射通道连接，所述电帧馈源与所述SAR馈源阵分别用于将电帧信号与SAR信号转换为射频信号，所述SAR信号处理组件用于对SAR信号进行放大、移相和衰减处理，所述接收通道用于对SAR信号和电帧信号进行下变频和滤波处理，所述发射通道用于对SAR信号进行上变频、滤波和功率放大处理；所述信号处理单元分别与所述接收通道和所述发射通道连接，所述信号处理单元用于进行信号解析与调制、目标检测定位与识别、以及SAR成像，

所述目标侦察识别方法包括：

信号处理单元根据一体化天线接收的电帧信号，获取辐射源的位置信息；

信号处理单元调整一体化天线的波束指向，并通过一体化天线向辐射源发射SAR发射信号；

信号处理单元根据一体化天线接收的SAR回波信号进行SAR成像，完成目标定位和识别，

其特征在于，所述目标侦察识别方法还包括：根据卫星位置、卫星速度、自身成像能力、和辐射源的重要等级调整一体化天线的波束指向，以对不同辐射源进行SAR成像，具体包括：

根据卫星位置、卫星速度、斜视成像能力和成像精度要求，确定电子侦察与SAR侦察一体化载荷对同一方位位置可用积累最大时间和要求的辐射源成像分辨率对应的成像时间；

根据可用积累最大时间和成像时间确定同一方位位置可识别的最大有效成像辐射源数量；

确定同一方位位置下所有辐射源的重要等级，并根据辐射源的重要等级由高至低对辐射源进行排序；

对一体化天线当前方位指向下的辐射源进行SAR成像，若当前方位位置下的辐射源数量大于最大有效成像辐射源数量，则根据辐射源的重要等级的排序顺序依次对当前方位位置下的各个辐射源进行成像；

当前方位位置成像完成后，按照一体化天线的方位角逐渐增大、逐渐减小、先逐渐增大再逐渐减小、或者先逐渐减小再逐渐增大的调整方式依次进行其他方位位置成像。

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