CN112394328A - 一种波束控制方法和sar系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例适用于雷达领域，提供了一种波束控制方法和SAR系统，其中，波束控制方法应用于合成孔径雷达SAR系统，所述SAR系统包括至少一个波控单元；所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括至少两个功能组件；所述至少两个功能组件包括至少一个收发组件和至少一个延时组件，该方法包括：接收波控指令；波控指令至少表征所述SAR系统的天线发出的波束的方位向扫描角和距离向扫描角；基于波控指令确定第一参数；第一参数表征所述SAR系统的天线发出的波束的扫描相位；基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数；第二参数表征功能组件对应的移相器的移相码；基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整。

Description

一种波束控制方法和SAR系统
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种波束控制方法和SAR系统。
背景技术
合成孔径雷达(SAR，Synthetic Aperture Radar)系统通常被用于对地面固定场景目标进行成像，是一种主动式的对地观测系统。随着技术的不断发展，为了提高SAR系统对目标的分辨、识别能力，要求雷达具有大的瞬时信号带宽。然而在大型宽带SAR系统中，当孔径渡越时间大于瞬间带宽的倒数，天线又不具备延时补偿能力时，天线阵列两端天线单元所接收到的信号将不能同时相加，导致天线波束指向偏移。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种波束控制方法和SAR系统，以至少解决相关技术中天线阵列两端天线单元所接收到的信号不能同时相加，导致天线波束指向偏移的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种波束控制方法，应用于合成孔径雷达SAR系统，所述SAR系统包括至少一个波控单元；所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括至少两个功能组件；所述至少两个功能组件包括至少一个收发组件和至少一个延时组件，该方法包括：
接收波控指令；所述波控指令至少表征所述SAR系统的天线发出的波束的方位向扫描角和距离向扫描角；
基于所述波控指令确定第一参数；所述第一参数表征所述SAR系统的天线发出的波束的扫描相位；
基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数；所述第二参数表征功能组件对应的移相器的移相码；
基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整。
上述方案中，所述基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数，包括：
基于所述第一参数、所述至少一个波控单元的每个波控单元中的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中的每个功能组件的第二参数；所述第一位置表征对应的波控单元在所述SAR系统的天线阵列中的位置。
上述方案中，所述基于所述第一参数、所述至少一个波控单元的每个波控单元中的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中的每个功能组件的第二参数，包括：
基于所述第一参数、所述至少一个波控单元的每个波控单元中的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中每个延时组件的第二参数；
基于设定的延时组件的第二参数与第三参数的对应关系，确定每个延时组件的第二参数对应的第三参数；所述第三参数表征所述SAR系统的天线的信号延时时间；
基于第三参数、所述第一参数、所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中每个收发组件的第二参数。
上述方案中，所述基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整，包括：
控制所述功能组件中的移相器基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束的相位进行调整。
上述方案中，所述方法还包括：
在第一功能组件发生故障的情况下，确定所述第一功能组件对应的开关矩阵；所述第一功能组件为所述SAR系统中的任意一个波控单元中的一个功能组件；所述开关矩阵用于控制对应的功能组件的开启和关闭；
基于所述第一功能组件对应的开关矩阵关闭所述第一功能组件。
第二方面，本发明实施例提供了一种SAR系统，该系统包括：
波束控制器和至少一个波控单元；所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括至少两个功能组件；所述至少两个功能组件包括至少一个收发组件和至少一个延时组件；
所述波束控制器用于接收波控指令；所述波控指令至少表征所述SAR系统的天线发出的波束的方位向扫描角和距离向扫描角；基于所述波控指令确定第一参数；所述第一参数表征所述SAR系统的天线发出的波束对应的扫描相位；基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数；所述第二参数表征功能组件对应的移相器的移相码；
所述波控单元用于基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整。
上述方案中，所述波束控制器在基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数时，用于：
基于所述第一参数、所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中的每个功能组件的第二参数；所述第一位置表征对应的波控单元在所述SAR系统的天线阵列中的位置。
上述方案中，所述系统还包括：存储器；
所述存储器中存储有设定的延时组件的第二参数与第三参数的对应关系；所述第三参数表征所述SAR系统的天线的信号延时时间；
所述波束控制器用于基于所述第一参数、所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中每个延时组件的第二参数；基于设定的延时组件的第二参数与第三参数的对应关系，确定每个延时组件的第二参数对应的第三参数；所述第三参数表征所述SAR系统的天线的信号延时时间；基于所述第三参数、所述第一参数、所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中每个收发组件的第二参数。
上述方案中，所述波控单元在用于基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整时，用于：
控制所述功能组件中的移相器基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束的相位进行调整。
上述方案中，所述波束控制器还用于：
在第一功能组件发生故障的情况下，确定所述第一功能组件对应的开关矩阵；所述第一功能组件为所述SAR系统中的任意一个波控单元中的一个功能组件；所述开关矩阵用于控制对应的功能组件的开启和关闭；
基于所述第一功能组件对应的开关矩阵关闭所述第一功能组件。
本发明实施例通过接收波控指令；波控指令至少表征SAR系统的天线发出的波束的方位向扫描角和距离向扫描角。然后基于波控指令确定第一参数；第一参数表征SAR系统的天线发出的波束的扫描相位。再然后基于第一参数确定至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数；第二参数表征功能组件对应的移相器的移相码；最后基于第二参数对SAR系统的天线发出的波束进行调整。本发明实施例通过延时模块对信号进行延时，使得信号经过一段时间才出现在输出端口，从而天线阵列两端的天线单元所接收到的信号能够同时相加，保证了天线波束不会发生指向偏移，维护了宽带SAR系统的有效带宽。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种雷达天线的模型示意图；
图2是本发明实施例提供的一种SAR系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种天线坐标位置的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种波控单元的内部组成示意图；
图5是本发明实施例提供的一种波束控制方法的实现流程示意图；
图6是本发明实施例提供的一种SAR系统的成像坐标系的示意图；
图7是本发明实施例提供的另一种波束控制方法的实现流程示意图；
图8是本发明应用实施例提供的一种波束控制系统的结构示意图；
图9是本发明应用实施例提供的一种移相码的计算流程图；
图10是本发明实施例提供的一种SAR系统的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的另一种SAR系统的结构示意图。
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。
SAR系统是一种主动式的对地观测系统，通常被用于对地面固定场景目标进行成像。按照信号的带宽划分，SAR系统可以分为窄带和宽带两种，在传统的窄带SAR系统中通常采用波束控制器+波控单元+波控组件的三级波控方案，波束控制器发送波控数据至波控单元，波控单元作为数据接口电路将收到的波控数据分发输出给波控组件。
随着技术的不断发展，为了提高SAR系统对目标的分辨、识别能力，要求雷达具有大的瞬时信号带宽。与窄带雷达相比，宽带雷达可以提高目标的距离分辨率，改善速度、角度的测量精度。并且，宽带雷达还可以提供更多目标识别的特征。
参考图1，图1是本发明实施例提供的一种雷达天线的模型示意图。其中，θ为天线指向，L为雷达的天线孔径长度，光速为c，平面波入射天线最近单元的时间为T1，平面波入射天线最远单元的时间为TN，孔径渡越时间的计算公式为：
Figure BDA0002733791630000061
天线孔径渡越时间对信号带宽Δf的限制为
Δf＜1/TA(公式2)
由图1、公式1和公式2可以看出，在宽带SAR系统中，当孔径渡越时间大于瞬间带宽的倒数，天线又不具备延时补偿能力时，天线阵列两端的天线单元所接收到的信号不能同时相加，导致天线波束指向偏移，有效带宽减少，从而限制了雷达的最大带宽。
针对上述相关技术的缺点，本发明实施例提供了一种波束控制方法，能够保证阵列两端的天线单元所接收到的信号能够同时相加，保证天线波束指向不发生偏移。为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参考图2，图2是本发明实施例提供的一种SAR系统的结构示意图，该SAR系统采用波束控制器+波控单元+功能组件的三级波控方案。其中，功能组件包括收发组件(T/R，Transmitter and Receiver)和延时组件。延迟组件是用于将信号延迟一段时间的元器件，信号通过延时组件后，经过一段时间才出现在输出端口，从而保证天线阵列两端的天线单元所接收到的信号能够同时相加。波束控制器用于发送全阵波控数据至波控单元，波控单元作为数据接口电路将收到的波控数据分发输出给功能组件，用来控制T/R组件和延时组件。
波束控制器与SAR系统的监控计算模块通信，以获取波控指令，基于波控指令实现对天线波束的控制。
在图2中，SAR系统的天线平面阵共由M个子阵组成，每个子阵对应N个波控单元，每个波控单元控制L1个TR组件和L2个延时组件，每个延时组件控制L个T/R组件的延时(L1＝L2*L)。
图3是本发明实施例提供的一种天线坐标位置的示意图，如图3所示，与波束控制器相连的波控单元的布局为矩形布局，X轴表示波控单元所在的天线阵列的天线阵列号，该天线阵列号从阵列1至阵列M；Y轴表示波控单元在天线阵列中的波控单元编号，该波控单元编号从波控单元编号1至波控单元编号N。沿着X轴的方向可以看出该SAR天线平面阵共有M个天线阵列，沿着Y轴的方向可以看出该SAR天线平面阵中每个天线阵列对应N个波控单元。
图4是波控单元的内部组成示意图，如图4所示，每个波控单元控制L1个TR组件和L2个延时组件，每个延时组件控制L个T/R组件的延时(L1＝L2*L)。
在本发明实施例中，T/R组件和延时组件均包含移相器，移相器是能够对波束的相位进行调整的一种装置。
参考图5，图5是本发明实施例提供的一种波束控制方法的实现流程示意图，该方法应用于SAR系统，所述SAR系统包括至少一个波控单元；所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括至少两个功能组件；所述至少两个功能组件包括至少一个收发组件和至少一个延时组件，波束控制方法包括：
S501，接收波控指令；所述波控指令至少表征所述SAR系统的天线发出的波束的方位向扫描角和距离向扫描角。
这里，由SAR系统的波束控制器接收波控指令，波控指令由SAR系统的监控计算机发送，波控指令至少表征所述SAR系统的天线发出的波束的方位向扫描角和距离向扫描角。也就是说，SAR系统的监控计算机会将波束的方位向扫描角和距离向扫描角发送给波束控制器。
SAR系统的成像坐标系如图6所示，假设SAR系统的天线相位中心飞行方向平行于地平面，当固定距离向视角时，方位向扫描角变化时，波束指向地面轨迹平行于雷达地面轨迹，也平行天线法向地面轨迹。在图6中，As为方位向扫描角，Rs为距离向扫描角，θ0为天线法向视角，θ为天线波束视角。由图6可知，波束指向在SAR天线坐标系中的扫描矢量为(sinAs，cosAs sinRs)。
S502，基于所述波控指令确定第一参数；所述第一参数表征所述SAR系统的天线发出的波束的扫描相位。
由于波控指令中包含了方位向扫描角和距离向扫描角，因此可以根据公式计算出第一参数，第一参数为SAR系统的天线发出的波束的扫描相位。
在图6中，方位向扫描相位和距离向扫描相位分别为：
Figure BDA0002733791630000081
其中，Dx为方位向单元间距，Dy为距离向单元间距，λ为中心频率波长。
需要说明的是，SAR系统的成像坐标系中SAR天线的波束指向正方向参考为天线阵面本体坐标系，+Z方向为卫星对地面方向，方位向正方向为+X方向(卫星飞行方向)，距离向正方向为+Y方向，其中，X方向、Y方向和Z方向均符合标准右手坐标系定义，即X方向与Y方向的矢量乘所得到的方向为Z方向。也就是说，ΔPx为方位向扫描相位，ΔPy为距离向扫描相位。
由于目前SAR系统的方位向扫描角As范围仅为正2.5°至负2.5°范围之间，因此，在对方位向扫描角取余弦值时，可以视为cosAs＝1。因此，上述公式可以进一步简化为：
Figure BDA0002733791630000082
通过该公式可以基于波控指令计算出第一参数，该公式求得的扫描相位单位为度。由于SAR天线系统的方位向扫描角范围、距离向扫描角范围和扫描步进都是已知的，因此在实际应用中可以预先根据上述公式将各个扫描角的ΔPx和ΔPy计算出来，存储在波束控制器中，在需要使用时直接调用，这样可以节省在轨SAR系统的计算资源和计算时间。
S503，基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数；所述第二参数表征功能组件对应的移相器的移相码。
这里，第二参数表征功能组件的移相器的移相码，即收发组件的移相码和延时组件的移相码。在本发明实施例中，收发组件和延时组件均包含移相器，移相器能根据移相码对波束的相位进行调整。
进一步的，在一实施例中，所述基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数，包括：
基于所述第一参数、所述至少一个波控单元的每个波控单元中的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中的每个功能组件的第二参数；所述第一位置表征对应的波控单元在所述SAR系统的天线阵列中的位置。
这里，第一位置指波控单元在天线阵列中的坐标位置，如图3所示，第一位置(1，1)表示天线阵列号为1且波控单元编号为1。
结合图3、图4和公式(4)，可知，图3中的第(m，n)个波控单元中的收发组件的移相码为：
C(m,n,l1)＝m*ΔPx+(n-1)*L1*ΔPy+l1*ΔPy(公式5)
延时组件的移相码为
C(m,n,l2)＝m*ΔPx+(n-1)*L1*ΔPy+l2*L*ΔPy(公式6)
其中，L1为波控单元中收发组件的数量，L2为波控单元中延时组件的数量，L1＝L2*L，l1为1，2…L1，l2为1，2…L2。
由上述公式5和公式6可以计算出波控单元中的每个功能组件的第二参数，即每个收发组件的移相码和每个延时组件的移相码。
传统的SAR系统根据公式(5)依次计算所有波控单元中的收发组件的波束控制码。而对于宽带SAR系统，要在公式(5)中加入延时寄生调制码δ，增加天线的延时补偿能力。因此，宽带SAR系统的收发组件的移相码为：
C(m,n,l1)＝m*ΔPx+(n-1)*L1*ΔPy+l1*ΔPy+δ(公式7)
参考图7，在一实施例中，所述基于所述第一参数、所述至少一个波控单元的每个波控单元中的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中的每个功能组件的第二参数，包括：
S701，基于所述第一参数、所述至少一个波控单元的每个波控单元中的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中每个延时组件的第二参数。
首先，根据上述公式6计算出每个延时组件的第二参数，即每个延时组件的移相码。
S702，基于设定的延时组件的第二参数与第三参数的对应关系，确定每个延时组件的第二参数对应的第三参数；所述第三参数表征所述SAR系统的天线的信号延时时间。
这里，第三参数指上述公式7中的延时寄生调制码δ，在本发明实施例中，波束控制器中预先存储了延时组件的第二参数和第三参数的对应关系，即延时组件的移相码和延时寄生调制码的对应关系，根据延时组件的移相码可以确定对应的延时寄生调制码。
在实际应用中，预先根据宽带SAR系统的天线实际情况利用地面测试系统确定每个延时组件对应的K＝2I组延时寄生调制码，I为延时组件的移相码的有效二进制位数。地面测试系统会发送固定的测试码字给天线，然后利用天线测试系统进行相位图扫描，根据扫描出的图象来确定延时组件对应的延时寄生调制码。
S703，基于第三参数、所述第一参数、所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中每个收发组件的第二参数。
最后，基于上述公式7可以计算出波控单元中每个收发组件的第二参数，即每个收发组件的移相码。
S504，基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整。
在一实施例中，所述基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整，包括：
控制所述功能组件中的移相器基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束的相位进行调整。
在得到收发组件的移相码和延时组件的移相码后，收发组件和延时组件中的移相器根据移相码对天线波束的相位进行调整。
由于有延时模块对信号进行延时，从而使得天线阵列两端的天线单元所接收到的信号能够同时相加，保证了天线波束不会发生指向偏移。
在一实施例中，所述波束控制方法还包括：
在第一功能组件发生故障的情况下，确定所述第一功能组件对应的开关矩阵；所述第一功能组件为所述SAR系统中的任意一个波控单元中的一个功能组件；所述开关矩阵用于控制对应的功能组件的开启和关闭；
基于所述第一功能组件对应的开关矩阵关闭所述第一功能组件。
这里，第一功能组件可以是SAR系统中的任意一个收发组件，在SAR系统中每个功能组件都有对应的开关矩阵，开关矩阵用于控制对应的功能组件的开启和关闭，即上电和下电。
在第一功能组件发生故障的情况下，通过控制第一功能组件对应的开关矩阵，使第一功能组件下电，从而关闭第一功能组件。
本发明实施例通过接收波控指令；波控指令至少表征SAR系统的天线发出的波束的方位向扫描角和距离向扫描角。然后基于波控指令确定第一参数；第一参数表征SAR系统的天线发出的波束的扫描相位。再然后基于第一参数确定至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数；第二参数表征功能组件对应的移相器的移相码；最后基于第二参数对SAR系统的天线发出的波束进行调整。本发明实施例通过延时模块对信号进行延时，使得信号经过一段时间才出现在输出端口，从而天线阵列两端的天线单元所接收到的信号能够同时相加，保证了天线波束不会发生指向偏移，维护了宽带SAR系统的有效带宽。
参考图8，图8是本发明应用实施例提供的一种波束控制系统的结构示意图。波束控制系统包括SAR系统监控计算机、波束控制器、Flash存储器和波控单元。
其中，波控单元包括延时组件和T/R组件，波束控制器可以基于可编程门阵列(FPGA，Field－Programmable GateArray)芯片实现，FPGA中的只读存储器(ROM，Read OnlyMemory)中存储了各个扫描角的ΔPx和ΔPy，Flash存储器中存储有每个延时组件对应的K组延时寄生调制码δ。
SAR系统监控计算机发送波控指令给波束控制器，波束控制器首先将Flash中的延时寄生调制码δ读取到FPGA的随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)中待用，然后依据波控指令确定方位向扫描角和距离向扫描角，根据方位向扫描角和距离向扫描角从ROM中读取出相应的ΔPx和ΔPy，再利用ΔPx、ΔPy和公式(6)计算出延时组件的移相码发送给延时组件，然后根据延时组件的波束移相码从RAM中选择一组相应的延时寄生码δ代入到公式(7)中得到T/R组件的移相码发送给T/R组件。
参考图9，图9是本发明应用实施例提供的一种移相码的计算流程图。波束控制器首先根据方位向扫描角和距离向扫描角从ROM中读取出相应的ΔPx和ΔPy，利用ΔPx、ΔPy和公式(6)计算出延时组件的移相码发送给延时组件。然后根据延时组件的波束移相码从RAM中选择一组相应的延时寄生码δ，将δ、ΔPx和ΔPy代入到公式(7)中，得到T/R组件的移相码发送给T/R组件。以使收发组件和延时组件中的移相器根据移相码对天线波束进行调整。
参考图10，图10是本发明应用实施例提供的一种SAR系统的结构示意图。
SAR系统包括波束控制器和至少一个波控单元；所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括至少两个功能组件；所述至少两个功能组件包括至少一个收发组件和至少一个延时组件。
所述波束控制器用于接收波控指令；所述波控指令至少表征所述SAR系统的天线发出的波束的方位向扫描角和距离向扫描角；基于所述波控指令确定第一参数；所述第一参数表征所述SAR系统的天线发出的波束对应的扫描相位；基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数；所述第二参数表征功能组件对应的移相器的移相码。
所述波控单元用于基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整。
所述波束控制器在基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数时，用于：
基于所述第一参数、所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中的每个功能组件的第二参数；所述第一位置表征对应的波控单元在所述SAR系统的天线阵列中的位置。
参考图11，所述系统还包括：存储器；
所述存储器中存储有设定的延时组件的第二参数与第三参数的对应关系；所述第三参数表征所述SAR系统的天线的信号延时时间；
所述波束控制器用于基于所述第一参数、所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中每个延时组件的第二参数；基于设定的延时组件的第二参数与第三参数的对应关系，确定每个延时组件的第二参数对应的第三参数；所述第三参数表征所述SAR系统的天线的信号延时时间；基于所述第三参数、所述第一参数、所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中每个收发组件的第二参数。
所述波控单元在用于基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整时，用于：
控制所述功能组件中的移相器基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束的相位进行调整。
所述波束控制器还用于：
在第一功能组件发生故障的情况下，确定所述第一功能组件对应的开关矩阵；所述第一功能组件为所述SAR系统中的任意一个波控单元中的一个功能组件；所述开关矩阵用于控制对应的功能组件的开启和关闭；
基于所述第一功能组件对应的开关矩阵关闭所述第一功能组件。
应理解，上述实施例中各步骤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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
另外，上述实施例提供的波束控制方法与SAR系统实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
需要说明的是，本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
另外，在本申请实例中，“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种波束控制方法，其特征在于，应用于合成孔径雷达SAR系统，所述SAR系统包括至少一个波控单元；所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括至少两个功能组件；所述至少两个功能组件包括至少一个收发组件和至少一个延时组件，所述方法包括：
接收波控指令；所述波控指令至少表征所述SAR系统的天线发出的波束的方位向扫描角和距离向扫描角；
基于所述波控指令确定第一参数；所述第一参数表征所述SAR系统的天线发出的波束的扫描相位；
基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数；所述第二参数表征功能组件对应的移相器的移相码；
基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数，包括：
基于所述第一参数、所述至少一个波控单元的每个波控单元中的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中的每个功能组件的第二参数；所述第一位置表征对应的波控单元在所述SAR系统的天线阵列中的位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一参数、所述至少一个波控单元的每个波控单元中的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中的每个功能组件的第二参数，包括：
基于所述第一参数、所述至少一个波控单元的每个波控单元中的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中每个延时组件的第二参数；
基于设定的延时组件的第二参数与第三参数的对应关系，确定每个延时组件的第二参数对应的第三参数；所述第三参数表征所述SAR系统的天线的信号延时时间；
基于第三参数、所述第一参数、所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中每个收发组件的第二参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整，包括：
控制所述功能组件中的移相器基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束的相位进行调整。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在第一功能组件发生故障的情况下，确定所述第一功能组件对应的开关矩阵；所述第一功能组件为所述SAR系统中的任意一个波控单元中的一个功能组件；所述开关矩阵用于控制对应的功能组件的开启和关闭；
基于所述第一功能组件对应的开关矩阵关闭所述第一功能组件。
6.一种SAR系统，其特征在于，包括：波束控制器和至少一个波控单元；所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括至少两个功能组件；所述至少两个功能组件包括至少一个收发组件和至少一个延时组件；
所述波束控制器用于接收波控指令；所述波控指令至少表征所述SAR系统的天线发出的波束的方位向扫描角和距离向扫描角；基于所述波控指令确定第一参数；所述第一参数表征所述SAR系统的天线发出的波束对应的扫描相位；基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数；所述第二参数表征功能组件对应的移相器的移相码；
所述波控单元用于基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述波束控制器在基于所述第一参数确定所述至少两个功能组件中每个功能组件的第二参数时，用于：
基于所述第一参数、所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中的每个功能组件的第二参数；所述第一位置表征对应的波控单元在所述SAR系统的天线阵列中的位置。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：存储器；
所述存储器中存储有设定的延时组件的第二参数与第三参数的对应关系；所述第三参数表征所述SAR系统的天线的信号延时时间；
所述波束控制器用于基于所述第一参数、所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中每个延时组件的第二参数；基于设定的延时组件的第二参数与第三参数的对应关系，确定每个延时组件的第二参数对应的第三参数；所述第三参数表征所述SAR系统的天线的信号延时时间；基于所述第三参数、所述第一参数、所述至少一个波控单元中的每个波控单元包括的功能组件的数量以及所述至少一个波控单元中的每个波控单元的第一位置，确定对应的波控单元中每个收发组件的第二参数。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述波控单元在用于基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束进行调整时，用于：
控制所述功能组件中的移相器基于所述第二参数对所述SAR系统的天线发出的波束的相位进行调整。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述波束控制器还用于：
在第一功能组件发生故障的情况下，确定所述第一功能组件对应的开关矩阵；所述第一功能组件为所述SAR系统中的任意一个波控单元中的一个功能组件；所述开关矩阵用于控制对应的功能组件的开启和关闭；
基于所述第一功能组件对应的开关矩阵关闭所述第一功能组件。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114942409A (zh) * 2022-07-27 2022-08-26 中国科学院空天信息创新研究院 一种适用于全极化sar系统的波束控制装置和方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08288734A (ja) * 1995-04-12 1996-11-01 Nec Corp フェーズドアレイアンテナの性能補償方法およびフェ ーズドアレイアンテナ
CN104597433A (zh) * 2015-01-30 2015-05-06 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种相控阵天线多波束自动校准装置及其自动校准方法
CN105244623A (zh) * 2015-11-19 2016-01-13 上海无线电设备研究所 基于星载平面反射阵天线的波束控制系统
US20170077611A1 (en) * 2014-05-07 2017-03-16 Huawei Technologies Co., Ltd. Phased array calibration method and phased array calibration circuit
CN107329134A (zh) * 2017-06-29 2017-11-07 电子科技大学 一种基于阵元馈电波形控制的波控阵超宽带雷达天线阵列
CN110618399A (zh) * 2019-08-26 2019-12-27 西安空间无线电技术研究所 一种天基雷达电磁频谱环境认知系统及干扰对抗方法
CN110806578A (zh) * 2019-11-06 2020-02-18 中国科学院电子学研究所 一种波束控制方法及装置、可读存储介质

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08288734A (ja) * 1995-04-12 1996-11-01 Nec Corp フェーズドアレイアンテナの性能補償方法およびフェ ーズドアレイアンテナ
US20170077611A1 (en) * 2014-05-07 2017-03-16 Huawei Technologies Co., Ltd. Phased array calibration method and phased array calibration circuit
CN104597433A (zh) * 2015-01-30 2015-05-06 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种相控阵天线多波束自动校准装置及其自动校准方法
CN105244623A (zh) * 2015-11-19 2016-01-13 上海无线电设备研究所 基于星载平面反射阵天线的波束控制系统
CN107329134A (zh) * 2017-06-29 2017-11-07 电子科技大学 一种基于阵元馈电波形控制的波控阵超宽带雷达天线阵列
CN110618399A (zh) * 2019-08-26 2019-12-27 西安空间无线电技术研究所 一种天基雷达电磁频谱环境认知系统及干扰对抗方法
CN110806578A (zh) * 2019-11-06 2020-02-18 中国科学院电子学研究所 一种波束控制方法及装置、可读存储介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李航舰: "分布式星载SAR系统时间同步和波束同步误差分析", 雷达学报, vol. 7, no. 2 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114942409A (zh) * 2022-07-27 2022-08-26 中国科学院空天信息创新研究院 一种适用于全极化sar系统的波束控制装置和方法
CN114942409B (zh) * 2022-07-27 2022-11-04 中国科学院空天信息创新研究院 一种适用于全极化sar系统的波束控制装置和方法

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