CN113406621B - 一种相位同步方法、星载雷达及地面接收站 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种信号同步方法、星载雷达及地面接收站，应用于第一星载雷达，该方法包括：在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号；将第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号；利用第一本振频率对第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；接收地面反射的第一地面回波信号，并采集第一地面回波信号对应的第一地面回波数据；第一地面回波信号为第二星载雷达向地面发射雷达信号后反射到第一星载雷达上的信号；将第一地面回波数据与第二基准频率数据发送至地面接收站。

Description

一种相位同步方法、星载雷达及地面接收站
技术领域
本申请涉及星载雷达技术领域，尤其涉及一种相位同步方法、星载雷达及地面接收站。
背景技术
在分布式卫星雷达系统中，由于不同卫星上的雷达采用各自不同的频率源，其雷达载波之间必然存在固定频差和由相位噪声引起的时变频差，因此，在使用分布式卫星雷达系统的干涉测高功能或地面动目标检测功能时，这些固定频差和时变频差的存在会降低这些功能的测量精度。
发明内容
本申请实施例提供一种相位同步方法、星载雷达及地面接收站，能够达到消除不同卫星雷达载波之间固定频差和时变频差，进而提升分布式卫星雷达系统的测量精度。
本申请的技术方案是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种相位同步方法，其特征在于，应用于第一星载雷达，所述方法包括：
在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号；
将所述第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的第二基准频率信号；以供所述第二星载雷达利用所述第二星载雷达对应的第二本振频率对所述第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据；
利用第一本振频率对所述第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；所述第一本振频率为所述第一基准频率源产生的频率；
接收地面反射的第一地面回波信号，并采集所述第一地面回波信号对应的第一地面回波数据；所述第一地面回波信号为所述第二星载雷达向地面发射雷达信号后反射到所述第一星载雷达上的信号；
将所述第一地面回波数据与所述第二基准频率数据发送至地面接收站，以供所述地面接收站利用所述第二基准频率数据和所述第二星载雷达发送的所述第一基准频率数据对所述第一地面回波数据进行相位补偿。
在上述相位同步方法中，所述在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号之前，所述方法还包括：
采用原子钟信号和全球导航卫星系统信号对初始晶振驱动进行驯服，得到所述驯服晶振驱动；
或者，采用原子钟信号对初始晶振驱动进行驯服，得到所述驯服晶振驱动。
在上述相位同步方法中，所述采用原子钟信号和全球导航卫星系统信号对初始晶振驱动进行驯服，得到所述驯服晶振驱动，包括：
将所述原子钟信号的频率进行倍频，得到第一倍频信号；
利用所述全球导航卫星系统信号和所述第一倍频信号经频率综合得到第一参考信号；
将所述第一参考信号的频率进行倍频，得到第二倍频信号，所述第二倍频信号的频率等于第一晶振频率；所述第一晶振频率为第一星载雷达的频率；
将所述初始晶振驱动的频率锁相到所述第二倍频信号，得到所述驯服晶振驱动。
在上述相位同步方法中，所述采用原子钟信号对初始晶振驱动进行驯服，得到所述驯服晶振驱动，包括：
将所述原子钟信号的频率进行倍频，得到第三倍频信号，所述第三倍频信号的频率等于第一晶振频率；所述第一晶振频率为第一星载雷达的晶振频率；
将所述初始晶振驱动的频率锁相到所述第三倍频信号，得到所述驯服晶振驱动。
在上述相位同步方法中，所述将所述第一地面回波数据与所述第二基准频率数据发送至地面接收站，包括：
在一个脉冲周期到达时，至少将所述第一地面回波数据与所述第二基准频率数据发送至所述地面接收站。
在上述相位同步方法中，所述一个脉冲周期包括第一时间段和第二时间段，所述第一时间段先于所述第二时间段，所述将所述第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的第二基准频率信号，包括：
在所述第一时间段中，将所述第一基准频率信号发送至所述第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的所述第二基准频率信号；
相应的，所述接收地面反射的第一地面回波信号，包括：
在所述第二时间段中，接收所述地面反射的所述第一地面回波信号。
在上述相位同步方法中，所述一个脉冲周期包括第一时间段和第二时间段，所述第一时间段先于所述第二时间段，所述将所述第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的第二基准频率信号，包括：
在所述第二时间段中，将所述第一基准频率信号发送至所述第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的所述第二基准频率信号；
相应的，所述接收地面反射的第一地面回波信号，包括：
在所述第一时间段中，接收所述地面反射的所述第一地面回波信号。
在上述相位同步方法中，所述将所述第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的第二基准频率信号，包括：
采用全方向天线将所述第一基准频率信号发送至所述第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的所述第二基准频率信号。
在上述相位同步方法中，所述第一基准频率信号的频率从预设频率范围内的频率中选取；所述预设频率范围为以所述第一星载雷达接收通道的中频频率为中心的频率范围；
所述第二基准频率信号的频率从预设频率范围内的频率中选取；所述预设频率范围为以所述第二星载雷达接收通道的中频频率为中心的频率范围；
所述第一基准频率信号的频率与所述中频频率之差为第一晶振频率的整数倍，所述第二基准频率信号的频率与所述中频频率之差为所述第一晶振频率的整数倍；所述第一晶振频率为第一星载雷达的晶振频率；
所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率之差为所述第一晶振频率的整数倍。
第二方面，本申请实施例提供一种相位同步方法，其特征在于，应用于第二星载雷达，所述方法包括：
在驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到第二基准频率信号；
将所述第二基准频率信号发送至第一星载雷达，并接收所述第一星载雷达发射的第一基准频率信号；
利用第二本振频率对所述第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据，所述第二本振频率为所述第二基准频率源产生的频率；
将所述第一基准频率数据发送至地面接收站，以供所述接收站利用所述第一基准频率数据、所述第一星载雷达发送的所述第二基准频率数据和第一地面回波数据对所述第一地面回波数据进行相位补偿。
在上述相位同步方法中，所述将所述第二基准频率信号发送至第一星载雷达，并接收所述第一星载雷达发射的第一基准频率信号之前，所述方法还包括：
向地面发射雷达信号，以供第一星载雷达接收发射所述雷达信号后地面反射的第一地面回波信号，并采集所述第一地面回波信号对应的第一地面回波数据。
在上述相位同步方法中，所述将所述第一基准频率数据发送至地面接收站，包括：
在一个脉冲周期到达时，至少将所述第一基准频率数据发送至所述地面接收站。
第三方面，本申请实施例提供一种相位同步方法，其特征在于，应用于地面接收站，所述方法包括：
在接收到第二星载雷达发送的第二基准频率数据、第一地面回波数据和第一星载雷达发送的第一基准频率数据的情况下，通过对所述第一基准频率数据和所述第二基准频率数据进行计算，得到相位差；
利用所述相位差对所述第一地面回波数据进行相位补偿，得到相位补偿后的第一地面回波数据。
在上述相位同步方法中，所述通过对所述第一基准频率数据和所述第二基准频率数据进行计算，得到相位差，包括：
通过对所述第一基准频率数据和所述第二基准频率数据进行快速傅里叶变换，得到相位差。
第四方面，本申请实施例提供一种第一星载雷达，其特征在于，所述第一星载雷达包括：
发送模块，用于在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号，将所述第一基准频率信号发送至第二星载雷达，以供所述第二星载雷达利用所述第二星载雷达对应的第二本振频率对所述第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据；
接收模块，用于接收所述第二星载雷达发射的第二基准频率信号；
数据处理模块，用于利用第一本振频率对所述第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；所述第一本振频率为所述第一基准频率源产生的频率；
所述接收模块，还用于接收地面反射的第一地面回波信号，并采集所述第一地面回波信号对应的第一地面回波数据；所述第一地面回波信号为所述第二星载雷达向地面发射雷达信号后反射到所述第一星载雷达上的信号；
所述发送模块，还用于将所述第一地面回波数据与所述第二基准频率数据发送至地面接收站，以供所述地面接收站利用所述第二基准频率数据和所述第二星载雷达发送的所述第一基准频率数据对所述第一地面回波数据进行相位补偿。
第五方面，本申请实施例提供一种第二星载雷达，其特征在于，所述第二星载雷达包括：
发送模块，用于在驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到第二基准频率信号，将所述第二基准频率信号发送至第一星载雷达；
接收模块，用于接收所述第一星载雷达发射的第一基准频率信号；
数据处理模块，用于利用第二本振频率对所述第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据，所述第二本振频率为所述第二基准频率源产生的频率；
所述发送模块，还用于将所述第一基准频率数据发送至地面接收站，以供所述地面接收站利用所述第一基准频率数据、所述第一星载雷达发送的所述第二基准频率数据和第一地面回波数据对所述第一地面回波数据进行相位补偿。
第六方面，本申请实施例提供一种地面接收站，其特征在于，所述地面接收站包括：
数据处理模块，用于在接收到第二星载雷达发送的第二基准频率数据、第一地面回波数据和第一星载雷达发送的第一基准频率数据的情况下，通过对所述第一基准频率数据和所述第二基准频率数据进行计算，得到相位差；
所述数据处理模块，还用于利用所述相位差对所述第一地面回波数据进行相位补偿，得到相位补偿后的所述第一地面回波数据。
第七方面，本申请实施例提供一种第一星载雷达，其特征在于，所述第一星载雷达包括：第一处理器、第一发送器、第一接收器、第一存储器及第一通信总线；所述第一处理器执行第一存储器存储的运行程序时实现第一方面任一项所述的方法。
第八方面，本申请实施例提供一种第二星载雷达，其特征在于，所述第二星载雷达包括：第二处理器、第二发送器、第二接收器、第二存储器及第二通信总线；所述第二处理器执行第二存储器存储的运行程序时实现第二方面任一项所述的方法。
第九方面，本申请实施例提供一种地面地面接收站，其特征在于，所述地面接收站包括：第三处理器、第三接收器、第三存储器及第三通信总线；所述第三处理器执行第三存储器存储的运行程序时实现第三方面任一项所述的方法。
第十方面，本申请实施例提供一种分布式卫星星载雷达系统，所述分布式卫星星载雷达系统由如权利要求18所述的第一星载雷达、如权利要求19所述的第二星载雷达和如权利要求20所述的地面接收站组成。
本申请实施例提供了一种相位同步方法、星载雷达及地面接收站，应用于第一星载雷达，该方法包括：在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号；将第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号；利用第一本振频率对第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；接收地面反射的第一地面回波信号，并采集第一地面回波信号对应的第一地面回波数据；第一地面回波信号为第二星载雷达向地面发射雷达信号后反射到第一星载雷达上的信号；将第一地面回波数据与第二基准频率数据发送至地面接收站。采用上述实现方案，由于基准频率源是通过驯服后的驯服晶振驱动产生的，降低了第一星载雷达和第二星载雷达之间的频率偏差，进而再通过接收到的第一基准频率数据和第二基准频率数据对第一地面回波数据进行相位补偿，达到了消除第一星载雷达和第二星载雷达之间相位差，实现第一星载雷达和第二星载雷达之间相位同步，提升分布式卫星雷达系统测量精度的目的。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种相位同步方法流程图一；
图2为本申请实施例提供的一种示例性的采用原子钟信号和全球导航卫星系统信号驯服晶振驱动的原理图；
图3为本申请实施例提供的一种示例性的采用原子钟信号驯服晶振驱动的原理图；
图4为本申请实施例提供的一种示例性的脉冲周期示意图一；
图5为本申请实施例提供的一种示例性的脉冲周期示意图二；
图6为本申请实施例提供的一种示例性的第一星载雷达和第二星载雷达工作示意图；
图7为本申请实施例提供的一种相位同步方法流程图二；
图8为本申请实施例提供的一种相位同步方法流程图三；
图9为本申请实施例提供的一种第一星载雷达组成结构示意图一；
图10为本申请实施例提供的一种第一星载雷达组成结构示意图二；
图11为本申请实施例提供的一种示例性的第一星载雷达硬件原理图一；
图12为本申请实施例提供的一种示例性的第一星载雷达硬件原理图二；
图13为本申请实施例提供的一种第二星载雷达组成结构示意图一；
图14为本申请实施例提供的一种第二星载雷达组成结构示意图二；
图15为本申请实施例提供的一种地面接收站组成结构示意图一；
图16为本申请实施例提供的一种地面接收站组成结构示意图二。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关申请相关的部分。
实施例一
本申请实施例提供一种相位同步方法，应用于第一星载雷达，图1为本申请实施例提供的一种相位同步方法流程图一，如图1所示，相位同步方法可以包括：
S101、在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号。
在本申请实施例中，第一星载雷达在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号。
需要说明的是，第一基准频率源为第一星载雷达的组成部分之一，负责产生第一星载雷达需要的各种基准频率。
需要说明的是，第一基准频率源产生了需要的第一基准频率后，通过第一基准频率生成了第一基准频率对应的第一基准频率信号，作为第一相位同步信号。
在本申请实施例中，第一基准频率信号的频率从预设频率范围内的频率中选取；预设频率范围为以第一星载雷达接收通道的中频频率为中心的频率范围；第一基准频率信号的频率与中频频率之差为第一晶振频率的整数倍。
需要说明的是，第一晶振频率为第一星载雷达的晶振频率。
需要说明的是，第一星载雷达接收通道的中频频率为根据需要提前设定的固定频率。
示例性的，假设第一星载雷达接收通道的中频频率为1000兆赫兹，则以1000兆赫兹为中心的预设频率范围可以设定为800兆赫兹到1200兆赫兹，此时，第一基准频率信号的频率只能在800兆赫兹到1200兆赫兹中选取，并且假设第一晶振频率为100兆赫兹，由于第一基准频率信号的频率与1000兆赫兹之差必须是100兆赫兹的整数倍，且只能在800兆赫兹到1200兆赫兹中选取，此时，第一基准频率信号的频率可以选择的有800兆赫兹、900兆赫兹、1100兆赫兹和1200兆赫兹。具体的第一星载雷达接收通道的中频频率和第一晶振频率可根据实际情况确定，本申请实施例对此不作限定。
在本申请实施例中，在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号之前，方法还包括：采用原子钟信号和全球导航卫星系统信号对初始晶振驱动进行驯服，得到驯服晶振驱动；或者，采用原子钟信号对初始晶振驱动进行驯服，得到驯服晶振驱动。
在本申请实施例中，采用原子钟信号和全球导航卫星系统信号对初始晶振驱动进行驯服，得到驯服晶振驱动，包括：将原子钟信号的频率进行倍频，得到第一倍频信号；利用全球导航卫星系统信号和第一倍频信号经频率综合得到第一参考信号；将第一参考信号的频率进行倍频，得到第二倍频信号，第二倍频信号的频率等于第一晶振频率；将初始晶振驱动的频率锁相到第二倍频信号，得到驯服晶振驱动。
需要说明的是，全球导航卫星系统信号也是由原子钟信号生成的。
需要说明的是，原子钟信号可以是铷原子钟信号或铯原子钟信号，具体的原子钟信号可根据实际情况确定，本申请实施例对此不作限定。
在本申请实施例中，图2为一种示例性的采用原子钟信号和全球导航卫星系统信号驯服晶振驱动的原理图，如图2所示，包括了如下器件：倍频器、直接数字频率合成器、全球导航卫星系统接收机、鉴相器、滤波器和初始晶振驱动。具体实现方式如下：例如使用铷原子钟信号，由铷原子钟输出的5兆赫兹或10兆赫兹信号经过倍频器将信号倍频后作为直接数字频率合成器的参考时钟，全球导航卫星系统接收机输出频率控制字控制直接数字频率合成器的输出频率，直接数字频率合成器输出频率信号再经过倍频器将频率倍频变换到星载雷达工作时需要的晶振频率，输出至鉴相器，然后将初始晶振驱动的频率信号也输入至鉴相器，鉴相器将初始晶振驱动的频率信号锁相为星载雷达工作时需要的晶振频率，然后利用滤波器滤除不需要的频率后，得到驯服后的晶振驱动。
需要说明的是，当全球导航卫星系统接收机根据实际情况需要校准频率时，通过改变频率控制字，实现被驯服晶振频率的调整。
在本申请实施例中，采用原子钟信号对初始晶振驱动进行驯服，得到驯服晶振驱动，包括：将原子钟信号的频率进行倍频，得到第三倍频信号，第三倍频信号的频率等于第一晶振频率；将初始晶振驱动的频率锁相到第三倍频信号，得到驯服晶振驱动。
在本申请实施例中，图3为一种示例性的采用原子钟信号驯服晶振驱动的原理图，如图3所示，包括了如下器件：倍频器、鉴相器、滤波器和初始晶振驱动。具体实现方式如下：例如使用铷原子钟信号，由铷原子钟输出的5兆赫兹或10兆赫兹信号经过倍频器将信号倍频变换到星载雷达工作时需要的晶振频率，输出至鉴相器，然后将初始晶振驱动的频率信号也输入至鉴相器，鉴相器将初始晶振驱动的频率信号锁相为星载雷达工作时需要的晶振频率，然后利用滤波器滤除不需要的频率后，得到驯服后的晶振驱动。
可以理解的是，通过驯服晶振驱动后第一基准频率源和第二基准频率源的一致性较高，相对频差优于1×10-10。
S102、将第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号；以供第二星载雷达利用第二星载雷达对应的第二本振频率对第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据。
在本申请实施例中，第一星载雷达在通过第一基准频率源得到第一基准频率信号之后，将第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号；以供第二星载雷达利用第二星载雷达对应的第二本振频率对第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据。
在本申请实施例中，第二基准频率信号的频率从预设频率范围内的频率中选取；预设频率范围为以第二星载雷达接收通道的中频频率为中心的频率范围；第二基准频率信号的频率与中频频率之差为第一晶振频率的整数倍。
需要说明的是，第二基准频率信号为第一星载雷达接收到的第二星载雷达发送的第二基准频率信号。
需要说明的是，第二基准频率信号也是第二星载雷达在驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到的。
需要说明的是，第二基准频率源为第二星载雷达的组成部分之一，负责产生第二星载雷达需要的各种基准频率信号。
需要说明的是，第二晶振频率为第二星载雷达的晶振频率。
需要说明的是，第二星载雷达接收通道的中频频率为根据需要提前设定的固定频率。
示例性的，假设第二星载雷达接收通道的中频频率为1000兆赫兹，则以1000兆赫兹为中心的预设频率范围可以设定为800兆赫兹到1200兆赫兹，此时，第二基准频率信号的频率只能在800兆赫兹到1200兆赫兹中选取，并且假设第二晶振频率为100兆赫兹，由于第二基准频率信号的频率与1000兆赫兹之差必须是100兆赫兹的整数倍，且只能在800兆赫兹到1200兆赫兹中选取，此时，第二基准频率信号的频率可以选择的有800兆赫兹、900兆赫兹、1100兆赫兹和1200兆赫兹。具体的第二星载雷达接收通道的中频频率和第二晶振频率可根据实际情况确定，本申请实施例对此不作限定。
在本申请实施例中，第一基准频率信号的频率和第二基准频率信号的频率之差为第一晶振频率的整数倍，第一基准频率信号的频率和第二基准频率信号的频率不相等。
示例性的，假设第一基准频率信号的频率和第二基准频率信号的频率都可以从800兆赫兹、900兆赫兹、1100兆赫兹和1200兆赫兹中选择，但是第一基准频率信号的频率和第二基准频率信号的频率不能相同，并且必须为第一晶振频率的整数倍，此时，当第一基准频率信号的频率选择为800兆赫兹时，第二基准频率信号的频率则只能选择900兆赫兹、1100兆赫兹和1200兆赫兹中的一个，具体选择情况根据实际情况指定，本申请在此不做限定。
在本申请实施例中，第一星载雷达将第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号时，可以采用全方向天线。
需要说明的是，第一星载雷达可以采用全方向天线将第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并且第一星载雷达可以采用全方向天线接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号。
同样的，第二星载雷达可以采用全方向天线将第二基准频率信号发送至第一星载雷达，并且第二星载雷达可以采用全方向天线接收第一星载雷达发射的第一基准频率信号。
需要说明的是，全方向天线即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，并且在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，可以接收任意方向发射的信号，并且可以向任意方向发射信号。
S103、利用第一本振频率对第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；第一本振频率为第一基准频率源产生的频率。
在本申请实施例中，第一星载雷达在接收到第二星载雷达发射的第二基准频率信号之后，利用第一本振频率对第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；第一本振频率为第一基准频率源产生的频率。
在本申请实施例中，假设第二基准频率信号的频率为晶振频率Ksyn1倍，第一基准频率信号的频率为晶振频率Ksyn2倍，即第二星载雷达传给第一星载雷达的第二基准频率信号的频率为fM＝Ksyn1(f0+Δf1)，第一星载雷达传给第二星载雷达的第一基准频率信号的频率为fS＝Ksyn2(f0+Δf2)。
其中，晶振频率f0为分布式卫星系统的标称晶振频率，由于第一星载雷达和第二星载雷达在工作时，晶振频率会产生偏差，故将第二晶振频率表示为f0+Δf1，将第一晶振频率表示为f0+Δf2。
第一星载雷达在接收到第二星载雷达发射的第二基准频率信号之后，利用第一本振频率对第二基准频率信号进行解调，解调后得到的相位为：
Figure BDA0003078473140000131
同样的，第二星载雷达在接收到第一星载雷达发射的第一基准频率信号之后，利用第二本振频率对第一基准频率信号进行解调，解调后得到的相位为：
Figure BDA0003078473140000132
在上述公式中，τ为第一基准频率信号和第二基准频率信号在第一星载雷达和第二星载雷达之间传输的时间延迟，
Figure BDA0003078473140000133
与/>
Figure BDA0003078473140000134
为第二星载雷达和第一星载雷达晶振相位噪声，/>
Figure BDA0003078473140000135
与/>
Figure BDA0003078473140000136
为第二星载雷达和第一星载雷达接收第一基准频率信号和第二基准频率信号的过程中热噪声引入的相位误差，/>
Figure BDA0003078473140000137
与/>
Figure BDA0003078473140000138
为第二基准频率信号和第一基准频率信号的初相位，d为第二星载雷达和第一星载雷达之间距离，c为光速。
在本申请实施例中，第二星载雷达和第一星载雷达在每个脉冲周期内分别采集各自接收到的第一基准频率信号和第二基准频率信号，然后利用自身的本振频率进行解调后，随地面回波数据一起传至地面接收站，在地面处理时，提取出第一基准频率数据和第二基准频率数据中的相位信息，并将其转换到雷达射频载波频率上。假设雷达发射的射频信号中心频率为fc，为晶振频率的KN倍，则最终提取的用于相位补偿的相位差为：
Figure BDA0003078473140000139
在上述公式中，等号右边第一行表示第一基准频率源和第二基准频率源的频率偏差与相位噪声引起的相位差，为补偿第一星载雷达第一地面回波信号相位误差需要的成分；第二行为第二星载雷达和第一星载雷达接收第一基准频率信号和第二基准频率信号的过程中热噪声引入的相位误差，为影响相位同步性能的主要因素；第三行第二项表示第一基准频率信号和第二基准频率信号在传输过程中由于第一星载雷达和第二星载雷达的距离变化造成的相位项，由于第一基准频率源和第二基准频率源的一致性较高，相对频差优于1×10-10，且第一基准频率信号和第二基准频率信号的传输时间较短，使得该项相位可以忽略。第三行第二项其它两项为常数相位，对相位同步性能无影响。
需要说明的是，一个脉冲周期是在第一星载雷达向地面发射雷达信号时开始的。
在一种可选的实施例中，一个脉冲周期包括第一时间段和第二时间段，第一时间段先于第二时间段，将第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号，包括：在第一时间段中，将第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号；相应的，接收地面反射的第一地面回波信号，包括：在第二时间段中，接收地面反射的第一地面回波信号。
在本申请实施例中，图4为一种示例性的脉冲周期示意图一，如图4所示，基准频率信号的接收与发送在接收地面回波信号之前。
在另一种可选的实施例中，一个脉冲周期包括第一时间段和第二时间段，第一时间段先于第二时间段，将第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号，包括：在第二时间段中，将第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号；相应的，接收地面反射的第一地面回波信号，包括：在第一时间段中，接收地面反射的第一地面回波信号。
在本申请实施例中，图5为一种示例性的脉冲周期示意图二，如图5所示，接收地面回波信号在基准频率信号的接收与发送之前。
S104、接收地面反射的第一地面回波信号，并采集所述第一地面回波信号对应的第一地面回波数据；第一地面回波信号为第二星载雷达向地面发射雷达信号后反射到第一星载雷达上的信号。
在本申请实施例中，第一星载雷达接收地面反射的第一地面回波信号；第一地面回波信号为第二星载雷达向地面发射雷达信号后反射到第一星载雷达上的信号。
需要说明的是，第一星载雷达接收第一地面回波信号的时间可以在向第二星载雷达发送第一基准频率信号，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号之后，也可以在向第二星载雷达发送第一基准频率信号，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号之前。
需要说明的是，第一星载雷达接收第一地面回波信号的时间和向第二星载雷达发送第一基准频率信号，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号的时间都在第二星载雷达向地面发射雷达信号的时间之后。
需要说明的是，第一星载雷达不发射雷达信号只接收地面回波信号，而第二星载雷达不仅发射雷达信号还接收地面回波信号。
在本申请实施例中，图6为一种示例性的第一星载雷达和第二星载雷达工作示意图，如图6所示，其中，S1为第二星载雷达，S2为第一星载雷达，S3为地面，R1为第二星载雷达与地面的距离，R2为第一星载雷达与地面的距离，第二星载雷达向地面发射的雷达信号为线性调频(Linear frequency modulated，LFM)信号，可表示为：
Figure BDA0003078473140000151
其中Tp为发射脉冲宽度，fc为载波频率，kr为发射线性调频信号的调频斜率，
Figure BDA0003078473140000152
为第二星载雷达第二晶振频率相位噪声，/>
Figure BDA0003078473140000153
为第二星载雷达第二晶振频率初相，KN为载波频率fc与晶振频率f0之间的倍数。
故，第二星载雷达在接收到雷达信号反射的地面回波信号后对其解调后的相位可表示为：
Figure BDA0003078473140000161
第一星载雷达在接收到雷达信号反射的第一地面回波信号后对其解调后的相位可表示为：
Figure BDA0003078473140000162
其中，
Figure BDA0003078473140000163
为第一星载雷达第一晶振频率相位噪声，/>
Figure BDA0003078473140000164
为第一星载雷达第一晶振频率的初相。
如果不对第一星载雷达进行相位补偿，当对第一星载雷达与第二星载雷达的地面回波信号进行干涉处理后，干涉相位可表示为：
Figure BDA0003078473140000165
在上述公式中，等号后面第一行表示为由于第一星载雷达与第二星载雷达的位置几何关系造成的相位，为地面高程测量需要的相位项，第二行第一项表示第一星载雷达与第二星载雷达频率偏差造成的相位误差项，第二项表示第一星载雷达与第二星载雷达相位噪声引入的相位误差项，第三项为常数相位，对分布式卫星雷达系统的性能无影响。
基于上述分析，必须对第一星载雷达进行相位补偿，才能使用其补偿后的第一地面回波数据实现分布式卫星雷达系统的双站成像功能、干涉测高功能或地面动目标检测功能等功能。
S105、将第一地面回波数据与第二基准频率数据发送至地面接收站，以供地面接收站利用第二基准频率数据和第二星载雷达发送的第一基准频率数据对第一地面回波数据进行相位补偿。
在本申请实施例中，在接收到第一地面回波信号后，采集第一地面回波信号对应的第一地面回波数据，并将第一地面回波数据与第二基准频率数据发送至地面接收站，以供地面接收站利用第二基准频率数据和第二星载雷达发送的第一基准频率数据对第一地面回波数据进行相位补偿。
需要说明的是，采集第一地面回波信号对应的第一地面回波数据为对第一地面回波信号进行解调。
在本申请实施例中，将第一地面回波数据与第二基准频率数据发送至地面接收站，包括：在一个脉冲周期到达时，至少将第一地面回波数据与第二基准频率数据发送至地面接收站。
需要说明的是，在每个脉冲周期内，都至少需要将第一地面回波数据与第二基准频率数据发送至地面接收站。
需要说明的是，在分布式卫星系统中，为了降低输出数据率，通常对第一地面回波数据采用分块自适应量化数据压缩处理之后再输出。另外，由于基准频率信号是一种确定性信号，其分布特性与地面回波数据存在显著区别，因此基准频率信号在数据采集后不进行分块自适应量化数据压缩处理，而是直接进行数据输出。
可以理解的是，第一星载雷达在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号；将第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号；利用第一本振频率对第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；接收地面反射的第一地面回波信号，并采集第一地面回波信号对应的第一地面回波数据；第一地面回波信号为第二星载雷达向地面发射雷达信号后反射到第一星载雷达上的信号；将第一地面回波数据与第二基准频率数据发送至地面接收站。采用上述实现方案，由于基准频率源是通过驯服后的驯服晶振驱动产生的，降低了第一星载雷达和第二星载雷达之间的频率偏差，进而再通过接收到的第一基准频率数据和第二基准频率数据对第一地面回波数据进行相位补偿，达到了消除第一星载雷达和第二星载雷达之间相位差，实现第一星载雷达和第二星载雷达之间相位同步，提升分布式卫星雷达系统测量精度的目的。
本申请实施例提供一种相位同步方法，应用于第二星载雷达，图7为本申请实施例提供的一种相位同步方法流程图二，如图7所示，相位同步方法可以包括：
S201、在驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到第二基准频率信号。
在本申请实施例中，第二星载雷达在驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到第二基准频率信号。
需要说明的是，第二基准频率源为第二星载雷达的组成部分之一，负责产生第二星载雷达需要的各种基准频率。
需要说明的是，第二基准频率源产生了需要的第二基准频率后，通过第二基准频率生成了第二基准频率对应的第二基准频率信号。
在本申请实施例中，第二基准频率信号的频率从预设频率范围内的频率中选取；预设频率范围为以第二星载雷达接收通道的中频频率为中心的频率范围；第二基准频率信号的频率与中频频率之差为第一晶振频率的整数倍。
需要说明的是，具体的第二基准频率信号的频率的选取规则已在本申请实施例一中详细说明，在此不再赘述。
S202、将第二基准频率信号发送至第一星载雷达，并接收第一星载雷达发射的第一基准频率信号。
在本申请实施例中，第二星载雷达将第二基准频率信号发送至第一星载雷达，并接收第一星载雷达发射的第一基准频率信号；以供第一星载雷达利用第一星载雷达对应的第一本振频率对第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据。
需要说明的是，第二星载雷达可以采用全方向天线将第二基准频率信号发送至第一星载雷达，并且第二星载雷达可以采用全方向天线接收第一星载雷达发射的第一基准频率信号。
在本申请实施例中，将第二基准频率信号发送至第一星载雷达，并接收第一星载雷达发射的第一基准频率信号之前，方法还包括：向地面发射雷达信号，以供第一星载雷达接收发射雷达信号后地面反射的第一地面回波信号，并采集第一地面回波信号对应的第一地面回波数据。
在本申请实施例中，第二星载雷达向地面发射雷达信号，第一星载雷达接收第一地面回波信号。
需要说明的是，第一星载雷达不发射雷达信号只接收地面回波信号，而第二星载雷达不仅发射雷达信号还接收地面回波信号。
S203、利用第二本振频率对第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据，第二本振频率为所述第二基准频率源产生的频率。
在本申请实施例中，第二星载雷达在接收到第一星载雷达发射的第一基准频率信号之后，利用第二本振频率对第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据；第二本振频率为第二基准频率源产生的频率。
需要说明的是，第二星载雷达利用第二本振频率对第一基准频率信号解调的过程已在本申请实施例一中详细说明，在此不再赘述。
在本申请实施例中，第二星载雷达和第一星载雷达在每个脉冲周期内分别采集各自接收到的第一基准频率信号和第二基准频率信号，然后利用自身的本振频率进行解调后，随地面回波数据一起传至地面接收站，在地面处理时，地面接收站提取出第一基准频率数据和第二基准频率数据中的相位信息，并将其转换到雷达射频载波频率上，得到用于相位补偿的相位差。
需要说明的是，具体相位差的计算公式及过程已在本申请实施例一中详细说明，在此不再赘述。
需要说明的是，一个脉冲周期是在第一星载雷达向地面发射雷达信号时开始的。
S204、将第一基准频率数据发送至地面接收站，以供地面接收站利用第一基准频率数据、第一星载雷达发送的第二基准频率数据和第一地面回波数据对第一地面回波数据进行相位补偿。
在本申请实施例中，第二星载雷达在得到第一基准频率数据后，将第一基准频率数据发送至地面接收站，以供地面接收站利用第一基准频率数据、第一星载雷达发送的第二基准频率数据和第一地面回波数据对第一地面回波数据进行相位补偿。
需要说明的是，第一地面回波数据为第一星载雷达对第一地面回波信号进行解调后的数据。
需要说明的是，具体对第一地面回波信号进行解调的过程已在本申请实施例一中详细说明，在此不再赘述。
在本申请实施例中，将第一基准频率数据发送至地面接收站，包括：在一个脉冲周期到达时，至少将第一基准频率数据发送至地面接收站。
需要说明的是，在每个脉冲周期内，都至少需要将第一基准频率数据发送至地面接收站。
可以理解的是，第二星载雷达在驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到第二基准频率信号；将第二基准频率信号发送至第一星载雷达，并接收第一星载雷达发射的第一基准频率信号；利用第二本振频率对第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据，将第一基准频率数据发送至地面接收站。采用上述实现方案，由于基准频率源是通过驯服后的驯服晶振驱动产生的，降低了第一星载雷达和第二星载雷达之间的频率偏差，进而再通过接收到的第一基准频率数据和第二基准频率数据对第一地面回波数据进行相位补偿，达到了消除第一星载雷达和第二星载雷达之间相位差，实现第一星载雷达和第二星载雷达之间相位同步，提升分布式卫星雷达系统测量精度的目的。
本申请实施例提供一种相位同步方法，应用于地面接收站，图8为本申请实施例提供的一种相位同步方法流程图三，如图8所示，相位同步方法可以包括：
S301、在接收到第二星载雷达发送的第二基准频率数据、第一地面回波数据和第一星载雷达发送的第一基准频率数据的情况下，通过对第一基准频率数据和第二基准频率数据进行计算，得到相位差。
在本申请实施例中，地面接收站在接收到第二星载雷达发送的第二基准频率数据、第一地面回波数据和第一星载雷达发送的第一基准频率数据的情况下，通过对第一基准频率数据和第二基准频率数据进行计算，得到相位差。
需要说明的是，在第一时间段和第二时间段开始时，都会输出一帧雷达数据，包括辅助数据和采样数据，辅助数据中包含数据类型标志，表示该帧数据是基准频率数据还是地面回波数据。并且根据数据类型标志可以把第一星载雷达和第二星载雷达的基准频率数据分离出来。
在本申请实施例中，地面接收站在获得第一基准频率数据和第二基准频率数据后通过对第一基准频率数据和第二基准频率数据进行快速傅里叶变换，得到相位差。
在本申请实施例中，通过对第一基准频率数据和第二基准频率数据进行快速傅里叶变换，寻找快速傅里叶变换后的峰值点，然后逐帧计算峰值点相位，作为基准频率数据的相位历程，其中第一基准频率数据的相位历程对应于本申请实施例一中公式(2)中的
Figure BDA0003078473140000211
第二基准频率数据的相位历程对应于本申请实施例一中公式(1)中的/>
Figure BDA0003078473140000212
得到
Figure BDA0003078473140000213
和/>
Figure BDA0003078473140000214
后，通过本申请实施例一中的公式(3)计算相位差，得到第一地面回波数据对应的相位差。
S302、利用相位差对第一地面回波数据进行相位补偿，得到相位补偿后的第一地面回波数据。
在本申请实施例中，地面接收站在得到相位差后，利用相位差对第一地面回波数据进行相位补偿，得到相位补偿后的第一地面回波数据。
在本申请实施例中，地面接收站在得到相位差后，利用相位差对同一脉冲周期内的第一星载雷达的第一地面回波数据进行相位补偿，实现相位同步。
可以理解的是，经过以上相位同步补偿后，完成了相位同步处理流程，之后第一星载雷达和第二星载雷达的回波数据可以进行后续的成像和干涉处理。
可以理解的是，地面接收站在接收到第二星载雷达发送的第二基准频率数据、第一地面回波数据和第一星载雷达发送的第一基准频率数据的情况下，通过对第一基准频率数据和第二基准频率数据进行计算，得到相位差；利用相位差对第一地面回波数据进行相位补偿，得到相位补偿后的第一地面回波数据。采用上述实现方案，由于基准频率源是通过驯服后的驯服晶振驱动产生的，降低了第一星载雷达和第二星载雷达之间的频率偏差，进而再通过接收到的第一基准频率数据和第二基准频率数据对第一地面回波数据进行相位补偿，达到了消除第一星载雷达和第二星载雷达之间相位差，实现第一星载雷达和第二星载雷达之间相位同步，提升分布式卫星雷达系统测量精度的目的。
实施例二
基于实施例一同一发明构思，本申请实施例提供了一种第一星载雷达1，对应于一种应用于第一星载雷达中的相位同步方法；图9为本申请实施例提供的一种第一星载雷达的组成结构示意图一，如图9所示，该第一星载雷达1可以包括：
发送模块11，用于在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号，将所述第一基准频率信号发送至第二星载雷达，以供所述第二星载雷达利用所述第二星载雷达对应的第二晶振频率对所述第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据；
接收模块12，用于接收所述第二星载雷达发射的第二基准频率信号；
数据处理模块13，用于利用第一本振频率对所述第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；所述第一本振频率为所述第一基准频率源产生的频率；
所述接收模块12，还用于接收地面反射的第一地面回波信号，并采集所述第一地面回波信号对应的第一地面回波数据；所述第一地面回波信号为所述第二星载雷达向地面发射雷达信号后反射到所述第一星载雷达上的信号；
所述发送模块11，还用于将所述第一地面回波数据与所述第二基准频率数据发送至地面接收站，以供所述地面接收站利用所述第二基准频率数据和所述第二星载雷达发送的所述第一基准频率数据对所述第一地面回波数据进行相位补偿。
相应的，
所述数据处理模块13，还用于采用原子钟信号和全球导航卫星系统信号对初始晶振驱动进行驯服，得到所述驯服晶振驱动；或者，采用原子钟信号对初始晶振驱动进行驯服，得到所述驯服晶振驱动。
相应的，
所述数据处理模块13，还用于将所述原子钟信号的频率进行倍频，得到第一倍频信号；
所述数据处理模块13，还用于利用所述全球导航卫星系统信号和所述第一倍频信号经频率综合得到第一参考信号；
所述数据处理模块13，还用于将所述第一参考信号的频率进行倍频，得到第二倍频信号，所述第二倍频信号的频率等于第一晶振频率；所述第一晶振频率为第一星载雷达的晶振频率；
所述数据处理模块13，还用于将所述初始晶振驱动的频率锁相到所述第二倍频信号，得到所述驯服晶振驱动。
相应的，
所述数据处理模块13，还用于将所述原子钟信号的频率进行倍频，得到第三倍频信号，所述第三倍频信号的频率等于第一晶振频率；所述第一晶振频率为第一星载雷达的晶振频率；
所述数据处理模块13，还用于将所述初始晶振驱动的频率锁相到所述第三倍频信号，得到所述驯服晶振驱动。
相应的，
所述发送模块11，还用于在一个脉冲周期到达时，至少将所述第一地面回波数据与所述第二基准频率数据发送至所述地面接收站。
相应的，
所述发送模块11，还用于在所述第一时间段中，将所述第一基准频率信号发送至所述第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的所述第二基准频率信号；
所述接收模块12，还用于在所述第二时间段中，接收所述地面反射的所述第一地面回波信号。
相应的，
所述发送模块11，还用于在所述第二时间段中，将所述第一基准频率信号发送至所述第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的所述第二基准频率信号；
所述接收模块12，还用于在所述第一时间段中，接收所述地面反射的所述第一地面回波信号。
相应的，
所述接收模块12，还用于采用全方向天线将所述第一基准频率信号发送至所述第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的所述第二基准频率信号。
可以理解的是，第一星载雷达在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号；将第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收第二星载雷达发射的第二基准频率信号；利用第一本振频率对第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；接收地面反射的第一地面回波信号，并采集第一地面回波信号对应的第一地面回波数据；第一地面回波信号为第二星载雷达向地面发射雷达信号后反射到第一星载雷达上的信号；将第一地面回波数据与第二基准频率数据发送至地面接收站。采用上述实现方案，由于基准频率源是通过驯服后的驯服晶振驱动产生的，降低了第一星载雷达和第二星载雷达之间的频率偏差，进而再通过接收到的第一基准频率数据和第二基准频率数据对第一地面回波数据进行相位补偿，达到了消除第一星载雷达和第二星载雷达之间相位差，实现第一星载雷达和第二星载雷达之间相位同步，提升分布式卫星雷达系统测量精度的目的。
图10为本申请实施例提供的一种第一星载雷达1的组成结构示意图二，在实际应用中，基于上述实施例的同一公开构思下，如图10所示，本实施例的第一星载雷达1包括：第一发送器14、第一接收器15、第一处理器16、第一存储器17及第一通信总线18。
在具体的实施例的过程中，上述数据处理模块13可由位于第一星载雷达1上的第一处理器16实现，上述发送模块11可由位于第一星载雷达1上的第一发送器14实现，上述接收模块12可由位于第一星载雷达1上的第一接收器15实现，上述第一处理器16可以为专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)、数字信号处理装置(DSPD，Digital Signal ProcessingDevice)、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)、CPU、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现上述处理器功能的电子器件还可以为其它，本实施例不作具体限定。
在本申请实施例中，上述第一通信总线18用于第一处理器16、第一发送器14、第一接收器15、第一存储器17；上述第一发送器14，上述第一处理器16执行第一存储器17中存储的运行程序。
在本申请实施例中，提供了一种示例性的第一星载雷达硬件原理图一，如图11所示，其中包括了如下器件：调频信号源、功率放大器、天线、监控定时器、基准频率源、同步信号放大器、全球导航卫星系统接收机及驯服晶振、数据形成器和雷达接收机。具体实现方式如下：全球导航卫星系统接收机及驯服晶振驱动基准频率源产生星载雷达需要的各种基准频率信号，基准频率源产生基准频率信号后经过同步信号放大器中的放大器和环形器后，经过同步天线发射至另一星载雷达，而此星载雷达在接收另一星载雷达发射的基准频率信号时有两种方案，一种为星载雷达在接收信号时采用中频采样方案，另一种为星载雷达在接收信号时采用视频采样方案。而图11中则是采用的方案一，下图12中则采用的是方案二，当星载雷达在接收信号时采用中频采样方案时，雷达接收机输出中频信号，当同步天线接收到另一星载雷达发射的基准频率信号后，经过信号放大器内的环形器和低噪声放大后，在通道切换定时信号控制下输出至数据形成器进行采样量化，通道切换定时信号是通过监控定时器输出的，经数据形成器打包后送给卫星的数据传输设备传输至地面接收站。
在本申请实施例中，提供了另一种示例性的第一星载雷达硬件原理图二，如图12所示，其中包括了如下器件：调频信号源、功率放大器、天线、监控定时器、基准频率源、同步信号放大器、全球导航卫星系统接收机及驯服晶振、数据形成器和雷达接收机。具体实现方式如下：全球导航卫星系统及驯服晶振驱动基准频率源产生星载雷达需要的各种基准频率信号，基准频率源产生基准频率信号后经过同步信号放大器中的放大器和环形器后，经过同步天线发射至另一星载雷达，当星载雷达在接收基准频率信号时采用视频样方案时，选通开关的另一路输入为接收的基准频率信号，在基准频率信号传输时间段内，通道切换定时信号控制选通开关切换到相位同步信号端，雷达接收机将射频接收信号下变频到中频后输出经过选通开关后再进行后续的正交解调，在通道切换定时信号控制下输出至数据形成器进行采样量化，通道切换定时信号是通过监控定时器输出的，经数据形成器打包后送给卫星的数据传输设备传输至地面接收站。
基于实施例一同一发明构思，本申请实施例提供了一种第二星载雷达2，对应于一种应用于第二星载雷达中的相位同步方法；图13为本申请实施例提供的一种第二星载雷达的组成结构示意图一，如图13所示，该第二星载雷达2可以包括：
发送模块21，用于在驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到第二基准频率信号，将所述第二基准频率信号发送至第一星载雷达；
接收模块22，用于接收所述第一星载雷达发射的第一基准频率信号；
数据处理模块23，用于利用第二本振频率对所述第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据，所述第二本振频率为所述第二基准频率源产生的频率；
所述发送模块21，还用于将所述第一基准频率数据发送至地面接收站，以供所述地面接收站利用所述第一基准频率数据、所述第一星载雷达发送的所述第二基准频率数据和第一地面回波数据对所述第一地面回波数据进行相位补偿。
在本申请的一些实施例中，所述第二星载雷达还包括发射模块24；
所述发射模块24，用于向地面发射雷达信号，以供第一星载雷达接收发射所述雷达信号后地面反射的第一地面回波信号，并采集所述第一地面回波信号对应的第一地面回波数据。
相应的，
所述发送模块21，还用于在一个脉冲周期到达时，至少将所述第一基准频率数据发送至所述地面接收站。
可以理解的是，第二星载雷达在驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到第二基准频率信号；将第二基准频率信号发送至第一星载雷达，并接收第一星载雷达发射的第一基准频率信号；利用第二本振频率对第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据，将第一基准频率数据发送至地面接收站。采用上述实现方案，由于基准频率源是通过驯服后的驯服晶振驱动产生的，降低了第一星载雷达和第二星载雷达之间的频率偏差，进而再通过接收到的第一基准频率数据和第二基准频率数据对第一地面回波数据进行相位补偿，达到了消除第一星载雷达和第二星载雷达之间相位差，实现第一星载雷达和第二星载雷达之间相位同步，提升分布式卫星雷达系统测量精度的目的。
图14为本申请实施例提供的一种第二星载雷达2的组成结构示意图二，在实际应用中，基于上述实施例的同一公开构思下，如图14所示，本实施例的第二星载雷达2包括：第二发送器24、第二接收器25、第二处理器26、第二存储器27及第二通信总线28。
在具体的实施例的过程中，上述数据处理模块23可由位于第二星载雷达2上的第二处理器26实现，上述发送模块21可由位于第二星载雷达2上的第二发送器24实现，上述接收模块22可由位于第二星载雷达2上的第二接收器25实现，上述第二处理器26可以为专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)、数字信号处理装置(DSPD，Digital Signal ProcessingDevice)、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)、CPU、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现上述处理器功能的电子器件还可以为其它，本实施例不作具体限定。
在本申请实施例中，上述第二通信总线28用于第二处理器26、第二发送器24、第二接收器25、第二存储器27；上述第二发送器24，上述第二处理器26执行第二存储器27中存储的运行程序。
基于实施例一同一发明构思，本申请实施例提供了一种地面接收站3，对应于一种应用于地面接收站中的相位同步方法；图15为本申请实施例提供的一种地面接收站的组成结构示意图一，如图15所示，该地面接收站3可以包括：
数据处理模块31，用于在接收到第二星载雷达发送的第二基准频率数据、第一地面回波数据和第一星载雷达发送的第一基准频率数据的情况下，通过对所述第一基准频率数据和所述第二基准频率数据进行计算，得到相位差；
所述数据处理模块31，还用于利用所述相位差对所述第一地面回波数据进行相位补偿，得到相位补偿后的所述第一地面回波数据。
在本申请的一些实施例中，所述地面接收站还包括接收模块32；
所述接收模块32，用于接收第二星载雷达发送的第二基准频率数据、第一地面回波数据和第一星载雷达发送的第一基准频率数据。
相应的，
所述数据处理模块31，还用于通过对所述第一基准频率数据和所述第二基准频率数据进行快速傅里叶变换，得到所述相位差。
可以理解的是，地面接收站在接收到第二星载雷达发送的第二基准频率数据、第一地面回波数据和第一星载雷达发送的第一基准频率数据的情况下，通过对第一基准频率数据和第二基准频率数据进行计算，得到相位差；利用相位差对第一地面回波数据进行相位补偿，得到相位补偿后的第一地面回波数据。采用上述实现方案，由于基准频率源是通过驯服后的驯服晶振驱动产生的，降低了第一星载雷达和第二星载雷达之间的频率偏差，进而再通过接收到的第一基准频率数据和第二基准频率数据对第一地面回波数据进行相位补偿，达到了消除第一星载雷达和第二星载雷达之间相位差，实现第一星载雷达和第二星载雷达之间相位同步，提升分布式卫星雷达系统测量精度的目的。
图16为本申请实施例提供的一种地面接收站3的组成结构示意图二，在实际应用中，基于上述实施例的同一公开构思下，如图16所示，本实施例的地面接收站3包括：第三接收器33、第三处理器34、第三存储器35及第三通信总线36。
在具体的实施例的过程中，上述数据处理模块31可由位于地面接收站3上的第三处理器34实现，上述接收模块32可由位于地面接收站3上的第三接收器33实现，上述第三处理器34可以为专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)、数字信号处理装置(DSPD，Digital SignalProcessing Device)、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)、CPU、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现上述处理器功能的电子器件还可以为其它，本实施例不作具体限定。
在本申请实施例中，上述第三通信总线36用于第三处理器34、第三接收器33、第三存储器35；上述第三处理器34执行第三存储器35中存储的运行程序。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台图像显示设备(可以是计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述的方法。
以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims (21)

1.一种信号同步方法，其特征在于，应用于第一星载雷达，所述方法包括：
在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号；
将所述第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的第二基准频率信号；以供所述第二星载雷达利用所述第二星载雷达对应的第二本振频率对所述第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据；所述第二基准频率信号为所述第二星载雷达在所述驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到的；所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率之差为第一晶振频率的整数倍；所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率不相等；所述第一晶振频率为所述第一星载雷达的晶振频率；
利用第一本振频率对所述第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；所述第一本振频率为所述第一基准频率源产生的频率；
接收地面反射的第一地面回波信号，并采集所述第一地面回波信号对应的第一地面回波数据；所述第一地面回波信号为所述第二星载雷达向地面发射雷达信号后反射到所述第一星载雷达上的信号；
将所述第一地面回波数据与所述第二基准频率数据发送至地面接收站，以供所述地面接收站利用所述第二基准频率数据和所述第二星载雷达发送的所述第一基准频率数据对所述第一地面回波数据进行相位补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号之前，所述方法还包括：
采用原子钟信号和全球导航卫星系统信号对初始晶振驱动进行驯服，得到所述驯服晶振驱动；
或者，采用原子钟信号对初始晶振驱动进行驯服，得到所述驯服晶振驱动。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用原子钟信号和全球导航卫星系统信号对初始晶振驱动进行驯服，得到所述驯服晶振驱动，包括：
将所述原子钟信号的频率进行倍频，得到第一倍频信号；
利用所述全球导航卫星系统信号和所述第一倍频信号经频率综合得到第一参考信号；
将所述第一参考信号的频率进行倍频，得到第二倍频信号，所述第二倍频信号的频率等于第一晶振频率；所述第一晶振频率为所述第一星载雷达的晶振频率；
将所述初始晶振驱动的频率锁相到所述第二倍频信号，得到所述驯服晶振驱动。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用原子钟信号对初始晶振驱动进行驯服，得到所述驯服晶振驱动，包括：
将所述原子钟信号的频率进行倍频，得到第三倍频信号，所述第三倍频信号的频率等于第一晶振频率；所述第一晶振频率为所述第一星载雷达的晶振频率；
将所述初始晶振驱动的频率锁相到所述第三倍频信号，得到所述驯服晶振驱动。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一地面回波数据与所述第二基准频率数据发送至地面接收站，包括：
在一个脉冲周期到达时，至少将所述第一地面回波数据与所述第二基准频率数据发送至所述地面接收站。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一个脉冲周期包括第一时间段和第二时间段，所述第一时间段先于所述第二时间段，所述将所述第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的第二基准频率信号，包括：
在所述第一时间段中，将所述第一基准频率信号发送至所述第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的所述第二基准频率信号；
相应的，所述接收地面反射的第一地面回波信号，包括：
在所述第二时间段中，接收所述地面反射的所述第一地面回波信号。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一个脉冲周期包括第一时间段和第二时间段，所述第一时间段先于所述第二时间段，所述将所述第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的第二基准频率信号，包括：
在所述第二时间段中，将所述第一基准频率信号发送至所述第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的所述第二基准频率信号；
相应的，所述接收地面反射的第一地面回波信号，包括：
在所述第一时间段中，接收所述地面反射的所述第一地面回波信号。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一基准频率信号发送至第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的第二基准频率信号，包括：
采用全方向天线将所述第一基准频率信号发送至所述第二星载雷达，并接收所述第二星载雷达发射的所述第二基准频率信号。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一基准频率信号的频率从预设频率范围内的频率中选取；所述预设频率范围为以所述第一星载雷达接收通道的中频频率为中心的频率范围；
所述第二基准频率信号的频率从预设频率范围内的频率中选取；所述预设频率范围为以所述第二星载雷达接收通道的中频频率为中心的频率范围；
所述第一基准频率信号的频率与所述中频频率之差为第一晶振频率的整数倍，所述第二基准频率信号的频率与所述中频频率之差为所述第一晶振频率的整数倍；所述第一晶振频率为第一星载雷达的晶振频率；
所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率之差为所述第一晶振频率的整数倍，所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率不相等。
10.一种信号同步方法，其特征在于，应用于第二星载雷达，所述方法包括：
在驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到第二基准频率信号；
将所述第二基准频率信号发送至第一星载雷达，并接收所述第一星载雷达发射的第一基准频率信号，以供所述第一星载雷达利用所述第一星载雷达对应的第一本振频率对所述第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；所述第一基准频率信号为所述第一星载雷达在所述驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到的；所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率之差为第一晶振频率的整数倍；所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率不相等；所述第一晶振频率为所述第一星载雷达的晶振频率；
利用第二本振频率对所述第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据，所述第二本振频率为所述第二基准频率源产生的频率；
将所述第一基准频率数据发送至地面接收站，以供所述地面接收站利用所述第一基准频率数据、所述第一星载雷达发送的所述第二基准频率数据和第一地面回波数据对所述第一地面回波数据进行相位补偿。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述将所述第二基准频率信号发送至第一星载雷达，并接收所述第一星载雷达发射的第一基准频率信号之前，所述方法还包括：
向地面发射雷达信号，以供第一星载雷达接收发射所述雷达信号后地面反射的第一地面回波信号，并采集所述第一地面回波信号对应的第一地面回波数据。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述将所述第一基准频率数据发送至地面接收站，包括：
在一个脉冲周期到达时，至少将所述第一基准频率数据发送至所述地面接收站。
13.一种信号同步方法，其特征在于，应用于地面接收站，所述方法包括：
在接收到第二星载雷达发送的第一基准频率数据、第一地面回波数据和第一星载雷达发送的第二基准频率数据的情况下，通过对所述第一基准频率数据和所述第二基准频率数据进行计算，得到相位差；所述第二基准频率数据为所述第一星载雷达利用所述第一星载雷达对应的第一本振频率对第二基准频率信号进行处理所得到的；所述第一基准频率数据为所述第二星载雷达利用所述第二星载雷达对应的第二本振频率对第一基准频率信号进行处理所得到的；所述第一基准频率信号为所述第一星载雷达在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到的；所述第二基准频率信号为所述第二星载雷达在驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到的；所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率之差为第一晶振频率的整数倍；所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率不相等；所述第一晶振频率为所述第一星载雷达的晶振频率；
利用所述相位差对所述第一地面回波数据进行相位补偿，得到相位补偿后的第一地面回波数据。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述通过对所述第一基准频率数据和所述第二基准频率数据进行计算，得到相位差，包括：
通过对所述第一基准频率数据和所述第二基准频率数据进行快速傅里叶变换，得到所述相位差。
15.一种第一星载雷达，其特征在于，所述第一星载雷达包括：
发送模块，用于在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到第一基准频率信号，将所述第一基准频率信号发送至第二星载雷达，以供所述第二星载雷达利用所述第二星载雷达对应的第二本振频率对所述第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据；第二基准频率信号为所述第二星载雷达在所述驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到的；所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率之差为第一晶振频率的整数倍；所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率不相等；所述第一晶振频率为所述第一星载雷达的晶振频率；
接收模块，用于接收所述第二星载雷达发射的第二基准频率信号；
数据处理模块，用于利用第一本振频率对所述第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；所述第一本振频率为所述第一基准频率源产生的频率；
所述接收模块，还用于接收地面反射的第一地面回波信号，并采集所述第一地面回波信号对应的第一地面回波数据；所述第一地面回波信号为所述第二星载雷达向地面发射雷达信号后反射到所述第一星载雷达上的信号；
所述发送模块，还用于将所述第一地面回波数据与所述第二基准频率数据发送至地面接收站，以供所述地面接收站利用所述第二基准频率数据和所述第二星载雷达发送的所述第一基准频率数据对所述第一地面回波数据进行相位补偿。
16.一种第二星载雷达，其特征在于，所述第二星载雷达包括：
发送模块，用于在驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到第二基准频率信号，将所述第二基准频率信号发送至第一星载雷达，以供所述第一星载雷达利用所述第一星载雷达对应的第一本振频率对所述第二基准频率信号进行处理，得到第二基准频率数据；第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率之差为第一晶振频率的整数倍；所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率不相等；所述第一晶振频率为所述第一星载雷达的晶振频率；
接收模块，用于接收所述第一星载雷达发射的第一基准频率信号；所述第一基准频率信号为所述第一星载雷达在所述驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到的；
数据处理模块，用于利用第二本振频率对所述第一基准频率信号进行处理，得到第一基准频率数据，所述第二本振频率为所述第二基准频率源产生的频率；
所述发送模块，还用于将所述第一基准频率数据发送至地面接收站，以供所述地面接收站利用所述第一基准频率数据、所述第一星载雷达发送的所述第二基准频率数据和第一地面回波数据对所述第一地面回波数据进行相位补偿。
17.一种地面接收站，其特征在于，所述地面接收站包括：
数据处理模块，用于在接收到第一星载雷达发送的第二基准频率数据、第一地面回波数据和第二星载雷达发送的第一基准频率数据的情况下，通过对所述第一基准频率数据和所述第二基准频率数据进行计算，得到相位差；所述第二基准频率数据为所述第一星载雷达利用所述第一星载雷达对应的第一本振频率对第二基准频率信号进行处理所得到的；所述第一基准频率数据为所述第二星载雷达利用所述第二星载雷达对应的第二本振频率对第一基准频率信号进行处理所得到的；所述第一基准频率信号为所述第一星载雷达在驯服晶振驱动下，通过第一基准频率源得到的；所述第二基准频率信号为所述第二星载雷达在驯服晶振驱动下，通过第二基准频率源得到的；所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率之差为第一晶振频率的整数倍；所述第一基准频率信号的频率和所述第二基准频率信号的频率不相等；所述第一晶振频率为所述第一星载雷达的晶振频率；
所述数据处理模块，还用于利用所述相位差对所述第一地面回波数据进行相位补偿，得到相位补偿后的所述第一地面回波数据。
18.一种第一星载雷达，其特征在于，所述第一星载雷达包括：第一处理器、第一发送器、第一接收器、第一存储器及第一通信总线；所述第一处理器执行第一存储器存储的运行程序时实现如权利要求1-9任一项所述的方法。
19.一种第二星载雷达，其特征在于，所述第二星载雷达包括：第二处理器、第二发送器、第二接收器、第二存储器及第二通信总线；所述第二处理器执行第二存储器存储的运行程序时实现如权利要求10-12任一项所述的方法。
20.一种地面接收站，其特征在于，所述地面接收站包括：第三处理器、第三接收器、第三存储器及第三通信总线；所述第三处理器执行第三存储器存储的运行程序时实现如权利要求13-14任一项所述的方法。
21.一种分布式卫星星载雷达系统，所述分布式卫星星载雷达系统由如权利要求18所述的第一星载雷达、如权利要求19所述的第二星载雷达和如权利要求20所述的地面接收站组成。
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