CN114624656A - 星载多基线双波段雷达系统及其空间目标探测方法 - Google Patents

星载多基线双波段雷达系统及其空间目标探测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114624656A
CN114624656A CN202210219484.3A CN202210219484A CN114624656A CN 114624656 A CN114624656 A CN 114624656A CN 202210219484 A CN202210219484 A CN 202210219484A CN 114624656 A CN114624656 A CN 114624656A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
band
array radar
information
receiving
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.)
Granted
Application number
CN202210219484.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114624656B (zh
Inventor
刘新
夏正欢
赵志龙
张涛
张瑶
张闯
高文宁
梁银川
易春宏
金世超
岳富占
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.)
Beijing Institute of Satellite Information Engineering
Original Assignee
Beijing Institute of Satellite Information Engineering
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 Beijing Institute of Satellite Information Engineering filed Critical Beijing Institute of Satellite Information Engineering
Priority to CN202210219484.3A priority Critical patent/CN114624656B/zh
Publication of CN114624656A publication Critical patent/CN114624656A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114624656B publication Critical patent/CN114624656B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • 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
    • 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
    • G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/72—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar
    • G01S13/723—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar by using numerical data
    • G01S13/726—Multiple target tracking
    • 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
    • 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
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • G01S7/354—Extracting wanted echo-signals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Abstract

本发明涉及一种星载多基线双波段雷达系统及其空间目标探测方法，系统包括：S波段雷达发射宽波束信号和接收目标回波信号，实现大范围空间目标搜索，得到空间目标信息；目标搜索处理子系统处理S波段雷达的回波信号，实现大范围空间目标的检测，获得目标粗略位置和速度；Ka波段雷达根据空间目标信息，接收不同探测区域的目标回波信号并对目标进行批量跟踪，或对同一探测区域的目标进行干涉测量；S波段雷达与Ka波段雷达共孔径；目标跟踪与干涉测量子系统根据Ka波段雷达不同工作模式，对多个探测区域目标进行持续跟踪，得到目标实时轨迹信息，或对同一探测区域目标进行干涉测量，得到目标位置信息。可实现空间批量目标的高精度定位与跟踪。

Description

星载多基线双波段雷达系统及其空间目标探测方法
技术领域
本发明涉及星载雷达探测技术领域，尤其涉及一种星载多基线双波段雷达系统及其空间目标探测方法。
背景技术
高价值在轨飞行器对空间目标的大范围探测与跟踪需求日益迫切，我国主要靠光学相机对空间目标进行侦察与确认，但其存在逆光探测盲区的问题，微波雷达可有效解决此问题，实现空间目标全天时全天候的预警监视。空间目标的探测雷达绝大部分采用传统的单站多普勒技术，该技术也较为成熟，但单站雷达受工作体制限制，面对空间分布广泛的弱小空间目标，难以通过提高功率孔径增益积来实现目标的远距离大范围搜索与跟踪。
因此，亟待探索双波段雷达系统来解决上述问题。利用低频段雷达对目标进行大范围搜索，利用高频段雷达对目标进行持续跟踪，以降低雷达系统多维资源的冲突与优化配置。双波段雷达已在我国055型驱逐舰、美国阿利伯克级驱逐舰等平台得到充分验证，大幅度提升复杂多目标场景下的大范围搜索与多目标持续跟踪等能力。另一方面可以采用高频段雷达进行多基线干涉定位，实现对于空间目标的高精度定位跟踪。
但是，对于微波雷达，需要足够大的天线口径来保证增益，双波段的引入意味着更大的载荷重量。如果简单的将多个天线拼凑在一起，天线的整体体积过大，系统平台可能无法安装。因此，基于共孔径设计的多波段星载微波雷达，将是未来重要的发展趋势之一。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种星载多基线双波段雷达系统及其空间目标探测方法，可解决大范围搜索和批量目标跟踪等多任务之间的资源冲突，同时可实现空间批量目标的高精度定位与跟踪。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
本发明提供一种星载多基线双波段雷达系统，包括：S波段数字阵列雷达、目标搜索处理子系统、Ka波段相控阵雷达和目标跟踪与干涉测量子系统，
所述S波段数字阵列雷达，用于发射宽波束信号和接收目标回波信号，实现大范围空间目标搜索，得到空间目标信息；
所述目标搜索处理子系统，用于处理所述S波段数字阵列雷达的回波信号，实现大范围空间目标的搜索和检测，获得粗略的目标位置和速度信息；
所述Ka波段相控阵雷达，用于根据所述S波段数字阵列雷达输出的空间目标信息，接收不同探测区域的目标回波信号并对目标进行批量跟踪，或对同一探测区域的目标进行干涉测量，获得高精度的目标位置信息；所述S波段数字阵列雷达与所述Ka波段相控阵雷达构成S/Ka双波段共孔径雷达系统；
所述目标跟踪与干涉测量子系统，用于根据所述Ka波段相控阵雷达不同的工作模式，同时对多个探测区域的目标进行持续跟踪，得到目标的实时轨迹信息，或对同一探测区域的目标进行干涉测量，得到目标的精确位置信息。
根据本发明的一个方面，所述S波段数字阵列雷达采用全数字阵列体制，包含P个天线单元模块，每个天线单元模块均发射宽波束信号并接收目标回波信号，实现P组波束的收发，并且各组波束之间的信号相互正交。
根据本发明的一个方面，所述目标搜索处理子系统用于处理所述S波段数字阵列雷达的P路回波信号，包括：数字波束合成处理模块、长时间相参处理模块和目标检测模块，
所述数字波束合成处理模块，用于对P路回波信号进行空域数字波束合成，实现高增益窄波束对观测区域的扫描；
所述长时间相参处理模块，用于对合成后的回波信号在时间维上进行积累，提高目标的回波信噪比；
所述目标检测模块，用于对所述长时间相参处理模块输出的信号进行目标检测，提取目标的位置、速度信息，并传递给Ka波段相控阵雷达。
根据本发明的一个方面，所述Ka波段相控阵雷达包含一个发射天线和三个接收天线，所述三个接收天线分别构成两条用于对目标进行干涉测量的正交基线。
根据本发明的一个方面，所述目标跟踪与干涉测量子系统包括：批量目标跟踪模块和多基线干涉测量模块，
所述批量目标跟踪模块，用于对三个接收天线的回波信号进行目标提取和跟踪，实现多个探测区域的批量目标跟踪；
所述多基线干涉测量模块，用于利用两条正交基线对三个接收天线处理后的回波信号，提取目标的方位向信息和俯仰向信息，得到目标的三维位置信息。
根据本发明的一个方面，所述S波段数字阵列雷达的天线与所述Ka 波段相控阵雷达的天线采用嵌套共孔径的方式和稀疏孔径优化技术，形成 S/Ka双波段共孔径天线，所述S/Ka双波段共孔径天线采用方形微带贴片作辐射单元，划分多个固定方向的栅格。
本发明还提供一种利用上述星载多基线双波段雷达系统实现的空间目标探测方法，包括：
S1.利用所述S波段数字阵列雷达发射P路宽波束信号和接收P路目标回波信号，对空间目标进行大范围搜索，得到空间目标信息；
S2.利用所述目标搜索处理子系统处理所述S波段数字阵列雷达的回波信号，实现大范围空间目标的搜索和检测，获得粗略的目标位置和速度信息；
S3.利用所述Ka波段相控阵雷达根据所述S波段数字阵列雷达输出的空间目标信息，接收不同探测区域的目标回波信号并对目标进行批量跟踪，或对同一探测区域的目标进行干涉测量；
S4.利用所述目标跟踪与干涉测量子系统根据所述Ka波段相控阵雷达不同的工作模式，对多个探测区域的目标进行持续跟踪，得到目标的实时轨迹信息，或对同一探测区域的目标进行干涉测量，得到目标的精确位置信息。
根据本发明的另一个方面，所述Ka波段相控阵雷达包含一个发射天线和三个接收天线，所述三个接收天线分别为第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线构成俯仰向接收基线，所述第一接收天线和所述第三接收天线构成方位向接收基线，所述俯仰向接收基线和所述方位向接收基线相互垂直。
根据本发明的另一个方面，所述步骤S4中对目标进行干涉测量的过程包括：
步骤710、对第二接收天线和第一接收天线的接收通道的数据进行相干处理，提取俯仰角信息；
步骤720、对第一接收天线的接收通道的数据进行相干处理，获取目标距离信息；
步骤730、对第三接收天线和第一接收天线的接收通道的数据进行相干处理，提取方位角信息；
步骤740、对距离信息、俯仰角信息和方位角信息融合处理，得到目标的三维位置信息，并得到目标的跟踪轨迹。
根据本发明的另一个方面，在所述步骤S4中，所述S波段数字阵列雷达工作在广域搜索模式，所述Ka波段相控阵雷达工作在批量目标跟踪模式或干涉测量模式。
有益效果：
根据本发明的方案，采用双波段共孔径技术和稀疏孔径优化技术，实现S波段雷达天线和Ka波段雷达天线的嵌套共孔径，有效降低雷达天线的尺寸和重量，实现雷达天线的小型化。S波段雷达通过宽波束凝视和数字 DBF技术实现广域大范围的目标搜索，Ka波段雷达采用1发射、3接收的体制，实现多域目标的高精度定位和批量跟踪。
根据本发明的一个方案，根据S波段雷达的导引信息，Ka波段发射天线在一个PRP内通过相控扫描照射多个目标，三个接收天线分别不间断连续跟踪3个区域的多个目标，从而实现批量目标跟踪。为了得到空间目标的高精度三维位置，通过三个接收天线同时照射一个目标，利用相互垂直的两条基线，并通过非相干处理提取高精度目标距离信息，通过干涉处理提取高精度俯仰角和方位角信息，具有更高的定位精度。相比于传统单波段雷达，本发明的双波段雷达可解决大范围搜索和批量目标跟踪等多任务之间的资源冲突，同时通过多基线Ka波段雷达实现空间批量目标的高精度定位与跟踪。
附图说明
图1示意性表示本发明实施例提供的星载多基线双波段雷达系统的结构图；
图2示意性表示本发明实施例提供的S/Ka双波段共孔径雷达天线的结构图；
图3示意性表示本发明实施例提供的S波段雷达进行宽波束凝视和大范围搜索的示意图；
图4示意性表示本发明实施例提供的S波段雷达大范围搜索与Ka波段雷达批量目标跟踪时序示意图；
图5示意性表示本发明实施例提供的S波段雷达大范围搜索与Ka波段雷达高精度干涉测量时序示意图；
图6示意性表示本发明实施例提供的Ka波段雷达高精度干涉测量、定位的原理示意图；
图7示意性表示本发明实施例提供的Ka波段雷达高精度干涉测量、定位方法的流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
参照图1，本实施例的星载多基线双波段雷达系统包括：S波段数字阵列雷达10、目标搜索处理子系统20、Ka波段相控阵雷达30和目标跟踪与干涉测量子系统40。其中，S波段数字阵列雷达10，用于发射宽波束信号和接收目标回波信号，实现大范围空间目标搜索，得到空间目标信息。S 波段数字阵列雷达10采用全数字阵列体制，可以提升探测视角与探测距离，并包含P个天线单元模块，每个天线单元均发射宽波束信号、接收目标回波信号，可以同时收发P组波束，并且各组波束之间的信号相互正交。在本实施例中，P为32。
目标搜索处理子系统20，用于处理S波段数字阵列雷达10的P路回波信号，通过数字波束合成(DBF)处理、长时间相参积累和目标检测等实现大范围空间目标的搜索和检测，获得粗略的目标位置和速度等信息。为了实现空间目标的大范围搜索与在轨处理效率，S波段数字阵列雷达10 采用瞬时带宽为BW1的窄带信号对空间目标进行粗搜索与定位，BW1一般取5-20MHz。
参照图1，目标搜索处理子系统20包括：数字波束合成(DBF)处理模块201，用于对S波段数字阵列雷达10接收到的P路回波进行空域数字波束合成，实现高增益窄波束对观测区域的扫描；长时间相参处理模块202，用于对合成后的目标回波信号在时间维上进行积累，提高目标的回波信噪比；目标检测模块203，用于对长时间相参处理模块202输出的信号进行目标检测，提取目标的位置、速度等信息，并传递给Ka波段相控阵雷达 30。
Ka波段相控阵雷达30，用于根据S波段数字阵列雷达10输出的空间先验目标信息，接收不同探测区域的目标回波信号并对目标进行批量跟踪，或对同一探测区域的目标进行干涉测量。S波段数字阵列雷达10与Ka波段相控阵雷达30共孔径。Ka波段相控阵雷达30采用1个单波束相控阵发射天线和3个单波束相控阵接收天线的相控阵体制，形成多基线高精度测量系统，提升空间目标的空间定位与跟踪精度，通过延时量可编程的 Dechirp接收方式获得任意距离的高增益空间目标回波。Ka波段相控阵雷达30根据S波段数字阵列雷达10输出的先验目标信息，上述3个接收天线可接收不同区域的目标回波信号，对目标进行批量跟踪，或对同一个探测区域的目标进行干涉测量，得到高精度的位置信息。同时，S波段数字阵列雷达10的天线和多个Ka波段相控阵雷达30的天线采用嵌套共孔径技术，可缩小双波段天线体积。在本实施例中，S波段数字阵列雷达10的频带范围为fs1-fs2，一般取3.2-3.4GHz，Ka波段相控阵雷达30的频带范围为 fka1-fka2，一般取32-38GHz，天线的频率比约1:10，可提升双波段共孔径的布阵优化性能。
目标跟踪与干涉测量子系统40，根据Ka波段相控阵雷达30不同的工作模式，可同时对多个探测区域的目标进行不间断的持续跟踪，得到目标的实时轨迹信息，或利用Ka波段相控阵雷达30的3个接收天线构成的两条正交基线对目标进行高精度干涉测量，得到目标的精确位置信息。
参照图1，目标跟踪与干涉测量子系统40包括：批量目标跟踪模块401，用于对3个相控阵接收天线的回波信号进行目标提取和跟踪，实现多个区域的批量目标跟踪；多基线干涉测量模块402，用于对处理3个接收天线的回波数据，通过3个接收天线构成的两条相互正交的基线，提取目标的方位向和俯仰向信息，并进一步得到目标的高精度三维位置信息。参照图 6，在利用Ka波段相控阵雷达30对目标进行高精度干涉测量时，Ka波段相控阵雷达30包含一个发射天线Tx和3个接收天线，该接收天线分别为第一接收天线Rx1、第二接收天线Rx2和第三接收天线Rx3。第一接收天线Rx1和第二接收天线Rx2构成俯仰向接收基线，第一接收天线Rx1和第三接收天线Rx3构成方位向接收基线，俯仰向接收基线和方位向接收基线相互垂直。
本实施例的雷达系统为S/Ka双波段共孔径雷达，其中的S波段雷达用于大范围目标搜索，将搜索得到的空间目标信息作为Ka波段雷达天线的波束引导信息，使Ka波段雷达对空间目标实现高精度定位与跟踪。
参照图2，S/Ka双波段共孔径雷达的天线均采用方形微带贴片作辐射单元，在L1*L1的天线尺寸内，划分为Na*Na个固定方向栅格。每个栅格可以用来放置一个S波段数字阵列雷达10的天线单元模块或一个Ka波段相控阵雷达30的相控阵天线模块，其中Ka波段相控阵雷达30天线采用宽带缝隙耦合微带结构对阻抗匹配带宽进行展宽。由于S/Ka双波段雷达天线采用嵌套共孔径的方式，S波段阵列为不规则排布，不同的排布方式对天线阵列的方向图，尤其是扫描方向图的副瓣影响较大，因此需要采用优化算法对阵列稀疏方式进行优化设计，在固定栅格内稀疏掉4个单元，稀疏掉的4个栅格单元用来放置Ka波段相控阵雷达30的相控阵天线模块，其中1个天线模块用来作为发射，3个天线模块用来作为接收。在本实施例中，采用双波段共孔径技术和稀疏孔径优化技术，实现S波段雷达天线和Ka 波段雷达天线的嵌套共孔径，有效降低星载天线的尺寸和重量。
在本实施例中，本发明利用如前所述的星载多基线双波段雷达系统实现的空间目标探测方法，包括以下步骤：
S1.利用S波段数字阵列雷达发射P路宽波束信号和接收P路目标回波信号，对空间目标进行大范围搜索，得到空间目标信息；
S2.利用目标搜索处理子系统处理S波段数字阵列雷达的回波信号，实现大范围空间目标的搜索和检测，获得粗略的目标位置和速度信息；
S3.利用Ka波段相控阵雷达根据S波段数字阵列雷达输出的空间目标信息，接收不同探测区域的目标回波信号并对目标进行批量跟踪，或对同一探测区域的目标进行干涉测量；
S4.利用目标跟踪与干涉测量子系统根据Ka波段相控阵雷达不同的工作模式，对多个探测区域的目标进行持续跟踪，得到目标的实时轨迹信息，或对同一探测区域的目标进行干涉测量，得到目标的精确位置信息。
参照图3，在步骤S1中，S波段数字阵列雷达10工作在宽波束凝视模式，P个天线单元同时发射P路相互正交的电磁信号，每路信号均为宽波束，可同时覆盖整个探测空域。P路相互正交的信号经过目标反射后被P 个接收天线接收，同时进行脉冲压缩得到P路一维距离向回波信号。S波段数字阵列雷达10将探测区域剖分成M×N个空间搜索网格(M为方位向剖分网格数，N为距离向剖分网格数)，通过对32路天线接收的正交信号进行二维DBF波束合成和非相干处理，形成M×N个高增益空间窄波束，对每一个窄波束进行长时间相参积累和恒虚警率检测，可获得多个空间目标粗略的位置和速度等信息，并将此信息传递给Ka波段雷达。由于高增益空间窄波束是通过二维DBF所形成，因此可以对目标进行长时间的凝视。
参照图4，在步骤S4中，S波段数字阵列雷达10工作在广域搜索模式， Ka波段相控阵雷达30工作在批量目标跟踪模式。根据S波段数字阵列雷达10输出的目标粗略位置信息，Ka波段相控阵雷达30可以在一个脉冲重复周期(PRP)内，向3个空间区域发射相互正交的电磁信号，3个接收天线通过相控扫描的方式分别指向3个不同的空间区域，并接收来自该区域的目标反射回波信号，采用相互正交的发射信号作为匹配滤波器的参考信号，得到各自区域的目标回波一维距离向，并通过恒虚警率检测得到目标信息。
参照图5，在步骤S4中，S波段数字阵列雷达10工作在广域搜索模式， Ka波段相控阵雷达30工作在高精度干涉测量模式。根据S波段数字阵列雷达10输出的目标粗略位置信息，Ka波段相控阵雷达30在一个PRP内，发射天线波束只照射一个区域，3个接收天线同时对准该区域得到3组相干的回波信号。根据目标回波信号到3个接收天线的相位差，可计算得到距离向和俯仰向两个角度信息。
参照图7，上述Ka波段相控阵雷达30高精度干涉测量、定位的流程包括：步骤710、对第二接收天线Rx2和第一接收天线Rx1的接收通道的数据进行相干处理，提取俯仰角信息；步骤720、对第一接收天线Rx1的接收通道的数据进行相干处理，获取目标距离信息；步骤730、对第三接收天线Rx3和第一接收天线Rx1的接收通道的数据进行相干处理，提取方位角信息；步骤740、对距离信息、俯仰角信息和方位角信息融合处理，得到目标的三维位置信息，并得到目标的跟踪轨迹。
其中，步骤710对俯仰角信息的提取流程包括：步骤711、获取第二接收天线Rx2的原始回波信号；步骤712、对接收到的原始回波信号进行脉冲压缩处理和目标信号提取；步骤713、对第二接收天线Rx2和第一接收天线Rx1的数据进行相干处理，测量俯仰角。
步骤720对距离信息的提取流程包括：步骤721、获取第一接收天线 Rx1的原始回波信号；步骤722、对接收到的原始回波信号进行脉冲压缩等处理，得到一维距离向信号；步骤723、对一维距离向信号进行恒虚警率检测；模块步骤724、对虚警率检测结果做聚类处理，提取目标距离信息。
步骤730对方位角信息的提取流程包括：步骤731、获取第三接收天线Rx3的原始回波信号；步骤732、对接收到的原始回波信号进行脉冲压缩处理和目标信号提取；步骤733、对第三接收天线Rx3和第一接收天线 Rx1的数据进行相干处理，提取方位角信息。
步骤740对目标的定位跟踪流程包括：步骤741、根据距离信息、方位角信息和俯仰角信息提取目标的三维坐标信息；步骤742、对多个时刻的目标三维坐标信息进行轨迹关联、管理和滤波，最终获得目标的跟踪轨迹信息。
对于本发明的方法所涉及的上述各个步骤的序号并不意味着方法执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明的实施方式的实施过程构成任何限定。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种星载多基线双波段雷达系统，其特征在于，包括：S波段数字阵列雷达(10)、目标搜索处理子系统(20)、Ka波段相控阵雷达(30)和目标跟踪与干涉测量子系统(40)，
所述S波段数字阵列雷达(10)，用于发射宽波束信号和接收目标回波信号，实现大范围空间目标搜索，得到空间目标信息；
所述目标搜索处理子系统(20)，用于处理所述S波段数字阵列雷达(10)的回波信号，实现大范围空间目标的搜索和检测，获得粗略的目标位置和速度信息；
所述Ka波段相控阵雷达(30)，用于根据所述S波段数字阵列雷达(10)输出的空间目标信息，接收不同探测区域的目标回波信号并对目标进行批量跟踪，或对同一探测区域的目标进行干涉测量，获得高精度的目标位置信息；所述S波段数字阵列雷达(10)与所述Ka波段相控阵雷达(30)构成S/Ka双波段共孔径雷达系统；
所述目标跟踪与干涉测量子系统(40)，用于根据所述Ka波段相控阵雷达(30)不同的工作模式，同时对多个探测区域的目标进行持续跟踪，得到目标的实时轨迹信息，或对同一探测区域的目标进行干涉测量，得到目标的精确位置信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述S波段数字阵列雷达(10)采用全数字阵列体制，包含P个天线单元模块，每个天线单元模块均发射宽波束信号并接收目标回波信号，实现P组波束的收发，并且各组波束之间的信号相互正交。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述目标搜索处理子系统(20)用于处理所述S波段数字阵列雷达(10)的P路回波信号，包括：数字波束合成处理模块(201)、长时间相参处理模块(202)和目标检测模块(203)，
所述数字波束合成处理模块(201)，用于对P路回波信号进行空域数字波束合成，实现高增益窄波束对观测区域的扫描；
所述长时间相参处理模块(202)，用于对合成后的回波信号在时间维上进行积累，提高目标的回波信噪比；
所述目标检测模块(203)，用于对所述长时间相参处理模块(202)输出的信号进行目标检测，提取目标的位置、速度信息，并传递给Ka波段相控阵雷达。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述Ka波段相控阵雷达(30)包含一个发射天线和三个接收天线，所述三个接收天线分别构成两条用于对目标进行干涉测量的正交基线。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述目标跟踪与干涉测量子系统(40)包括：批量目标跟踪模块(401)和多基线干涉测量模块(402)，
所述批量目标跟踪模块(401)，用于对三个接收天线的回波信号进行目标提取和跟踪，实现多个探测区域的批量目标跟踪；
所述多基线干涉测量模块(402)，用于利用两条正交基线对三个接收天线处理后的回波信号，提取目标的方位向信息和俯仰向信息，得到目标的三维位置信息。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述S波段数字阵列雷达(10)的天线与所述Ka波段相控阵雷达(30)的天线采用嵌套共孔径的方式和稀疏孔径优化技术，形成S/Ka双波段共孔径天线，所述S/Ka双波段共孔径天线采用方形微带贴片作辐射单元，划分多个固定方向的栅格。
7.一种利用如权利要求1至6任一项所述星载多基线双波段雷达系统的空间目标探测方法，包括：
S1.利用所述S波段数字阵列雷达发射P路宽波束信号和接收P路目标回波信号，对空间目标进行大范围搜索，得到空间目标信息；
S2.利用所述目标搜索处理子系统处理所述S波段数字阵列雷达的回波信号，实现大范围空间目标的搜索和检测，获得粗略的目标位置和速度信息；
S3.利用所述Ka波段相控阵雷达根据所述S波段数字阵列雷达输出的空间目标信息，接收不同探测区域的目标回波信号并对目标进行批量跟踪，或对同一探测区域的目标进行干涉测量；
S4.利用所述目标跟踪与干涉测量子系统根据所述Ka波段相控阵雷达不同的工作模式，对多个探测区域的目标进行持续跟踪，得到目标的实时轨迹信息，或对同一探测区域的目标进行干涉测量，得到目标的精确位置信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述Ka波段相控阵雷达包含一个发射天线和三个接收天线，所述三个接收天线分别为第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线构成俯仰向接收基线，所述第一接收天线和所述第三接收天线构成方位向接收基线，所述俯仰向接收基线和所述方位向接收基线相互垂直。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中对目标进行干涉测量的过程包括：
步骤710、对第二接收天线和第一接收天线的接收通道的数据进行相干处理，提取俯仰角信息；
步骤720、对第一接收天线的接收通道的数据进行相干处理，获取目标距离信息；
步骤730、对第三接收天线和第一接收天线的接收通道的数据进行相干处理，提取方位角信息；
步骤740、对距离信息、俯仰角信息和方位角信息融合处理，得到目标的三维位置信息，并得到目标的跟踪轨迹。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述S波段数字阵列雷达工作在广域搜索模式，所述Ka波段相控阵雷达工作在批量目标跟踪模式或干涉测量模式。
CN202210219484.3A 2022-03-08 2022-03-08 星载多基线双波段雷达系统及其空间目标探测方法 Active CN114624656B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210219484.3A CN114624656B (zh) 2022-03-08 2022-03-08 星载多基线双波段雷达系统及其空间目标探测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210219484.3A CN114624656B (zh) 2022-03-08 2022-03-08 星载多基线双波段雷达系统及其空间目标探测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114624656A true CN114624656A (zh) 2022-06-14
CN114624656B CN114624656B (zh) 2023-03-28

Family

ID=81900387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210219484.3A Active CN114624656B (zh) 2022-03-08 2022-03-08 星载多基线双波段雷达系统及其空间目标探测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114624656B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115407804A (zh) * 2022-10-31 2022-11-29 中国人民解放军63921部队 一种跟踪方法、地面测控设备、终端设备以及存储介质
CN115825950A (zh) * 2022-11-10 2023-03-21 北京卫星信息工程研究所 星载双波段雷达搜索与跟踪系统
CN115882914A (zh) * 2023-02-16 2023-03-31 中国电子科技集团公司第十研究所 一种可重构多波束测控通信终端相控阵
CN116819533A (zh) * 2023-07-05 2023-09-29 上海保隆汽车科技股份有限公司 雷达处理模组、雷达及雷达探测方法

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0620492D0 (en) * 2005-10-14 2006-11-22 Escort Inc Radar detector with reduced emissions
CN102393641A (zh) * 2011-10-21 2012-03-28 南京航空航天大学 基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制方法
CN104515908A (zh) * 2014-12-10 2015-04-15 北京环境特性研究所 一种超宽带目标电磁散射特性测试系统和方法
CN106501802A (zh) * 2016-04-18 2017-03-15 北京理工大学 高分辨率多维协同昆虫迁飞雷达测量仪
CN106772372A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 北京无线电测量研究所 一种Ka波段机载SAR系统的实时成像方法和系统
CN107026317A (zh) * 2017-03-10 2017-08-08 中国科学院遥感与数字地球研究所 S/X/Ka三频馈源
CN208367206U (zh) * 2018-06-28 2019-01-11 安徽四创电子股份有限公司 一种Ka波段大功率全相参雷达发射机
CN110889380A (zh) * 2019-11-29 2020-03-17 北京卫星信息工程研究所 一种舰船识别方法、装置及计算机存储介质
US20200142056A1 (en) * 2017-05-23 2020-05-07 Urthecast Corp. Apparatus and methods for a synthetic aperture radar with self-cueing
CN111273278A (zh) * 2020-02-06 2020-06-12 零八一电子集团有限公司 四通道毫米波数字和差单脉冲精密跟踪系统
CN111458711A (zh) * 2020-04-24 2020-07-28 北京卫星信息工程研究所 星载双波段sar系统和舰船目标的探测方法
CN111562568A (zh) * 2020-04-30 2020-08-21 北京卫星信息工程研究所 雷达发射端、接收端、频率同步方法和收发组网雷达
CN111638517A (zh) * 2020-04-29 2020-09-08 八院云箭(北京)航天技术研究院有限公司 一种Ka波段机载高分辨率SAR系统
CN112083414A (zh) * 2020-09-18 2020-12-15 上海无线电设备研究所 一种用于雷达高度计的双频探测方法及星载设备
CN113608216A (zh) * 2021-06-25 2021-11-05 航天恒星科技有限公司 一种星载多波段共口径sar及目标联合在轨检测系统及方法

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0620492D0 (en) * 2005-10-14 2006-11-22 Escort Inc Radar detector with reduced emissions
CN102393641A (zh) * 2011-10-21 2012-03-28 南京航空航天大学 基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制方法
CN104515908A (zh) * 2014-12-10 2015-04-15 北京环境特性研究所 一种超宽带目标电磁散射特性测试系统和方法
CN106501802A (zh) * 2016-04-18 2017-03-15 北京理工大学 高分辨率多维协同昆虫迁飞雷达测量仪
CN106772372A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 北京无线电测量研究所 一种Ka波段机载SAR系统的实时成像方法和系统
CN107026317A (zh) * 2017-03-10 2017-08-08 中国科学院遥感与数字地球研究所 S/X/Ka三频馈源
US20200142056A1 (en) * 2017-05-23 2020-05-07 Urthecast Corp. Apparatus and methods for a synthetic aperture radar with self-cueing
CN208367206U (zh) * 2018-06-28 2019-01-11 安徽四创电子股份有限公司 一种Ka波段大功率全相参雷达发射机
CN110889380A (zh) * 2019-11-29 2020-03-17 北京卫星信息工程研究所 一种舰船识别方法、装置及计算机存储介质
CN111273278A (zh) * 2020-02-06 2020-06-12 零八一电子集团有限公司 四通道毫米波数字和差单脉冲精密跟踪系统
CN111458711A (zh) * 2020-04-24 2020-07-28 北京卫星信息工程研究所 星载双波段sar系统和舰船目标的探测方法
CN111638517A (zh) * 2020-04-29 2020-09-08 八院云箭(北京)航天技术研究院有限公司 一种Ka波段机载高分辨率SAR系统
CN111562568A (zh) * 2020-04-30 2020-08-21 北京卫星信息工程研究所 雷达发射端、接收端、频率同步方法和收发组网雷达
CN112083414A (zh) * 2020-09-18 2020-12-15 上海无线电设备研究所 一种用于雷达高度计的双频探测方法及星载设备
CN113608216A (zh) * 2021-06-25 2021-11-05 航天恒星科技有限公司 一种星载多波段共口径sar及目标联合在轨检测系统及方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PANDEY B K: "Common Aperture Dual-Band Dual-Polarized Planar Microstrip Antenna" *
卢长海;: "掠海飞行目标的雷遥协同跟踪策略研究" *
林幼权;: "星载合成孔径成像雷达发展现状与趋势" *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115407804A (zh) * 2022-10-31 2022-11-29 中国人民解放军63921部队 一种跟踪方法、地面测控设备、终端设备以及存储介质
CN115825950A (zh) * 2022-11-10 2023-03-21 北京卫星信息工程研究所 星载双波段雷达搜索与跟踪系统
CN115825950B (zh) * 2022-11-10 2023-11-14 北京卫星信息工程研究所 星载双波段雷达搜索与跟踪系统
CN115882914A (zh) * 2023-02-16 2023-03-31 中国电子科技集团公司第十研究所 一种可重构多波束测控通信终端相控阵
CN116819533A (zh) * 2023-07-05 2023-09-29 上海保隆汽车科技股份有限公司 雷达处理模组、雷达及雷达探测方法
CN116819533B (zh) * 2023-07-05 2024-03-22 上海保隆汽车科技股份有限公司 雷达处理模组、雷达及雷达探测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114624656B (zh) 2023-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114624656B (zh) 星载多基线双波段雷达系统及其空间目标探测方法
CN111458711B (zh) 星载双波段sar系统和舰船目标的探测方法
Latteck et al. MAARSY: The new MST radar on And⊘ ya—System description and first results
CN111505634B (zh) 一种高精度边坡变形监测系统及方法
Chernyak Multisite radar systems composed of MIMO radars
CN113608216B (zh) 一种星载多波段共口径sar及目标联合在轨检测系统及方法
CN114002673A (zh) 星载无源sar的非合作信号感知系统与多维参数估计方法
CN107219518A (zh) 低慢小无人机航迹测量系统及方法
CN113314832A (zh) 一种毫米波车载mimo雷达天线阵列装置及设计方法
CN111649803A (zh) 基于垂直线性阵列的三维雷达物位计及其设计方法
CN114594478B (zh) 基于星载Ka波段SAR系统的船只目标干涉检测方法
CN110609330B (zh) 一种稀疏阵列实波束电扫描快速成像系统
Urzaiz et al. Design, implementation and first experimental results of an X-band ubiquitous radar system
CN114114249A (zh) 一种全向覆盖多波束探测雷达系统
CN113805169B (zh) 空间目标低功耗小卫星雷达搜索与跟踪方法
Qi et al. Application of sparse array and MIMO in near-range microwave imaging
de Quevedo et al. X-band ubiquitous radar system: First experimental results
JP5035782B2 (ja) スプリットビーム方式合成開口レーダ
CN115840226A (zh) 一种方位向多通道ScanSAR快速目标检测方法
CN207096444U (zh) 低慢小无人机航迹测量系统
AU2018203898A1 (en) Apparatus and method for assisting vertical takeoff vehicles
Zhao et al. A novel method of ship detection by combining space-borne SAR and GNSS-R
CN115308707B (zh) 一种室内rcs测试场低频拓展测量装置和方法
Bogoni et al. 2/3D imaging based on photonics-enabled multi-band MIMO radar system
CN116191056A (zh) 面向低慢小目标的便携式芯片阵雷达

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant