CN115616561B - 一种基于光sar共口径集成的多源一体化探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法,包括探测结构与位于探测结构后方的成像结构。探测结构包括薄膜光栅主镜和位于薄膜光栅主镜下方的相控阵雷达天线；成像结构包括反射镜和光探测器。本发明为一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法，面向微波与光学手段相结合的新型天基综合探测应用场景，充分利用天基平台和光SAR一体化探测的增量，实现对地面目标的精细化观测和多维度信息提取，从而解决现有技术单星综合信息匮乏、多星配合响应速率慢的问题。

Description

一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法

技术领域

本发明涉及卫星总体设计技术领域，尤其是涉及一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法。

背景技术

国际上许多著名研究机构都已制定了与遥感观测相关的战略计划，提出其研究重点和优先领域。NASA在2015年提出了进一步推进地球科学事业系列计划，将在2020年前发射10~20颗光学、微波探测卫星。欧空局也提出了“地球观测系统”的任务规划，同样涉及了多种探测形式的观测卫星系统。在上述规划中，光学与SAR信息的综合应用均被视为是当前以及未来遥感观测领域的重点发展方向，在目标深度信息提取和特性识别方面具有巨大的应用价值和前景，而如何有效解决多平台、多载荷的多维度信息时空一致性问题是提升探测卫星系统效能的关键。

我国已逐步建成具有高低轨道配合、光学与微波多种遥感模式协同的遥感卫星观测系统，但同时也面临着单星综合信息匮乏、多星配合响应速率慢等一系列问题。随着遥感探测应用的不断发展和航天技术的日益进步，单一技术手段的成像结果越来越难以满足用户对目标信息全面获取和深入挖掘的需求，亟需开展高效率、多维度的综合遥感卫星技术研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法，解决上述技术存在的现有的观测系统中单星综合信息匮乏、多星配合响应速率慢的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法，包括以下步骤：

S1：相控阵雷达天线起主动探测作用，发射微波信号，透过薄膜光栅主镜对目标进行照射；

S2:经探测目标反射、散射的光学信号与微波信号，被系统同口径地接收；

S3:输入的光学信号在薄膜光栅主镜处被衍射偏转，进入光学后端成像光路；

S4：输入的微波信号透过薄膜光栅主镜，被相控阵雷达天线接收。

优选的，所述薄膜光栅主镜与所述相控阵雷达天线设置为层叠放置的形式。

优选的，所述步骤S3的薄膜光栅主镜采用的材料是具有对微波信号吸收极小的二氧化硅。

优选的，所述步骤S1的相控阵雷达天线采用有源平板相控阵天线架构或无源平面反射阵天线架构两种形式构成。

优选的，所述步骤S3的光学后端成像光路包括三个圆口径反射镜和一个光探测器。

因此，本发明采用上述结构的一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法，发明一种微波与光学手段相结合的新型天基综合探测方法，充分利用天基平台和光SAR一体化探测的优势增量，实现对地面目标的精细化观测和多维度信息提取，从而解决现有技术单星综合信息匮乏、多星配合响应速率慢的问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法在有源平板相控阵天线架构下的结构示意图；

图2为本发明一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法在无源平面反射阵天线架构的结构示意图；

图3为本发明一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法的图1中A部分的放大图；

图4为本发明一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法的光谱能量分布探测示意图；

其中，1、相控阵雷达天线；2、薄膜光栅主镜；3、光学信号；4、微波信号；5、光探测器；6、二号反射镜；7、三号反射镜；8、一号反射镜；9、光学后端成像等效聚焦光路；10、衍射光角度θ；11、光波长λ；12、入射光角度α；13、等效焦平面；14、探测点。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法，包括以下步骤：

S1：相控阵雷达天线1起主动探测作用，发射微波信号4，透过薄膜光栅主镜2对目标进行照射；

S2:经探测目标反射、散射的光学信号3与微波信号4，被系统同口径地接收；

S3:输入的光学信号3在薄膜光栅主镜2处被衍射偏转，进入光学后端成像光路，光学后端成像光路A包括三个圆口径反射镜即二号反射镜6、三号反射镜7以及一号反射镜8和一个光探测器5，通过光路折叠和波前聚焦实现光学结构的体积压缩和灵活布局；

S4：输入的微波信号4透过薄膜光栅主镜2，被相控阵雷达天线1接收。

薄膜光栅主镜2与相控阵雷达天线1设置为层叠放置的形式，薄膜光栅主镜2采用的材料是对微波信号吸收极小的材料，如高纯度二氧化硅，利用闪耀光栅的光能量定向集中特点，将信号光以大角度偏折到侧向光学系统中，避免了雷达天线对成像光路的遮挡，从而实现微波与光学扁平化共口径集成，薄膜光栅主镜对应不同光波长的衍射光角度不同，入射光角度α12、衍射光角度θ10、光波长λ11以及光栅周期d满足对应关系即: sin(θ)- sin(α)=nλ/d，利用这一特性可实现某一角度下地物目标或区域反射光谱能量分布的探测，即找到对应的探测点14，通过等效焦平面13，利用不同角度下的探测结果进行光学相参反演计算，最终可得到地物目标图像信息汇集到光学后端成像等效聚焦光路9，这一成像过程与雷达合成孔径成像过程有极高的重合度，所以最终能够实现同一地区或目标同一角度下的微波与光学多维度信息探测和图像采集。相控阵雷达天线2采用有源平板相控阵天线架构或无源平面反射阵天线架构，在结构上与薄膜光栅主镜一体化集成，进一步降低系统体积重量，从而实现载荷轻量化，提高微波与光学探测手段兼容性。

因此，本发明采用上述结构的一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法，以解决现有技术存在的观测系统中单星综合信息匮乏、多星配合响应速率慢的问题。本发明设计结构合理，从总体设计、硬件结构、信号格式与处理方法等多个层面实现微波探测、光学传感技术的统一，实现探测要素互补，可同时获取具有强时间关联性和空间关联性的目标多维度综合信息，提升了观测系统的工作效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳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：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：相控阵雷达天线（1）起主动探测作用，发射微波信号（4），透过薄膜光栅主镜（2）对目标进行照射；

S2:经探测目标反射、散射的光学信号（3）与微波信号（4），被系统同口径地接收；

S3:输入的光学信号（3）在薄膜光栅主镜（2）处被衍射偏转，进入光学后端成像光路；

S4：输入的微波信号（4）透过薄膜光栅主镜（2），被相控阵雷达天线（1）接收。

2.根据权利要求1所述的一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法，其特征在于：所述薄膜光栅主镜与所述相控阵雷达天线设置为层叠放置的形式。

3.根据权利要求1所述的一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法，其特征在于：所述步骤S3的薄膜光栅主镜采用的材料是具有对微波信号吸收极小的二氧化硅。

4.根据权利要求1所述的一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法，其特征在于：所述步骤S1的相控阵雷达天线采用有源平板相控阵天线架构或无源平面反射阵天线架构两种形式构成。

5.根据权利要求1所述的一种基于光SAR共口径集成的多源一体化探测方法，其特征在于：所述步骤S3的光学后端成像光路包括三个圆口径反射镜和一个光探测器。

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