CN212646981U - 一种星载sar聚束工作模式自适应识别系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于SAR雷达地面接收领域，涉及一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，本实用新型设计实现了一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，包括天线、SAR雷达接收机六自由度自适应平台、上位机、下位机、以及供电模块。通过本系统的运行可以在地面完成对星载SAR聚束工作状态和工作模式的自动识别，通过采集到的参数和星载SAR聚束工作模式下典型信号特征的比对，可以自动判定星载SAR是否开机，是否处于聚束的工作模式。
Description
技术领域
本实用新型属于SAR雷达地面接收领域，涉及一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)具有全天时、全天候、高分辨率探测成像和强穿透性、强抗干扰能力等特点，使得SAR在航天军事和民用领域得到了广泛的应用。星载SAR具有运行轨道高、飞行速度快、不受领空国界限制等优点，既可实现长时间、大范围的观测成像，又可实现高重复性、高分辨率的观测成像，尤其是适合对地面静止目标的观测成像。为了解决距离向高分辨率与大测绘带宽之间的矛盾，通常情况星载SAR某一时刻只在一种模式下对地观测，星载SAR常用的工作模式包含条带、扫描、聚束等模式。星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，部署于地面，通过实时接收到的信号与储存或测算的星载SAR工作状态下信号特征比对，来判定星载SAR是否工作，再根据接收到的信号特征，快速判断星载SAR是否处于聚束工作模式，调整地面识别系统的工作状态以自适应星载SAR的工作模式。
SAR基于不同平台载体，其需要考虑影响因素不同，星载SAR与机载SAR因为平台的高度、速度不同，地球自转和地球曲率的影响不同，因此在不同的平台下需要考虑地向杂波谱宽、距离模糊、地球自转、地球曲率、电波传播等对回波的影响，并据此构建不同识别系统。
目前，在SAR雷达的研究领域，主要集中在对采集到的雷达信号的分析处理上，进而获得信号的频率、带宽、脉冲宽度、到达时间、到达角等参数，很少对不同载体下，不同SAR雷达工作模式识别和观测区域判定的问题开展研究和讨论。不同SAR雷达工作模式下的雷达信号特征不同，也就决定了面向不同的工作模式地面识别系统所采集到的信号值不同，因此对星载SAR聚束工作模式识别并判定观测区域具有重要的现实意义和应用价值。
发明内容
星载SAR在不同的工作模式下，地面信号接收系统接收到参数的特征量不同，星载SAR聚束工作模式的识别方法主要是结合卫星运行态势，依据星载地面识别系统接收到的信号参数及变化规律，实现对星载SAR的聚束工作状态和模式的识别。星载SAR聚束工作模式下的信号特征参数主要包括信号频率、调制样式、信号幅度、脉冲重复周期、脉冲宽度、信号带宽、信号到达时间、信号结束时间、信号持续时间、信号到达角度。当地面识别系统接收到的信号参数满足判据时，就可以确定星载SAR是否处开机，是否采用聚束工作模式。
本实用新型的技术解决问题是：提供一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，自适应识别系统部署于地面，具备卫星轨道计算、雷达信号采集、工作模式识别能力。首先，根据卫星轨道计算模块，获取识别系统与卫星间的瞬时态势信息，包括SAR卫星某时刻的位置、卫星星下点航迹、过境时间、星载SAR相对于地面自适应识别系统的俯仰角参数θ和方位角参数φ，并将俯仰角参数和方位角参数传递给星载SAR聚束工作模式的自适应地面识别系统，系统将角度参数转化为电控信号，控制平台调整俯仰角和方位角使天线指向过境星载SAR，完成天线的初始对准。其次，根据是否采集到有效的星载SAR雷达信号，判断过境星载SAR是否开机工作，如果没有采集到任何信号，则认为过境星载SAR未开机工作；如果采集到信号，并且信号的调制样式、脉冲宽度τ、信号带宽B等参数特征都满足判据，则认为过境星载SAR开机工作。第三，在判断出星载SAR开机工作后，再根据SAR雷达的峰值功率Pt、天线主瓣增益Gt、接收机与星载SAR星下点航迹的垂直斜距R、接收机天线有效面积Ar，判断与瞬时接收到的信号强度Pr与最大信号强度Prmax，最大信号强度Prmax持续时间Δt与持续时间判断阈值δΔt的关系，接收到的信号带宽B与聚束工作模式信号带宽判断阈值δB2的关系，根据判断结果确定过境星载SAR是否处于聚束工作模式下。
本实用新型的技术解决方案是：一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，包括天线(1)、SAR雷达接收机(2)六自由度自适应平台(3)、上位机(4)、下位机(5)，其特征在于所述天线(1)包括反射面(6)、天线座(7)、背架(8)、馈电系统(9)；所述背架(8)与反射面(6)背部贴合，并用螺栓连接锁紧固定，所述馈电系统(9)与天线座(7)连接，特征是：天线座(7)与六自由度自适应平台(3)连接，上位机(4)控制六自由度自适应平台(3)带动天线(1)进行方位向和/或俯仰向的调整，下位机(5)根据轨道计算模块(10)，计算SAR过顶本区域的时间，并根据过顶时间计算地面接收机接收天线的初始方位向角度参数φ和俯仰向角度参数θ。
作为本实用新型的进一步改进，所述天线座(7)与六自由度自适应平台(3)卡接或者栓接，天线座(7)在六自由度自适应平台(3)联动下可以做方位向角度参数和/或俯仰向角度参数的随动变化。
作为本实用新型的进一步改进，所述SAR雷达接收机(2)包括接收机保护器(11)、低噪声高频放大器(12)、混频器(13)、本机振荡器(14)、中频放大器(15)、检波器(16)和视频放大器(17)，接收机保护器(11)通过收发开关接收天线(1)采集到的高频信号，经过低噪声高频放大器(12)后再送到混频器(13)，混频器(13)与本机振荡器(14)产生的等幅高频电压混频，将信号频率降为中频(IF)，并传至中频放大器(15)对中频脉冲信号进行放大和匹配滤波，以获得最大的输出信噪比，最后经过检波器(16)和视频放大器(17)视频放大后送至下位机(5)。
作为本实用新型的进一步改进，所述六自由度自适应平台(3)包括：底座(18)、安装座(19)上支撑架(20)、下支撑架(21)、电动缸(22)，供电单元(23)，所述电动缸(22)的上部与安装座(19)铰接，下部与底座(18)铰接，所述安装座(19)与天线座(7)连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述六自由度自适应平台(3)上包括互相垂直安置的两个电子角度仪，可以检测六自由度自适应平台(3)在稳态时与预设角度的误差，并给出修正控制信号。
作为本实用新型的进一步改进，所述六自由度自适应平台(3)上包括互相垂直安置的两个电子水平仪，可以检测六自由度自适应平台(3)在天线座(7)初始安装时的水平零度角误差，并给出误差补偿控制信号。
作为本实用新型的进一步改进，所述六自由度自适应平台(3)上包括北斗模块和/或GNSS模块，用于采集六自由度自适应平台(3)的经纬度信息。
本实用新型的有益效果：本实用新型设计实现了一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，包括天线、SAR雷达接收机六自由度自适应平台、上位机、下位机、以及供电模块。通过本系统的运行可以在地面完成对星载SAR的自适应指向对准，并完成对信号的采集，通过采集到的参数和星载SAR聚束工作模式下典型信号特征的比对，可以自动判定星载SAR是否开机，是否处于聚束的工作模式。
附图说明
图1星载SAR雷达天线与接收机结构图
图2星载SAR雷达接收机结构图
图3星载SAR六自由度自适应平台结构图
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
根据本实用新型的一个实施方式，结合图1本实用新型的一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，包括天线(1)、SAR雷达接收机(2)、六自由度自适应平台(3)、上位机(4)、下位机(5)，其特征在于所述天线(1)包括反射面(6)、天线座(7)、背架(8)、馈电系统(9)；所述背架(8)与反射面(6)背部贴合，并用螺栓连接锁紧固定，所述馈电系统(9)与天线座(7)连接，天线座(7)与六自由度自适应平台(3)连接，上位机(4)控制六自由度自适应平台(3)带动天线(1)进行方位向和/或俯仰向的调整，下位机(5)根据轨道计算模块(10)，计算SAR过顶本区域的时间，并根据过顶时间计算地面接收机接收天线的初始方位向角度参数φ和俯仰向角度参数θ。
根据本实用新型的一个实施方式，结合图2所述的SAR雷达接收机(2)包括接收机保护器(11)、低噪声高频放大器(12)、混频器(13)、本机振荡器(14)、中频放大器(15)、检波器(16)和视频放大器(17)，接收机保护器(11)通过收发开关接收天线(1)采集到的高频信号，经过低噪声高频放大器(12)后再送到混频器(13)，混频器(13)与本机振荡器(14)产生的等幅高频电压混频，将信号频率降为中频(IF)，并传至中频放大器(15)对中频脉冲信号进行放大和匹配滤波，以获得最大的输出信噪比，最后经过检波器(16)和视频放大器(17)视频放大后送至下位机(5)。
根据本实用新型的一个实施方式，结合图3所述六自由度自适应平台(3)包括：底座(18)、安装座(19)上支撑架(20)、下支撑架(21)、电动缸(22)，供电单元(23)，所述电动缸(22)的上部与安装座(19)铰接，下部与底座(18)铰接，所述安装座(19)与天线座(7)连接，上位机(4)控制六自由度自适应平台(3)的电动缸(22)伸缩完成自适应系统的方位对准和姿态调整。
以上所述为本实用新型较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变形仍落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，包括天线(1)、SAR雷达接收机(2)六自由度自适应平台(3)、上位机(4)、下位机(5)，其特征在于所述天线(1)包括反射面(6)、天线座(7)、背架(8)、馈电系统(9)；所述背架(8)与反射面(6)背部贴合，并用螺栓连接锁紧固定，所述馈电系统(9)与天线座(7)连接，天线座(7)与六自由度自适应平台(3)连接，上位机(4)控制六自由度自适应平台(3)带动天线(1)进行方位向和/或俯仰向的调整，下位机(5)根据轨道计算模块(10)，计算SAR过顶本区域的时间，并根据过顶时间计算地面接收机接收天线的初始方位向角度参数φ和俯仰向角度参数θ。
2.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，其特征在于所述天线座(7)与六自由度自适应平台(3)卡接或者栓接，天线座(7)在六自由度自适应平台(3)联动下可以做方位向角度参数和/或俯仰向角度参数的随动变化。
3.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，其特征在于所述SAR雷达接收机(2)包括接收机保护器(11)、低噪声高频放大器(12)、混频器(13)、本机振荡器(14)、中频放大器(15)、检波器(16)和视频放大器(17)，接收机保护器(11)通过收发开关接收天线(1)采集到的高频信号，经过低噪声高频放大器(12)后再送到混频器(13)，混频器(13)与本机振荡器(14)产生的等幅高频电压混频，将信号频率降为中频(IF)，并传至中频放大器(15)对中频脉冲信号进行放大和匹配滤波，以获得最大的输出信噪比，最后经过检波器(16)和视频放大器(17)视频放大后送至下位机(5)。
4.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，其特征在于所述六自由度自适应平台(3)包括：底座(18)、安装座(19)上支撑架(20)、下支撑架(21)、电动缸(22)，供电单元(23)，所述电动缸(22)的上部与安装座(19)铰接，下部与底座(18)铰接，所述安装座(19)与天线座(7)连接。
5.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，其特征在于所述六自由度自适应平台(3)上包括互相垂直安置的两个电子角度仪，可以检测六自由度自适应平台(3)在稳态时与预设角度的误差，并给出修正控制信号。
6.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，其特征在于所述六自由度自适应平台(3)上包括互相垂直安置的两个电子水平仪，可以检测六自由度自适应平台(3)在天线座(7)初始安装时的水平零度角误差，并给出误差补偿控制信号。
7.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应识别系统，其特征在于所所述六自由度自适应平台(3)上包括北斗模块和/或GNSS模块，用于采集六自由度自适应平台(3)的经纬度信息。
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