ES2929823T3 - Sistema y método para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética a un receptor cliente - Google Patents
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Abstract
Se describen un sistema y un método para transmitir información desde un satélite de radar de apertura sintética a un receptor cliente. En un aspecto, el satélite de radar de apertura sintética incluye una unidad de procesamiento configurada para formar información a partir de datos brutos de radar de apertura sintética previamente medidos almacenados en un almacenamiento de datos; un modulador configurado para modular la información a una señal de transmisión de radar de apertura sintética; un transmisor para transmitir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada. La unidad de procesamiento está configurada para suprimir la modulación de una señal de eco recibida de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada para formar y almacenar datos brutos de radar de apertura sintética en el almacenamiento de datos. El receptor cliente incluye una antena para recibir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida; y un demodulador configurado para demodular la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida recibida para obtener la información. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema y método para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética a un receptor cliente Campo técnico
La presente divulgación se refiere en general a las comunicaciones por satélite y, más específicamente, a un sistema y un método para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética a un receptor cliente. Antecedentes
La comunicación por satélite se ha convertido en una importante fuente de información para la obtención de imágenes de una o más regiones de un área geográfica. Normalmente, una red de satélites orbita alrededor de la tierra y transmite información relacionada con una o más regiones del área geográfica a una estación terrestre basada en tierra. La red de satélites es una constelación de satélites y puede incluir decenas o cientos de micro o nano satélites. De varias tecnologías conocidas, los satélites basados en radar de apertura sintética (SAR) son satélites efectivos y eficientes. El SAR es una forma de radar que utiliza el movimiento de una antena de radar sobre una región objetivo para generar una resolución espacial más precisa de la región objetivo. El satélite radar de apertura sintética generalmente se monta en una plataforma móvil, como un avión o una nave espacial.
En un método existente para recuperar información de la red de satélites, un receptor cliente, con la intención de recibir información sobre la región específica del área geográfica, envía una solicitud de información a la estación terrestre. La estación terrestre establece una comunicación con el satélite respectivo y, a su vez, el satélite transmite información sobre la región específica del área geográfica a la estación terrestre. Posteriormente, la estación terrestre puede procesar la información recibida y entrega la información procesada al receptor cliente.
Sin embargo, el método existente se vuelve ineficaz debido a un tiempo de respuesta relativamente más largo para entregar información al receptor cliente. El tiempo de respuesta es crítico cuando el receptor cliente requiere información en tiempo real. Por ejemplo, si una embarcación marítima con problemas configurada con el receptor cliente requiere información sobre su entorno, en primer lugar, esta solicitud se enviará a la estación terrestre. Al recibir la solicitud, la estación terrestre establece comunicación con la red de satélites que escanean los alrededores de la embarcación utilizando la técnica SAR y transmite la información (por ejemplo, imagen escaneada del paisaje) a la estación terrestre. Esta comunicación establece un retraso ya que uno o más satélites de la red pueden tener que llegar a una posición orbital adecuada para la comunicación. A partir de entonces, la estación terrestre comunica la información a la embarcación marítima. En consecuencia, es posible que la embarcación en problemas no recibe la información requerida de manera oportuna.
Además, los micro o nano satélites instalados en la red de satélites tienen capacidades limitadas de transmisión de energía. Como resultado, la red de satélites no puede entregar información a estaciones terrestres remotas y el alcance del área geográfica capturada por la red de satélites se ve gravemente afectado. Además, se requiere un aumento en el número de estaciones terrestres para aumentar el alcance de la red de satélites, lo que en sí mismo requiere una cantidad sustancial de recursos financieros y humanos.
El documento US2013/201050 divulga una disposición de transmisor/receptor que comprende un generador de forma de onda arbitraria digital AWG conectado a un transmisor. Dicho generador de formas de onda está configurado para generar una forma de onda arbitraria dentro de un ancho de banda dado. Dicha disposición de transmisor/receptor comprende además una disposición de antena configurada para emitir una señal de transmisor y para recibir una señal incidente, un receptor configurado para recibir una señal de receptor y un aislador analógico conectado a dicha disposición de antena, dicho transmisor y dicho receptor. Dicho aislador analógico está adaptado para enrutar dicha señal de transmisor desde dicho transmisor a dicha disposición de antena, y dicha señal incidente desde dicha disposición de antena a dicho receptor, y para aislar dicha señal de transmisor de dicha señal de receptor. Dicho receptor está adaptado para cancelar cualquier señal residual del transmisor en dicha señal del receptor por medio de al menos un modelo digital de al menos dicho aislador, dicha disposición de antena y dicho transmisor. El documento US2010/039313 presenta un sistema de radar de apertura sintética. El sistema comprende un transmisor de radar configurado para transmitir una señal combinada, la señal combinada que comprende una primera señal que es una señal de radar SAR modulada y una segunda señal que es una señal modulada. El sistema también comprende al menos un receptor de radar configurado para recibir una señal combinada reflejada que comprende una primera señal reflejada y una segunda señal reflejada, y para demodular la primera y la segunda señal reflejadas. La primera y segunda señales reflejadas pueden corresponder a que la primera y segunda señales hayan sido reflejadas desde un objetivo. El sistema comprende además un procesador de imágenes de radar configurado para generar una imagen de radar del objetivo en función de los parámetros de la señal asociados con la primera señal reflejada y en función de la información contenida en la segunda señal reflejada. El documento US5248979 divulga un sistema de comunicaciones y formación de imágenes por satélite de función dual que utiliza un dispositivo de almacenamiento masivo de datos de estado sólido que genera y almacena datos de imágenes a una tasa de datos relativamente baja y posteriormente transmite los datos a una tasa de datos significativamente más alta. El sistema de generación de imágenes y comunicación de doble función, que puede incorporarse como
una carga útil montada en el cuerpo de un satélite de generación de imágenes, proporciona una sola antena o apertura para realizar las funciones de generación de imágenes y comunicación y simplifica los sistemas de generación de imágenes y comunicaciones del satélite de generación de imágenes al eliminar el requisito de una antena cardán separada y/o apertura para cada sistema.
Por lo tanto, a la luz de la discusión anterior, existe la necesidad de superar los inconvenientes antes mencionados del tiempo de respuesta relativamente largo a la solicitud de información y capacidades de procesamiento limitadas de las estaciones terrestres.
Resumen
La presente divulgación busca proporcionar un método para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética a un receptor cliente.
La presente divulgación busca proporcionar una solución al problema existente de un tiempo de respuesta relativamente más largo para recibir información del satélite radar de apertura sintética. Un objetivo de la presente divulgación es proporcionar una solución que supere al menos parcialmente los problemas encontrados en la técnica anterior y proporcione una comunicación mejorada desde el satélite radar de apertura sintética al receptor cliente, especialmente en regiones árticas donde el ancho de banda de telecomunicaciones es generalmente bastante limitado, es difícil entregar información al cliente receptor.
En un aspecto, una realización de la presente divulgación proporciona un método para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética a un receptor cliente, el método comprende los pasos de:
- usar datos sin procesar de radar de apertura sintética almacenados previamente desde un almacenamiento de datos para formar la información;
- modular una señal de transmisión de radar de apertura sintética para transportar la información;
- transmitir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada desde el satélite radar de apertura sintética;
- recibir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada con el receptor cliente y demodular la transmisión de radar de apertura sintética modulada para obtener la información;
- determinar un tiempo de transmisión de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada desde el satélite radar de apertura sintética al receptor cliente en función de una ubicación espacial del receptor cliente y una ubicación espacial del satélite radar de apertura sintética, en función de un patrón direccional de una antena transmisora del satélite radar de apertura sintética;
- recibir una señal de eco de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada en el satélite radar de apertura sintética, en donde la recepción de la señal de eco comprende los pasos de:
- procesar la señal de eco recibida de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada para suprimir la modulación;
- formar datos sin procesar de radar de apertura sintética a partir de la señal de eco procesada; y
- almacenar los datos sin procesar del radar de apertura sintética en el almacenamiento de datos para su uso posterior.
En otro aspecto, una realización de la presente divulgación proporciona un sistema para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética a un receptor cliente, que comprende:
- el satélite radar de apertura sintética, que comprende:
- un almacenamiento de datos configurado para almacenar datos sin procesar de radar de apertura sintética previamente medidos;
- una unidad de procesamiento configurada para formar la información a partir de los datos sin procesar de radar de apertura sintética previamente medidos almacenados;
- un modulador configurado para modular la información a una señal de transmisión de radar de apertura sintética;
- un transmisor para transmitir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada; y
- un receptor para recibir una señal de eco de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada; en donde la unidad de procesamiento está configurada además para
- suprimir la modulación de la señal de eco recibida de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada;
- formar datos sin procesar de radar de apertura sintética a partir de la señal de eco recibida a partir de la cual se suprime la modulación; y
- almacenar los datos sin procesar del radar de apertura sintética en el almacenamiento de datos;
- el receptor cliente, que comprende:
- una antena para recibir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida; y - un demodulador configurado para demodular la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida recibida para obtener la información;
- medios configurados para obtener la ubicación espacial del satélite radar de apertura sintética y del receptor cliente y para utilizar las ubicaciones obtenidas para determinar la temporización de transmisión desde el satélite radar de apertura sintética modulada al receptor cliente, en función de un patrón direccional de una antena transmisora del satélite radar de apertura sintética.
Las realizaciones de la presente divulgación eliminan sustancialmente o al menos resuelven parcialmente los problemas mencionados anteriormente en la técnica anterior, y permiten una comunicación directa, eficiente en energía y efectiva entre el satélite radar de apertura sintética y el receptor cliente.
Aspectos, ventajas, características y objetos adicionales de la presente divulgación se harán evidentes a partir de los dibujos y la descripción detallada de las realizaciones ilustrativas interpretadas junto con las reivindicaciones adjuntas que siguen.
Se apreciará que las características de la presente divulgación son susceptibles de combinarse en varias combinaciones sin apartarse del alcance de la presente divulgación tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
El resumen anterior, así como la siguiente descripción detallada de realizaciones ilustrativas, se entienden mejor cuando se leen junto con los dibujos adjuntos. Con el fin de ilustrar la presente divulgación, se muestran en los dibujos estructuras ilustrativas de la divulgación. Sin embargo, la presente divulgación no se limita a métodos e instrumentos específicos divulgados en el presente documento. Además, los expertos en la materia comprenderán que los dibujos no están a escala. Siempre que ha sido posible, los elementos iguales se han indicado con los mismos números.
Ahora se describirán realizaciones de la presente divulgación, solo a modo de ejemplo, con referencia a los siguientes diagramas en donde:
la Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética a un receptor cliente, de acuerdo con una realización de la presente divulgación; la Figura 2 es una ilustración esquemática de varios módulos del satélite radar de apertura sintética, de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
la Figura 3 es una ilustración esquemática de un patrón de señal de transmisión de radar de apertura sintética tal como se recibe en un receptor cliente, de acuerdo con una realización de la presente divulgación; la Figura 4 es una ilustración esquemática de una tabla que indica los parámetros orbitales del satélite radar de apertura sintética, de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
la Figura 5 es una ilustración esquemática de un patrón direccional de una antena transmisora del satélite radar de apertura sintética, de acuerdo con una realización de la presente divulgación; y
la Figura 6 es una ilustración esquemática de los pasos de un método para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética a un receptor cliente, de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
En los dibujos adjuntos, se emplea un número subrayado para representar un artículo sobre el cual se coloca el número subrayado o un artículo al que el número subrayado es adyacente. Un número no subrayado se relaciona con un artículo identificado por una línea que vincula el número no subrayado con el artículo. Cuando un número no está subrayado y va acompañado de una flecha asociada, el número no subrayado se utiliza para identificar un elemento general al que apunta la flecha.
Descripción detallada de realizaciones
La siguiente divulgación detallada ilustra realizaciones de la presente divulgación y formas en las que se pueden implementar. Aunque se han dado a conocer algunos modos de llevar a cabo la presente divulgación, los expertos en la técnica reconocerán que también son posibles otras realizaciones para llevar a cabo o poner en práctica la presente divulgación.
En un aspecto, una realización de la presente divulgación proporciona un método para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética a un receptor cliente, el método comprende los pasos de:
- usar datos sin procesar de radar de apertura sintética almacenados previamente desde un almacenamiento de datos para formar la información;
- modular una señal de transmisión de radar de apertura sintética para transportar la información;
- transmitir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada desde el satélite radar de apertura sintética;
- recibir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada con el receptor cliente y demodular la transmisión de radar de apertura sintética modulada para obtener la información;
- determinar un tiempo de transmisión de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada desde el satélite radar de apertura sintética al receptor cliente en función de una ubicación espacial del receptor cliente y una ubicación espacial del satélite radar de apertura sintética, en función de un patrón direccional de una antena transmisora del satélite radar de apertura sintética;
- recibir una señal de eco de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada en el satélite radar de apertura sintética, en donde la recepción de la señal de eco comprende los pasos de:
- procesar la señal de eco recibida de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada para suprimir la modulación;
- formar datos sin procesar de radar de apertura sintética a partir de la señal de eco procesada; y
- almacenar los datos sin procesar del radar de apertura sintética en el almacenamiento de datos para su uso posterior.
En otro aspecto, una realización de la presente divulgación proporciona un sistema para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética a un receptor cliente, que comprende:
- el satélite radar de apertura sintética, que comprende:
- un almacenamiento de datos configurado para almacenar datos sin procesar de radar de apertura sintética previamente medidos;
- una unidad de procesamiento configurada para formar la información a partir de los datos sin procesar de radar de apertura sintética previamente medidos almacenados;
- un modulador configurado para modular la información a una señal de transmisión de radar de apertura sintética;
- un transmisor para transmitir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada; y
- un receptor para recibir una señal de eco de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada; en donde la unidad de procesamiento está configurada además para
- suprimir la modulación de la señal de eco recibida de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada;
- formar datos sin procesar de radar de apertura sintética a partir de la señal de eco recibida a partir de la cual se suprime la modulación; y
- almacenar los datos sin procesar del radar de apertura sintética en el almacenamiento de datos;
- el receptor cliente, que comprende:
- una antena para recibir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida; y - un demodulador configurado para demodular la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida recibida para obtener la información;
- medios configurados para obtener la ubicación espacial del satélite radar de apertura sintética y del receptor cliente y para utilizar las ubicaciones obtenidas para determinar la temporización de transmisión desde el satélite radar de apertura sintética modulada al receptor cliente, en función de un patrón direccional de una antena transmisora del satélite radar de apertura sintética.
La presente divulgación proporciona varias ventajas al establecer una comunicación directa entre el satélite radar de apertura sintética y el receptor cliente. A diferencia del método de la técnica anterior, el receptor cliente puede recibir directamente la información relativa a objetos, paisajes y similares desde el satélite radar de apertura sintética. La comunicación directa entre el satélite radar de apertura sintética y el receptor cliente reduce sustancialmente el tiempo de respuesta del sistema para entregar información al receptor cliente. Por lo tanto, la presente divulgación logra ambos objetivos, en primer lugar, la detección remota de los paisajes como una operación normal del satélite radar de apertura sintética y, en segundo lugar, comunicar imágenes de los paisajes adquiridas recientemente directamente al receptor cliente.
En una realización, el satélite radar de apertura sintética puede ser parte de una red de satélites que utiliza los respectivos radares de apertura sintética para mapear superficies de paisajes u objetos en una o más regiones de un área geográfica y almacenar estos mapas en forma de datos de imagen en el almacenamiento de datos. Siempre que el receptor cliente esté dentro del alcance de la red de satélites, el receptor cliente recibe datos de imagen
actualizados con respecto a una o más regiones de un área geográfica de la red de satélites. En una realización, el almacenamiento de datos puede incluir y no se limita a medios de almacenamiento transitorios o no transitorios tales como cintas magnéticas, discos duros, discos ópticos, memorias de estado sólido (por ejemplo, memoria de solo lectura (ROM), memoria de acceso aleatorio (RAM)) y otros dispositivos de almacenamiento.
Típicamente, la señal de transmisión del radar de apertura sintética se transmite hacia una o más regiones del área geográfica para detectar los paisajes u objetos ubicados en el mismo. Los ecos de la señal de transmisión del radar de apertura sintética transmitida se reciben en el satélite radar de apertura sintética que almacena los ecos en forma de datos sin procesar y retransmite los datos sin procesar a la estación terrestre para extraer información sobre los paisajes u objetos. Sin embargo, el satélite radar de apertura sintética de la presente divulgación incluye una unidad de procesamiento para suprimir los ecos y generar datos sin procesar de radar de apertura sintética. Posteriormente, la unidad de procesamiento del satélite radar de apertura sintética se configura para formar información a partir de los datos sin procesar del radar de apertura sintética y modular una señal de transmisión de radar de apertura sintética para transportar la información. La unidad de procesamiento está configurada para transmitir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada desde el satélite radar de apertura sintética directamente al receptor cliente. El receptor cliente incluye una antena para recibir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida; y un demodulador configurado para demodular la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida recibida para obtener la información. En una realización, la unidad de procesamiento está configurada para extraer datos de imagen de los datos sin procesar del radar de apertura sintética y formar la información a partir de los datos de imagen para que el receptor del cliente que carece de altas capacidades de procesamiento o no está configurado para recibir los datos sin procesar del radar de apertura sintética, pueda acceder directamente la información. Posteriormente, la unidad de procesamiento se configura para modular la señal de transmisión de radar de apertura sintética para transportar la información y transmitir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada hacia el receptor cliente. Posteriormente, el receptor cliente demodula la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida recibida para obtener la información que está en forma de datos de imagen.
En una realización, los datos de imagen pueden incluir información sobre el valor reflectante correspondiente a cada píxel de una imagen. Dado que el tamaño de los datos de imagen es relativamente grande y no se puede transmitir al receptor cliente en un solo pulso de comunicación debido al ancho de banda y la velocidad limitados del método de comunicación satelital de radar de apertura sintética divulgado, la unidad de procesamiento está configurada para realizar al menos una operación en los datos de imagen para modificar el tamaño de los datos de imagen. Por ejemplo, la unidad de procesamiento puede recortar la imagen de radar de apertura sintética, reducir la imagen de radar de apertura sintética, filtrar la imagen de radar de apertura sintética o realizar una operación similar para reducir el tamaño de la imagen de radar de apertura sintética.
En otra realización, la unidad de procesamiento está configurada para emplear uno o más métodos de procesamiento de señales para generar datos derivados y formar la información a partir de los datos derivados. Los datos derivados pueden incluir la identificación y ubicación de varios objetos tales como otras embarcaciones de transporte, montañas, marcas de hielo marino, icebergs, derrames de petróleo y similares en una o más regiones del área geográfica.
El sistema incluye el generador de señales configurado para generar la señal de transmisión de radar de apertura sintética de manera que el modulador está configurado para modular la información a la señal de transmisión de radar de apertura sintética. En una realización, el modulador incluye medios para modular la información sobre una portadora que se usa en las mediciones. Posteriormente, la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada se amplifica mediante un amplificador de potencia y se transmite directamente hacia el receptor cliente mediante el transmisor.
En una realización, el modulador está configurado para modular la información en la señal de transmisión de radar de apertura sintética usando uno o más métodos de modulación tales como modulación de frecuencia, modulación de posición de pulso o modulación de fase. Por ejemplo, el modulador está configurado para codificar la información en la señal de transmisión de radar de apertura sintética usando la al menos una modulación de frecuencia, una modulación de posición de pulso y una modulación de fase.
En una realización, una selección del método de modulación de uno o más métodos de modulación depende de los requisitos de procesamiento de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada en el satélite radar de apertura sintética o en el receptor cliente. Por ejemplo, si la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada es un pulso de transmisión de, por ejemplo, un pulso sónico de 60 MHz de ancho que dura 1/50000 s (200 microsegundos) con una frecuencia central de aproximadamente 10 GHz, la etapa del amplificador de potencia del satélite del radar de apertura sintética puede ser llevado a la saturación con frecuencia. Por lo tanto, el modulador no utiliza una modulación de amplitud de la información en la señal de transmisión del radar de apertura sintética.
En una realización, el receptor cliente puede requerir una o más propiedades de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada para identificar lóbulos laterales pequeños en un patrón de radiación de la señal de
transmisión de radar de apertura sintética modulada después del proceso de filtrado adaptado. Así, el modulador está configurado para seleccionar métodos de modulación digital como la modulación de posición de pulso y la modulación de fase.
En una realización, el modulador usa la modulación de posición de pulso para modular la información en la señal de transmisión de radar de apertura sintética. En el método de modulación digital tal como el método de modulación de pulsos, se usa un símbolo de término en donde el símbolo comprende uno o más bits. Cualquier transmisión de datos en el método de modulación digital es equivalente a la transmisión de los símbolos. En otras palabras, los datos de transmisión incluyen una secuencia de símbolos y cada símbolo puede tener múltiples estados dependiendo del número de bits elegidos para representar el símbolo. Por ejemplo, en un método de modulación por cambio de fase en cuadratura, el símbolo puede tener cuatro estados diferentes.
En una realización del método de modulación de posición de pulso, el símbolo se representa utilizando 10 bits y, por lo tanto, cada símbolo puede tener 1024 estados diferentes. Además, cada pulso sónico uniformemente largo puede comenzar con una diferencia de 0,1 microsegundos entre sí en el método de modulación de posición de pulso. Hay 256 posiciones de inicio diferentes y cada pulso sónico transmitido porta 8 bits de información. Además, cada pulso sónico puede ser un pulso sónico ascendente o descendente que se representa mediante un bit adicional. Además, el pulso sónico de transmisión puede incluir además opciones de cambio de fase que se pueden agregar dependiendo del ancho de banda necesario en la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada. En una realización, la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada incluye pulsos sónicos lineales de 60 MHz en banda X (8-12 GHz) con una tasa de repetición de 5 kHz y un ciclo de trabajo del 10 %. En otras palabras, para cada período de pulso, el satélite radar de apertura sintética transmite durante el 10 por ciento del período de pulso y escucha durante el 90 por ciento del período de pulso. Como ejemplo, cada pulso de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada puede incluir de 1 a 1000 bits de la información requerida para ser entregada al receptor cliente.
Un tiempo de transmisión para transmitir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada desde el satélite radar de apertura sintética al receptor cliente se determina usando una ubicación espacial del receptor cliente y una ubicación espacial del satélite radar de apertura sintética. Por ejemplo, las ubicaciones espaciales del receptor cliente y el satélite radar de apertura sintética se determinan utilizando un sistema de posicionamiento global. En una realización, el transmisor del satélite radar de apertura sintética determina si el satélite radar de apertura sintética está en una ubicación cercana al receptor cliente. Si se toma una determinación positiva, el transmisor del satélite radar de apertura sintética inicia la transmisión de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada.
El tiempo de transmisión se determina en función de un patrón direccional de una antena transmisora del satélite radar de apertura sintética. El patrón direccional de la antena transmisora incluye un lóbulo principal y uno o más lóbulos laterales. Una vez que se determinan las posiciones del receptor cliente y del satélite radar de apertura sintética, el transmisor determina además si el receptor cliente está en un área cubierta por el lóbulo principal o por uno o más lóbulos laterales. En una realización, el transmisor transmite la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada solo cuando se encuentra que el receptor cliente está presente en el área cubierta por el lóbulo principal. En otra realización, el transmisor transmite la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada hacia el receptor cliente cuando el receptor cliente se encuentra presente en un área cubierta por al menos un lóbulo lateral de uno o más lóbulos laterales, donde la intensidad de la señal del receptor modulado la señal de transmisión del radar de apertura sintética está por encima de un valor umbral. En otra realización más, el transmisor no transmite la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada cuando el receptor cliente está en un área donde la intensidad de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada está por debajo del valor umbral.
El receptor cliente incluye la antena para recibir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida. Como la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada se transmite con alta potencia, típicamente varios kilovatios, el receptor cliente puede no requerir una antena de alta ganancia que se usa típicamente en la comunicación por satélite.
En una realización, el receptor cliente incluye capacidades de procesamiento para procesar una gran cantidad de datos. Por ejemplo, si la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada incluye pulsos sónicos lineales de 60 MHz en banda X (8-12 GHz) con una tasa de repetición de 5 kHz, un ciclo de trabajo del 10 %, un ancho (d) del haz que se va a recibir de 22,5 km, una velocidad del satélite radar de apertura sintética de 7,5 km/s, el satélite radar de apertura sintética recorre una distancia d en aproximadamente 3 segundos. En este caso, el receptor cliente recibirá alrededor de 15000 pulsos en el período de 3 segundos. Por lo tanto, el receptor cliente puede recibir de 15 Kbit a 15 Mbit si cada pulso de la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada incluye 1-1000 bits de información codificada y, en consecuencia, procesa la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada para obtener la información.
El receptor cliente incluye el demodulador configurado para demodular la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada recibida para obtener la información. Dependiendo del método de modulación utilizado para modular la información en la señal de transmisión de radar de apertura sintética en el satélite radar de apertura sintética, el receptor cliente está configurado para seleccionar una unidad de demodulación respectiva para demodular la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada.
En una realización, a medida que el satélite radar de apertura sintética viaja a alta velocidad, un efecto Doppler puede afectar significativamente las características de la señal recibida en el receptor cliente. En caso de que la velocidad del satélite radar de apertura sintética sea sustancialmente constante y conocida previamente, el efecto Doppler es bastante fácil de compensar. Por lo tanto, el receptor cliente incluye una unidad de procesamiento de señales configurada para compensar el efecto Doppler en la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada recibida.
En una realización, el receptor cliente incluye una interfaz de comunicación para proporcionar la información obtenida al usuario u otros sistemas en la embarcación. La interfaz de comunicación puede incluir una interfaz de usuario tal como una interfaz gráfica de usuario o una pantalla de radar en la que se muestra la información al usuario.
En una realización, una embarcación con el receptor cliente puede estar ubicada en un área tal como una región ártica, donde existe una red de comunicación deficiente. La embarcación puede requerir información sobre icebergs u otra información de embarcaciones de un área de interés alrededor de la embarcación. Una vez que se conoce la ubicación de la embarcación, el transmisor del satélite radar de apertura sintética transmite la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada cuando el satélite radar de apertura sintética está dentro del alcance de recepción de la embarcación. La señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada puede incluir información tal como un mapa reducido o aproximado del área que rodea a la embarcación. El receptor cliente recibe la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada y extrae la información que se muestra en el radar del receptor cliente. El mapa recibido puede ser más grande que el radar de la embarcación y, por lo tanto, ayuda en el cálculo de la ruta de la embarcación para evitar los icebergs.
Además de entregar información al receptor cliente a través de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada, el satélite radar de apertura sintética incluye un receptor para recibir la señal de eco de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada. El satélite radar de apertura sintética incluye una unidad de procesamiento que está configurada para suprimir la modulación de la señal de eco recibida de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada.
En una realización, la supresión de la modulación incluye seleccionar un algoritmo de supresión en función del método de modulación usado en la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada correspondiente a la señal de eco recibida. En una realización, el generador de señales del satélite radar de apertura sintética está en comunicación con la unidad de procesamiento para entregar información relacionada con el método de modulación utilizado en la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada. Dado que el generador de señales conoce los diversos parámetros en la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada y comunica oportunamente estos parámetros a la unidad de procesamiento, la unidad de procesamiento puede seleccionar los medios adecuados para compensar/suprimir el efecto que ha causado el generador de señales.
En una realización, el generador de señales comunica a la unidad de procesamiento los cambios realizados en la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada. Por ejemplo, un cambio en la temporización del pulso de la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada significa que la señal de eco recibida de la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada puede tener una posición de traslación espacial. La posición trasladada espacialmente depende de la velocidad del satélite y de otros parámetros que deben tenerse en cuenta para generar los datos de imagen a partir de los datos sin procesar del radar de apertura sintética extraídos de la señal de eco de la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada. Posteriormente, la información se genera a partir de los datos de imagen y se transmite hacia el receptor cliente.
Debido a los cambios realizados en la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada, los parámetros de señal de los ecos de la señal de transmisión del radar de apertura sintética transmitida permanecen cambiados. En una realización, la unidad de procesamiento está configurada para almacenar los parámetros modificados de la señal de transmisión del radar de apertura sintética transmitida en el almacenamiento de datos y enviar los parámetros modificados de la señal de transmisión del radar de apertura sintética transmitida al receptor cliente mientras transmite la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada hacia el receptor cliente. Una recepción de los parámetros modificados de la señal de transmisión del radar de apertura sintética permite que el receptor cliente demodule la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada transmitida recibida para obtener la información de los datos sin procesar del radar de apertura sintética.
En otra realización, la unidad de procesamiento está configurada para utilizar medios de procesamiento de señal complejos, por ejemplo, en la etapa de filtro adaptado del receptor si el generador de señal usa modulación de frecuencia o modulación de fase mientras modula la información en la señal de transmisión de radar de apertura
sintética. A medida que el generador de señales comunica oportunamente estos cambios a la unidad de procesamiento, la unidad de procesamiento está configurada para cambiar a un algoritmo de supresión requerido para suprimir la señal de eco de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada.
En una realización, la comunicación entre el generador de señales y la unidad de procesamiento permite que el satélite radar de apertura sintética realice operaciones regulares de un escáner para producir los datos sin procesar del radar de apertura sintética.
En una realización, la unidad de procesamiento está configurada para suprimir la modulación de la señal de eco recibida en tiempo real. En otra realización, la unidad de procesamiento está configurada para almacenar los parámetros relacionados con la modulación recibidos del generador de señales, datos sin procesar, compensación del efecto Doppler y suprimir la modulación de la señal de eco recibida en un momento posterior. Sin embargo, la unidad de procesamiento está configurada para suprimir la modulación con un retraso mínimo para que el receptor cliente reciba la información de manera oportuna. La supresión da como resultado la formación de los datos sin procesar del radar de apertura sintética y la unidad de procesamiento se configura para formar los datos de imagen a partir de los datos sin procesar usando uno o más métodos de procesamiento de señales.
En una realización, la unidad de procesamiento se configura para almacenar los datos sin procesar del radar de apertura sintética, así como los datos de imagen en el almacenamiento de datos. Posteriormente, los datos sin procesar de radar de apertura sintética almacenados o los datos de imagen se utilizan para transmitir la información al receptor cliente dependiendo de las capacidades de procesamiento o los ajustes de configuración del receptor cliente utilizando los métodos descritos anteriormente.
Descripción detallada de los dibujos
Haciendo referencia a la Figura 1, se ilustra una ilustración esquemática de un sistema 100 para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética 102 a un receptor cliente tal como una embarcación 104, de acuerdo con una realización de la presente divulgación. El satélite radar de apertura sintética 102 está instalado en un avión o una nave espacial y la embarcación 104 está adaptada para incluir un receptor cliente 106. La embarcación 104 se encuentra dentro de un rango de comunicación del satélite radar de apertura sintética 102. Un usuario puede solicitar información sobre el paisaje de un área 108 en la que se encuentra la embarcación 104. El receptor cliente 106 envía una solicitud al satélite radar de apertura sintética 102 para la información y el satélite radar de apertura sintética 102 comunica directamente la señal de transmisión del radar de apertura sintética al receptor cliente 106. El receptor cliente 106 procesa la señal de transmisión de radar de apertura sintética recibida y extrae la información que indica el paisaje del área 108.
Haciendo referencia a la Figura 2, se ilustra una ilustración esquemática de varios módulos del satélite radar de apertura sintética 200, de acuerdo con una realización de la presente divulgación. El satélite radar de apertura sintética incluye un generador de señales de transmisión SAR 202, un amplificador de potencia de transmisión 204 y una antena transmisora (Tx)/recepción (Rx) 206. El satélite radar de apertura sintética 200 incluye además un receptor de bajo ruido 208 para recibir una señal de eco, un procesador de señal 210 configurado para procesar la señal de eco recibida y extraer los datos sin procesar del radar de apertura sintética de la señal de eco procesada. Posteriormente, los datos sin procesar del radar de apertura sintética se almacenan en un almacenamiento de datos 212.
El satélite radar de apertura sintética 200 incluye una fuente de datos transmitidos 214 que proporciona datos sin procesar del radar de apertura sintética al generador de señales de transmisión SAR 202 donde los datos sin procesar del radar de apertura sintética se modulan en la señal de transmisión del radar de apertura sintética para transportar información que comprende los datos sin procesar del radar de apertura sintética. Además, el generador de señales de transmisión SAR 202 está acoplado comunicativamente al procesador de señales 210 para que los datos relacionados con la modulación, como el tipo de modulación, el ancho de pulso y similares, puedan proporcionarse al procesador de señales 210. El procesador de señales 210 utiliza los datos relacionados con la modulación para suprimir la señal de eco recibida con el fin de extraer los datos sin procesar del radar de apertura sintética.
Haciendo referencia a la Figura 3, se ilustra una ilustración esquemática de ejemplo de un patrón 300 de señal de transmisión de radar de apertura sintética tal como se recibe en un receptor de cliente, de acuerdo con una realización de la presente divulgación. El eje X indica la distancia en kilómetros y el eje Y indica la intensidad de la señal logarítmica en dB. El patrón de señal de transmisión de radar de apertura sintética es un patrón de señal de un satélite radar de apertura sintética que orbita a una altura de 500 km. El ancho del lóbulo principal 302 es de 20 km y la intensidad del primer lóbulo 304 es de 13 dB, que es menor que la intensidad del lóbulo principal 302.
Haciendo referencia a la Figura 4, se ilustra una ilustración esquemática de una tabla 400 que indica los parámetros orbitales del satélite radar de apertura sintética, de acuerdo con una realización de la presente divulgación. Los parámetros de la órbita incluyen la altura de la órbita, longitud de la órbita, velocidad del satélite radar de apertura sintética y tiempo de órbita del satélite radar de apertura sintética.
Haciendo referencia a la Figura 5, se ilustra una ilustración esquemática de ejemplo de un patrón direccional 500 de una antena transmisora del satélite radar de apertura sintética, de acuerdo con una realización de la presente divulgación. Un eje X del patrón direccional 500 ilustra la distancia y un eje Y ilustra la intensidad de una señal de transmisión de radar de apertura sintética. Una línea de puntos 502 indica un valor de intensidad umbral de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada. El patrón direccional de la antena transmisora incluye un lóbulo principal 504 y uno o más lóbulos laterales 506. Una vez que se determinan las posiciones del receptor cliente y del satélite radar de apertura sintética, el transmisor transmite la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada hacia el receptor cliente cuando el receptor cliente se encuentra presente en un área en donde la intensidad de la señal de la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada está por encima de la línea de puntos 502 y el transmisor no transmite la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada cuando el receptor cliente está en un área donde la intensidad de la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada está por debajo de la línea de puntos 502.
Haciendo referencia a la Figura 6, se ilustra una ilustración de los pasos de un método 600 para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética a un receptor cliente, de acuerdo con una realización de la presente descripción. En el paso 602, se utilizan datos sin procesar de radar de apertura sintética previamente almacenados de un almacenamiento de datos para formar la información. En el paso 604, la señal de transmisión de radar de apertura sintética se modula para portar la información. En el paso 606, se transmite la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada desde el satélite radar de apertura sintética. En el paso 608, la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada se recibe con el receptor cliente y la transmisión del radar de apertura sintética modulada se demodula para obtener la información. En el paso 610, se recibe una señal de eco de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada en el satélite radar de apertura sintética. El paso de recibir la señal de eco comprende procesar la señal de eco recibida de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada para suprimir la modulación; formar datos sin procesar del radar de apertura sintética a partir de la señal de eco procesada; y almacenar los datos sin procesar del radar de apertura sintética en el almacenamiento de datos para su uso posterior.
Los pasos 602 a 610 son solo ilustrativos y también se pueden proporcionar otras alternativas donde se agregan uno o más pasos, se eliminan uno o más pasos, o se proporcionan uno o más pasos en una secuencia diferente sin apartarse del alcance de las reivindicaciones del presente documento.
Las modificaciones a las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente son posibles sin apartarse del alcance de la presente divulgación tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. Expresiones como "que incluye", "que comprende", "que incorpora", " tiene", "es" usadas para describir y reivindicar la presente divulgación tienen la intención de interpretarse de manera no exclusiva, es decir, permitiendo que artículos, componentes o elementos no explícitamente descritos también estén presentes. La referencia al singular también debe interpretarse en relación con el plural.
Claims (11)
1. Un método para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética (102, 200) a un receptor cliente (106), el método que comprende los pasos de:
- usar datos sin procesar de radar de apertura sintética previamente almacenados desde un almacenamiento de datos (212) para formar la información;
- modular una señal de transmisión de radar de apertura sintética para transportar la información;
- transmitir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada desde el satélite radar de apertura sintética;
- recibir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada con el receptor cliente y demodular la transmisión de radar de apertura sintética modulada para obtener la información;
- determinar un tiempo de transmisión de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada desde el satélite radar de apertura sintética al receptor cliente en función de una ubicación espacial del receptor cliente y una ubicación espacial del satélite radar de apertura sintética, en función de un patrón direccional (500) de una antena transmisora (206) del satélite radar de apertura sintética; y
- recibir una señal de eco de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada en el satélite radar de apertura sintética, en donde la recepción de la señal de eco comprende los pasos de:
- procesar la señal de eco recibida de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada para suprimir la modulación;
- formar datos sin procesar de radar de apertura sintética a partir de la señal de eco procesada; y - almacenar los datos sin procesar del radar de apertura sintética en el almacenamiento de datos para su uso posterior.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la información se forma extrayendo datos de imagen de los datos sin procesar de radar de apertura sintética previamente almacenados.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la información se forma procesando los datos sin procesar del radar de apertura sintética previamente almacenados para formar datos derivados.
4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la modulación de la señal de transmisión de radar de apertura sintética comprende codificar información en la señal de transmisión de radar de apertura sintética usando al menos una modulación de frecuencia, una modulación de posición de pulso y una modulación de fase.
5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde recibir la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada en el receptor cliente (106) comprende compensar el efecto Doppler en la señal de transmisión del radar de apertura sintética modulada.
6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la supresión de la modulación comprende seleccionar un algoritmo de supresión en función de la modulación utilizada en la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida correspondiente a la señal de eco recibida.
7. Un sistema (100) para transmitir información desde un satélite radar de apertura sintética (102, 200) a un receptor cliente (106), que comprende:
- el satélite radar de apertura sintética, que comprende:
- un almacenamiento de datos (212) configurado para almacenar datos sin procesar de radar de apertura sintética previamente medidos;
- una unidad de procesamiento (210) configurada para formar la información a partir de los datos sin procesar de radar de apertura sintética previamente medidos almacenados;
- un modulador configurado para modular la información a una señal de transmisión de radar de apertura sintética;
- un transmisor para transmitir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada; y - un receptor (208) para recibir una señal de eco de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada;
en donde la unidad de procesamiento está configurada además para
- suprimir la modulación de la señal de eco recibida de la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada;
- formar datos sin procesar de radar de apertura sintética a partir de la señal de eco recibida a partir de la cual se suprime la modulación; y
- almacenar los datos sin procesar del radar de apertura sintética en el almacenamiento de datos;
- el receptor cliente, que comprende:
- una antena para recibir la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida; y - un demodulador configurado para demodular la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada transmitida recibida para obtener la información;
- medios configurados para obtener la ubicación espacial del satélite radar de apertura sintética y del receptor cliente y para usar las ubicaciones obtenidas para determinar la sincronización de la transmisión desde el satélite radar de apertura sintética modulada al receptor cliente, en función de un patrón direccional (500) de una antena transmisora (206) del satélite radar de apertura sintética.
8. Un sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la unidad de procesamiento (210) está configurada para extraer datos de imagen de los datos sin procesar de radar de apertura sintética previamente almacenados para formar la información.
9. Un sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en donde el modulador está configurado para modular la información en la señal de transmisión de radar de apertura sintética mediante una modulación de frecuencia, una modulación de posición de pulso o una modulación de fase.
10. Un sistema (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9, en donde el receptor cliente (106) comprende además una unidad de procesamiento de señales configurada para compensar el efecto Doppler en la señal de transmisión de radar de apertura sintética modulada.
11. Un sistema (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en donde el receptor cliente (106) comprende además una interfaz de comunicación para proporcionar la información obtenida.
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