RU2812759C1 - Радиолокатор, применяющий сквозной ретранслятор - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к антенным системам с формированием луча. Техническим результатом является обеспечение формирования изображения мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой из системы, которая поддерживает формирование луча принимаемых сигналов. Упомянутый технический результат достигается тем, что система обработки приема может обрабатывать сигналы облучающих элементов в соответствии с несколькими множествами весовых значений луча, причем каждое из них соответствует диаграмме покрытия луча, содержащей один или более лучей пикселей изображения радиолокатора для генерирования множества сигналов луча. Сигналы облучающего элемента могут представлять собой энергию сигнала от отраженного сигнала освещения или энергию пассивно принятого сигнала. Несколько множеств сигналов луча, полученных в результате обработки сигналов облучающего элемента, могут быть затем обработаны для получения значений пикселей изображения, а значения пикселей изображения объединены для получения изображения. Несколько множеств сигналов облучающих элементов (причем, например, каждое соответствует периоду времени) могут быть обработаны и объединены для формирования изображения. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

Уровень техники

Нижеследующее относится в целом к антенным системам с формированием луча и, более конкретно, к мультистатическому радиолокатору с синтезированной апертурой. В некоторых антенных системах с формированием луча, таких как система спутниковой связи, приемное устройство может содержать антенну, выполненную с возможностью приема сигналов на каждом из множества облучающих элементов облучающей решетки. Множество сигналов облучающего элемента могут обрабатываться в соответствии с конфигурацией приема формирования луча, которая может включать в себя применение фазового сдвига или масштабирования амплитуды к соответствующим сигналам облучающего элемента. Обработка может быть связана с генерированием сигналов сфокусированного луча, соответствующих различным зонам покрытия сфокусированного луча, которые в некоторых примерах могут поддерживать различное выделение ресурсов связи в зоне покрытия обслуживания антенны.

Сущность изобретения

Описанные методы относятся к усовершенствованным способам, системам, устройствам и аппаратам, поддерживающим мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой. В некоторых примерах антенна может быть включена в транспортное средство, такое как спутник, летательный аппарат, беспилотный летательный аппарат (БПЛА), или устройство другого типа, которое поддерживает услугу связи или другие возможности приема в зоне покрытия обслуживания. Антенна может содержать облучающую решетку, имеющую множество облучающих элементов, и каждый из облучающих элементов может быть связан с сигналом облучающего элемента, соответствующим принятой энергии на соответствующем облучающем элементе. В альтернативном варианте устройство может ретранслировать сигналы, принятые в облучающей решетке, через соответствующую облучающую решетку (например, ту же самую или другую облучающую решетку). Наземная система (например, несколько терминалов узла доступа) может принимать ретранслируемые сигналы. Система обработки приема может принимать сигналы (например, сигналы облучающего элемента или сигналы узла доступа) или другую связанную сигнализацию и выполнять различные методы формирования луча для поддержки направленного приема.

Для поддержки связи в режиме реального времени система обработки приема может обрабатывать принятые сигналы, такие как сигналы облучающего элемента, в соответствии с первой конфигурацией формирования луча, чтобы генерировать один или более сигналов сфокусированного луча. Каждый из сигналов сфокусированного луча может соответствовать соответствующему сфокусированному лучу антенны и, в некоторых примерах, может включать в себя связь, запланированную для соответствующих из совокупности сфокусированных лучей (например, зоны покрытия сфокусированного луча).

Для поддержки мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой система обработки приема может обрабатывать сигналы облучающего элемента (например, некоторую продолжительность времени) в соответствии с несколькими множествами весовых значений луча, каждое из которых соответствует диаграмме покрытия луча, включающей один или более лучей пикселей изображения радиолокатора для генерирования множества сигналов луча. Сигналы облучающего элемента могут представлять собой энергию сигнала от отраженного сигнала освещения (например, маякового сигнала, сигнала связи) или энергию пассивно принятого сигнала (например, без соответствующего сигнала освещения). Несколько множеств сигналов луча, полученных в результате обработки сигналов облучающего элемента, могут быть затем обработаны для получения значений пикселей изображения, а значения пикселей изображения объединены для получения изображения. При обработке сигналов облучающего элемента может учитываться источник освещения, который может быть тем же, что и приемник или ретранслятор сигналов облучающего элемента, или в некоторых случаях другим передатчиком. В некоторых случаях несколько множеств сигналов облучающего элемента (например, каждый соответствует продолжительности времени) могут быть обработаны и объединены для формирования изображения.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1A показана схема системы связи, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.

На фиг. 1B проиллюстрирован антенный узел спутника, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.

На фиг. 1C проиллюстрирован узел облучающей решетки антенного узла, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.

На фиг. 2A-2D проиллюстрированы примеры характеристик антенны для антенного узла, имеющего узел облучающей решетки, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.

На фиг. 3A и 3B проиллюстрирован пример формирования луча для формирования зон покрытия сфокусированного луча над зоной покрытия собственной диаграммы направленности антенны в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.

На фиг. 4 проиллюстрирован пример системы обработки приема, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.

На фиг. 5 проиллюстрирован пример диаграммы покрытия составного луча, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.

На фиг. 6 показана схема системы, содержащей устройство, которое поддерживает методы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.

На фиг. 7 показана последовательность операций процесса, которая поддерживает методы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.

Подробное описание изобретения

Система в соответствии с методами, описанными в данном документе, может поддерживать различные примеры мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой. Например, антенна облучающей решетки может быть включена в транспортное средство, такое как спутник, летательный аппарат, беспилотный летательный аппарат (БПЛА), или устройство другого типа, которое поддерживает услугу связи или другие возможности приема в зоне покрытия обслуживания. Антенна может содержать облучающую решетку, имеющую множество облучающих элементов, и для обеспечения приема сигнала каждый из облучающих элементов может быть связан с сигналом облучающего элемента, соответствующим принимаемой энергии на соответствующем облучающем элементе. В альтернативном варианте устройство может ретранслировать сигналы, принятые в облучающей решетке, через соответствующую облучающую решетку (например, ту же самую или другую облучающую решетку). Наземная система (например, несколько терминалов узла доступа) может принимать ретранслируемые сигналы. Система обработки приема может принимать сигналы (например, сигналы облучающего элемента или сигналы терминала узла доступа) и выполнять различные методы формирования луча для поддержки направленного приема. Компоненты системы обработки приема могут быть включены в одну или более наземных станций или могут быть включены в спутник или другое транспортное средство, которое может содержать или не содержать антенну, связанную с обрабатываемыми сигналами облучающего элемента. В некоторых примерах компоненты системы обработки приема могут быть распределены между более чем одним устройством, включая компоненты, распределенные между транспортным средством и наземным сегментом.

В соответствии с различными аспектами, описанными в данном документе, несколько облучающих сигналов или сигналов терминала узла доступа можно обрабатывать в соответствии с несколькими множествами весовых значений луча для получения разных множеств точек изображения в отображаемого региона. Облучающие сигналы или сигналы терминала узла доступа могут включать в себя отражения активно передаваемых сигналов (например, отраженные маяковые сигналы, отраженные сигналы связи) или пассивно собираемых сигналов (например, излучения или отражения других сигналов связи, тепловые излучения или другие сигналы). Множества точек изображения могут быть объединены в изображение мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой.

В этом описании предложены различные примеры методов мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, и такие примеры не являются ограничением объема, применимости или конфигурации примеров, в соответствии с принципами, описанными в данном документе. Скорее в последующем описании специалистам в данной области техники будет предложено описание, позволяющее реализовать варианты реализации описанных в данном документе принципов. В функцию и расположение элементов могут быть внесены различные изменения.

Таким образом, в различных вариантах реализации изобретения в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе, могут быть опущены, заменены или добавлены различные процедуры или компоненты по мере необходимости. Например, следует понимать, что способы можно выполнять в порядке, отличном от описанного, и что различные этапы могут быть добавлены, опущены или объединены. Кроме того, аспекты и элементы, описанные в отношении определенных примеров, могут быть объединены в различных других примерах. Также следует понимать, что следующие системы, способы, устройства и программное обеспечение могут по отдельности или совместно представлять собой компоненты большей системы, при этом другие процедуры могут иметь приоритет над их применением или иным образом изменять их применение.

На фиг. 1A показана схема спутниковой системы 100, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Спутниковая система 100 может использовать ряд сетевых архитектур, включая космический сегмент 101 и наземный сегмент 102. Космический сегмент 101 может включать в себя один или более спутников 120. Наземный сегмент 102 может включать в себя один или более терминалов 130 узлов доступа (например, шлюзовые терминалы, наземные станции), а также сетевые устройства 141, такие как сетевые операционные центры (NOC) или другие главные центры обработки или устройства, а также командные центры спутниковых и шлюзовых терминалов. В некоторых примерах наземный сегмент 102 может также включать в себя пользовательские терминалы 150, которым предоставляется услуга связи через спутник 120.

В различных примерах спутник 120 может быть выполнен с возможностью поддержки беспроводной связи между одним или более терминалами 130 узла доступа и/или различными пользовательскими терминалами 150, расположенными в зоне покрытия обслуживания, что в некоторых примерах может быть основной задачей или целью спутника 120. В некоторых примерах спутник 120 может быть выполнен с возможностью сбора информации и может содержать различные датчики для обнаружения географического распределения электромагнитных, оптических, тепловых или других данных (например, для цели по сбору или приему данных). В некоторых примерах спутник 120 может быть развернут на геостационарной орбите, таким образом, что его орбитальное положение по отношению к наземным устройствам является относительно стационарным или стационарным в пределах операционного допуска или другого орбитального окна (например, в пределах орбитальной позиции). В других примерах спутник 120 может работать на любой соответствующей орбите (например, на низкой околоземной орбите (НОО), средней околоземной орбите (СОО) и т.д.).

Спутник 120 может использовать антенный узел 121, такой как узел фазированной антенной решетки (например, решетку прямого излучения (DRA)), антенну с отражателем с облучателем фазированной решетки (PAFR) или любой другой механизм, известный в данной области техники, для приема или передачи сигналов (например, услуги связи или вещания или услуги сбора данных). При поддержке услуги связи спутник 120 может принимать сигналы 132 прямого восходящего канала связи от одного или более терминалов 130 узла доступа и предоставлять соответствующие сигналы 172 обратного нисходящего канала связи на один или более пользовательских терминалов 150. Спутник 120 также может принимать сигналы 173 обратного восходящего канала связи от одного или более пользовательских терминалов 150 и передавать соответствующие сигналы 133 обратного нисходящего канала связи на один или более терминалов 130 узла доступа. Спутник 120 может использовать множество методов модуляции и кодирования передачи на физическом уровне для передачи сигналов между терминалами 130 узла доступа или пользовательскими терминалами 150 (например, адаптивное кодирование и модуляция (ACM)).

Антенный узел 121 может поддерживать связь или другой прием сигнала посредством одного или более сфокусированных лучей 125 с формированием луча, которые иначе могут называться лучами обслуживания, спутниковыми лучами или обозначаться любой другой подходящей терминологией. Сигналы могут проходить через антенный узел 121 в соответствии с пространственной диаграммой направленности электромагнитного излучения сфокусированных лучей 125. При поддержке услуги связи сфокусированный луч 125 может использовать одну несущую, например одну частоту или непрерывный диапазон частот, которые также могут быть связаны с одной поляризацией. В некоторых примерах сфокусированный луч 125 может быть выполнен с возможностью поддержки только пользовательских терминалов 150, и в этом случае сфокусированный луч 125 может называться пользовательским сфокусированным лучом или пользовательским лучом (например, пользовательским сфокусированным лучом 125-а). Например, пользовательский сфокусированный луч 125-a может быть выполнен с возможностью поддержки одного или более сигналов 172 прямого нисходящего канала связи и/или одного или более сигналов 173 обратного восходящего канала связи между спутником 120 и пользовательскими терминалами 150. В некоторых примерах сфокусированный луч 125 может быть выполнен с возможностью поддержки только терминалов 130 узла доступа, и в этом случае сфокусированный луч 125 может называться сфокусированным лучом узла доступа, лучом узла доступа или лучом шлюза (например, сфокусированным лучом 125-b узла доступа). Например, сфокусированный луч 125-b узла доступа может быть выполнен с возможностью поддержки одного или более сигналов 132 прямого восходящего канала связи и/или одного или более сигналов 133 обратного нисходящего канала связи между спутником 120 и терминалами 130 узла доступа. В других примерах сфокусированный луч 125 может быть выполнен с возможностью обслуживания как пользовательских терминалов 150, так и терминалов 130 узла доступа, и, таким образом, сфокусированный луч 125 может поддерживать любую комбинацию сигналов 172 прямого нисходящего канала связи, сигналов 173 обратного восходящего канала связи, сигналов 132 прямого восходящего канала связи и/или сигналов 133 обратного нисходящего канала связи между спутником 120 и пользовательскими терминалами 150 и терминалами 130 узла доступа.

Сфокусированный луч 125 может поддерживать услугу связи между целевыми устройствами (например, пользовательскими терминалами 150 и/или терминалами 130 узла доступа) или прием другого сигнала в пределах зоны 126 покрытия сфокусированного луча. Зона 126 покрытия сфокусированного луча может быть определена зоной диаграммы направленности электромагнитного излучения соответствующего сфокусированного луча 125, проецируемой на землю или какую-либо другую опорную поверхность, имеющей мощность сигнала, отношение сигнал-шум (SNR) или отношение сигнал-помеха плюс шум (SINR) сфокусированного луча 125 выше порогового значения. Зона 126 покрытия сфокусированного луча может покрывать любую подходящую зону покрытия обслуживания (например, круглую, эллиптическую, шестиугольную, местную, региональную, национальную) и может поддерживать услугу связи с помощью любого количества целевых устройств, расположенных в зоне 126 покрытия сфокусированного луча. В различных примерах целевые устройства, такие как бортовые или подводные целевые устройства, могут быть расположены в пределах сфокусированного луча 125, но не расположены на опорной поверхности зоны 126 покрытия сфокусированного луча (например, опорной поверхности 160, которая может представлять собой земную поверхность, поверхность суши, поверхность водоема, такого как озеро или океан, или опорную поверхность на возвышении или высоте).

Формирование луча для канала связи можно выполнять путем регулирования фазы сигнала (или временной задержки), а иногда и амплитуды сигнала сигналов, передаваемых и/или принимаемых несколькими облучающими элементами одного или более антенных узлов 121 с перекрывающимися местными диаграммами направленности облучающих элементов. В некоторых примерах некоторые или все облучающие элементы могут быть расположены в виде решетки составляющих приемных и/или передающих облучающих элементов, которые взаимодействуют друг с другом для обеспечения различных примеров формирования луча на борту (OBBF), наземного формирования луча (GBBF), сквозного формирования луча или других типов формирования луча.

Спутник 120 может поддерживать несколько сфокусированных лучей 125 с формированием луча, покрывающих соответствующие зоны 126 покрытия сфокусированного луча, каждая из которых может перекрываться или не перекрываться с соседними зонами 126 покрытия сфокусированного луча. Например, спутник 120 может поддерживать зону покрытия обслуживания (например, региональную зону покрытия, национальную зону покрытия, полусферическую зону покрытия), сформированную комбинацией любого количества (например, десятков, сотен, тысяч) зон 126 покрытия сфокусированного луча. Спутник 120 может поддерживать услугу связи посредством одного или более диапазонов частот и любого количества их поддиапазонов. Например, спутник 120 может поддерживать работу в Ku-, K- или Ka-диапазонах, C-диапазоне, X-диапазоне, S-диапазоне, L-диапазоне и V-диапазоне Международного союза телекоммуникаций (ITU) и т.п.

В некоторых примерах зона покрытия обслуживания может быть определена как зона покрытия, из которой и/или в которую либо наземный источник передачи, либо наземный приемник может быть задействован в услуге связи (например, передавать и/или принимать сигналы, связанные с ней) посредством спутника 120 и может определяться множеством зон 126 покрытия сфокусированного луча. В некоторых системах зона покрытия обслуживания для каждого канала связи (например, зона покрытия прямого восходящего канала связи, зона покрытия прямого нисходящего канала связи, зона покрытия обратного восходящего канала связи и/или зона покрытия обратного нисходящего канала связи) может быть разной. В то время как зона покрытия обслуживания может быть активной только тогда, когда спутник 120 задействован в обслуживании (например, на орбите обслуживания), спутник 120 может иметь (например, может быть спроектирован или выполнен с возможностью иметь) собственную диаграмму направленности антенны, основанную на физических компонентах антенного узла 121 и их относительных положениях. Собственная диаграмма направленности антенны спутника 120 может относиться к распределению энергии относительно антенного узла 121 спутника (например, энергии, передаваемой антенным узлом 121 и/или принимаемой им).

В некоторых зонах покрытия обслуживания соседние зоны 126 покрытия сфокусированного луча могут иметь некоторую степень перекрытия. В некоторых примерах может быть использована многоцветная диаграмма (например, двух-, трех- или четырехцветная диаграмма повторного использования), при этом «цвет» относится к комбинации ортогональных ресурсов связи (например, частотных ресурсов, поляризации и т.д.). В примере четырехцветной диаграммы перекрывающимся зонам 126 покрытия сфокусированного луча может быть назначен один из четырех цветов, и каждому цвету может быть выделена уникальная комбинация частот (например, частотный диапазон или диапазоны, один или более каналов) и/или поляризация сигнала (например, правая круговая поляризация (RHCP), левая круговая поляризация (LHCP) и т.д.) или другие ортогональные ресурсы. Назначение разных цветов соответствующим зонам 126 покрытия сфокусированного луча, которые имеют перекрывающиеся регионы, может уменьшить или устранить интерференцию между сфокусированными лучами 125, связанными с этими перекрывающимися зонами 126 покрытия сфокусированного луча (например, путем планирования передач, которые соответствуют соответствующим сфокусированным лучам согласно соответствующим цветам, путем фильтрации передач, которые соответствуют соответствующим сфокусированным лучам согласно соответствующим цветам). Соответственно, эти комбинации частоты и поляризации антенны можно повторно использовать в повторяющейся неперекрывающейся «четырехцветной» диаграмме повторного использования. В некоторых примерах услуга связи может предоставляться с использованием большего или меньшего количества цветов. В дополнительном или альтернативном варианте можно применять совместное использование времени среди сфокусированных лучей 125 и/или других методов подавления интерференции. Например, сфокусированные лучи 125 могут одновременно использовать одинаковые ресурсы (одинаковую поляризацию и частотный диапазон) с подавлением интерференции с использованием методов подавления, таких как ACM, отмены интерференции, пространственно-временного кодирования и т.п.

В некоторых примерах спутник 120 может быть сконфигурирован как спутник в виде изогнутой трубы. В конфигурации изогнутой трубы спутник 120 может выполнять преобразование частоты и поляризации принимаемых несущих сигналов перед повторной передачей сигналов к пункту их назначения. В некоторых примерах спутник 120 может поддерживать архитектуру необработанной изогнутой трубы с фазированными антенными решетками, используемыми для создания относительно небольших сфокусированных лучей 125 (например, посредством GBBF). Спутник 120 может поддерживать K общих путей, каждый из которых может быть выделен как прямой путь или обратный путь в любой момент времени. Относительно большие отражатели могут освещаться фазированной решеткой облучающих элементов антенны, что позволяет создавать различные диаграммы направленности сфокусированных лучей 125 в пределах ограничений, определяемых размером отражателя, а также количеством и размещением облучающих элементов антенны. Отражатели с облучателем фазированной решетки можно использовать как для приема сигналов 132, 173 восходящего канала связи, так и для передачи сигналов 133, 172 нисходящего канала связи, или обоих.

Спутник 120 может работать в режиме множественных сфокусированных лучей, передавая или принимая в соответствии с рядом относительно узких сфокусированных лучей 125, направленных в разные регионы земли. Это может обеспечить разделение пользовательских терминалов 150 на различные узкие сфокусированные лучи 125 или иную поддержку пространственного разделения передаваемых или принимаемых сигналов. В некоторых примерах сети формирования луча (BFN), связанные с фазированными решетками приема (Rx) или передачи (Tx), могут быть динамическими, обеспечивая перемещение местоположений сфокусированных лучей 125 Tx (например, сфокусированных лучей 125 нисходящего канала связи) и сфокусированных лучей 125 Rx (например, сфокусированных лучей 125 восходящего канала связи).

Пользовательские терминалы 150 могут включать в себя различные устройства, выполненные с возможностью передачи сигналов с помощью спутника 120, что может включать в себя стационарные терминалы (например, наземные стационарные терминалы) или мобильные терминалы, такие как терминалы на лодках, летательных аппаратах, наземных транспортных средствах и т.п. Пользовательский терминал 150 может передавать данные и информацию через спутник 120, что может включать в себя связь через терминал 130 узла доступа с устройством назначения, таким как сетевое устройство 141, или какое-либо другим устройством или распределенным сервером, связанным с сетью 140. Пользовательский терминал 150 может передавать сигналы в соответствии с различными методами модуляции и кодирования передачи на физическом уровне, включая, например, те, которые определены следующими стандартами: Цифровое видеовещание — спутник — второе поколение (DVB-S2), Всемирная совместимость для микроволнового доступа (WiMAX), протокол сотовой связи, такой как протокол Долговременного развития (LTE) или протокол пятого поколения (5G), или стандарты Спецификации интерфейса передачи данных по кабелю (DOCSIS).

Терминал 130 узла доступа может передавать сигналы 132 прямого восходящего канала связи на спутник 120 и принимать от него сигналы 133 обратного нисходящего канала связи. Терминалы 130 узла доступа могут также называться наземными станциями, шлюзами, шлюзовыми терминалами или концентраторами. Терминал 130 узла доступа может включать в себя антенную систему 131 терминала узла доступа и приемник 135 узла доступа. Антенная система 131 терминала узла доступа может быть двусторонней и может быть спроектирована с достаточной мощностью передачи и чувствительностью приема для надежной связи со спутником 120. В некоторых примерах антенная система 131 терминала узла доступа может содержать параболический отражатель с высокой направленностью в направлении спутника 120 и низкой направленностью в других направлениях. Антенная система 131 терминала узла доступа может содержать множество альтернативных конфигураций и включать в себя рабочие характеристики, такие как высокая изоляция между ортогональными поляризациями, высокая эффективность в рабочих диапазонах частот, низкий уровень шума и т.п.

При поддержке услуги связи терминал 130 узла доступа может планировать трафик к пользовательским терминалам 150. В альтернативном варианте такое планирование может выполняться в других частях спутниковой системы 100 (например, в одном или более сетевых устройствах 141, которые могут включать в себя сетевые операционные центры (NOC) и/или шлюзовые командные центры). Хотя на фиг. 1А показан один терминал 130 узла доступа, примеры в соответствии с настоящим изобретением могут быть реализованы в системах связи, имеющих совокупность терминалов 130 узлов доступа, каждый из которых может быть соединен другими и/или с одной или более сетями 140.

Спутник 120 может осуществлять связь с терминалом 130 узла доступа путем передачи обратных сигналов 133 нисходящего канала связи и/или приема прямых сигналов 132 восходящего канала связи посредством одного или более сфокусированных лучей 125 узла доступа (например, сфокусированного луча 125-b узла доступа, который может быть связан с соответствующей зоной 126-b покрытия сфокусированного луча узла доступа). Сфокусированный луч 125-b узла доступа может, например, поддерживать услугу связи для одного или более пользовательских терминалов 150 (например, ретранслируемую спутником 120) или любую другую связь между спутником 120 и терминалом 130 узла доступа.

Терминал 130 узла доступа может обеспечивать интерфейс между сетью 140 и спутником 120 и, в некоторых примерах, может быть выполнен с возможностью приема данных и информации, направляемых между сетью 140 и одним или более пользовательскими терминалами 150. Терминал 130 узла доступа может форматировать данные и информацию для доставки на соответствующие пользовательские терминалы 150. Аналогичным образом, терминал 130 узла доступа может быть выполнен с возможностью приема сигналов от спутника 120 (например, происходящих от одного или более пользовательских терминалов 150 и направленных в пункт назначения, доступный через сеть 140). Терминал 130 узла доступа также может форматировать принятые сигналы для передачи по сети 140.

Сеть (-и) 140 может (-гут) представлять собой сеть любого типа и может (-гут) включать в себя, например, Интернет, сеть интернет-протокола (IP), интрасеть, глобальную сеть (WAN), городскую сеть (MAN), локальную сеть (LAN), виртуальную частную сеть (VPN), виртуальную LAN (VLAN), оптоволоконную сеть, гибридную волоконно-коаксиальную сеть, кабельную сеть, коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN), коммутируемую сеть передачи данных общего пользования (PSDN), наземную мобильную сеть общего пользования и/или сеть любого другого типа, поддерживающую связь между устройствами, как описано в данном документе. Сеть (-и) 140 может (-гут) включать в себя как проводные, так и беспроводные соединения, а также оптические каналы. Сеть (-и) 140 может (-гут) соединять терминал 130 узла доступа с другими терминалами узла доступа, которые могут иметь связь с тем же самым спутником 120 или с другими спутниками 120 или другими транспортными средствами.

Одно или более сетевых устройств 141 могут быть связаны с терминалом 130 узла доступа и могут управлять аспектами спутниковой системы 100. В различных примерах сетевое устройство 141 может быть совместно расположено или иным образом расположено рядом с терминалом 130 узла доступа или может представлять собой удаленную установку, которая связывается с терминалом 130 узла доступа и/или сетью (-ями) 140 через канал (-ы) проводной и/или беспроводной связи.

Спутниковая система 100 может быть сконфигурирована в соответствии с различными методами, поддерживающими мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой. Например, несколько облучающих сигналов (например, сигналов, принятых в антенном узле 121) или сигналов терминала узла доступа (например, сигналов, принятых в антенной системе 131 терминала узла доступа) могут обрабатываться в соответствии с несколькими множествами весовых значений луча для получения разных множеств точек изображения в пределах отображаемого региона. В некоторых случаях облучающие сигналы или сигналы терминала узла доступа могут включать в себя отражения активно передаваемых сигналов. Например, спутник 120 может передавать сигнал 145 освещения по одной или более зонам 126 покрытия сфокусированного луча. В некоторых случаях сигнал 145 освещения может передаваться как широкополосный маяковый сигнал по региону, содержащему каждую из зон 126 покрытия сфокусированного луча. Например, сигнал 145 освещения может представлять собой маяковый сигнал, используемый терминалами (например, пользовательскими терминалами, терминалами узла доступа) для получения сигнала и временной синхронизации. В дополнительном или альтернативном варианте сигнал 145 освещения может передаваться другим спутником или спутниками. Например, спутник 120 может представлять собой спутник GEO, а сигнал 145 освещения может передаваться одним или более спутниками 122 НОО. Таким образом, апертура для отображения принятых сигналов может быть определена относительным перемещением спутников 122 НОО относительно освещенного региона и спутника 120 GEO.

В дополнительном или альтернативном варианте сигналы 172 прямого нисходящего канала связи могут использоваться в качестве сигнала освещения. Сигнал 145 освещения или сигналы 172 прямого нисходящего канала связи могут отражаться местностью или объектами (например, наземными или воздушными объектами) и приниматься в облучающих сигналах или сигналах терминала узла доступа (например, в качестве вспомогательных сигналов в сигналах 173 обратного восходящего канала связи или сигналах 132 обратного нисходящего канала связи). В дополнительном или альтернативном варианте облучающие сигналы или сигналы терминала узла доступа могут включать в себя случайные сигналы (например, излучения или отражения других сигналов связи, тепловые излучения или другие сигналы). Множества точек изображения могут быть объединены в изображение мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой.

На фиг. 1B проиллюстрирован антенный узел 121 спутника 120, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Как показано на фиг. 1B, антенный узел 121 может содержать узел 127 облучающей решетки и отражатель 122, форма которого позволяет имеет фокальную область 123, где электромагнитные сигналы (например, входящие электромагнитные сигналы 180) концентрируются при приеме от удаленного источника. Аналогичным образом, сигнал, излучаемый узлом 127 облучающей решетки, расположенным в фокальной области 123, будет отражаться отражателем 122 в уходящую плоскую волну (например, уходящие электромагнитные сигналы 180). Узел 127 облучающей решетки и отражатель 122 могут быть связаны с собственной диаграммой направленности антенны, сформированной комбинацией собственных диаграмм направленности облучающих элементов для каждого из множества облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки.

Спутник 120 может работать в соответствии с собственной диаграммой направленности антенны антенного узла 121, когда спутник 120 находится на орбите обслуживания, как описано в данном документе. Собственная диаграмма направленности антенны может быть основана по меньшей мере частично на диаграмме направленности облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки, относительном положении (например, расстоянии 129 фокусного смещения или его отсутствии в сфокусированном положении) узла 127 облучающей решетки по отношению к отражателю 122 и т.д. Собственная диаграмма направленности антенны может быть связана с зоной покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Антенные узлы 121, описанные в данном документе, могут быть выполнены с возможностью поддержки конкретной зоны покрытия обслуживания с собственной зоной покрытия диаграммы направленности антенны антенного узла 121, а различные конструктивные характеристики могут быть определены вычислительным путем (например, путем анализа или моделирования) и/или измерены экспериментально (например, в испытательном диапазоне антенны или при фактическом использовании).

Как показано на фиг. 1B, узел 127 облучающей решетки антенного узла 121 расположен между отражателем 122 и фокальной областью 123 отражателя 122. В частности, узел 127 облучающей решетки расположен на расстоянии 129 фокусного смещения от фокальной области 123. Соответственно, узел 127 облучающей решетки антенного узла 121 может быть расположен в расфокусированном положении по отношению к отражателю 122. Хотя на фиг. 1B он проиллюстрирован как узел 127 облучающей решетки прямого смещения, можно использовать передний узел 127 облучающей решетки, а также другие типы конфигураций, включая использование вторичного отражателя (например, антенны Кассегрена и т.д.), или конфигурацию без отражателя 122 (например, DRA).

На фиг. 1C проиллюстрирован узел 127 облучающей решетки антенного узла 121, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Как показано на фиг. 1C, узел 127 облучающей решетки может иметь несколько облучающих элементов 128 для передачи сигналов (например, сигналов, связанных с услугой связи, сигналов, связанных с конфигурацией или управлением спутника 120, принятых сигналов сбора данных или расположения датчиков).

Используемый в данном документе облучающий элемент 128 может относиться к приемному элементу антенны, передающему элементу антенны или элементу антенны, выполненному с возможностью поддержки как передачи, так и приема (например, элементу приемопередатчика). Приемный элемент антенны может включать в себя физический преобразователь (например, радиочастотный (РЧ) преобразователь), который преобразует электромагнитный сигнал в электрический сигнал, а передающий элемент антенны может включать в себя физический преобразователь, который излучает электромагнитный сигнал при возбуждении электрическим сигналом. В некоторых случаях для передачи и приема можно использовать один и тот же физический преобразователь.

Каждый из облучающих элементов 128 может включать в себя, например, рупорный облучатель, преобразователь поляризации (например, поляризованный рупорный облучатель с перегородкой, который может функционировать как два объединенных элемента с разными поляризациями), многопортовый многодиапазонный рупорный облучатель (например, двухдиапазонный 20 ГГц/30 ГГц с двойной поляризацией (LHCP/RHCP), щелевой резонатор, инвертированный F, щелевой волновод, устройство Вивальди, спиральную, петлевую, патч-антенну или любую другую конфигурацию элемента антенны или комбинацию взаимосвязанных подэлементов. Каждый из облучающих элементов 128 может также включать в себя преобразователь РЧ-сигнала или быть иным образом соединенным с ним, малошумящий усилитель (МШУ) или усилитель мощности (УМ), а также может быть соединен с ретрансляторами в спутнике 120, которые могут выполнять другую обработку сигналов, такую как преобразование частоты, обработка формирования луча и т.п.

Отражатель 122 может быть выполнен с возможностью отражения сигналов между узлом 127 облучающей решетки и одним или более целевыми устройствами (например, пользовательскими терминалами 150, терминалами 130 узлов доступа) или объектами (например, элементами местности, транспортными средствами, зданиями, воздушными объектами). Каждый облучающий элемент 128 узла 127 облучающей решетки может быть связан с соответствующей собственной диаграммой направленности облучающих элементов, которая может быть связан с проецируемой областью покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов (например, проецируемой на земную поверхность, плоскость или объем после отражения от отражателя 122). Совокупность зон покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов для антенны с несколькими облучателями может называться собственной диаграммой направленности антенны. Узел 127 облучающей решетки может содержать любое количество облучающих элементов 128 (например, десятки, сотни, тысячи и т.д.), которые могут находиться в любом подходящем расположении (например, в виде линейной решетки, дугообразной решетки, плоской решетки, сотовой решетки, многогранной решетки, сферической решетки, эллипсоидальной решетки или их комбинаций). Облучающие элементы 128 могут иметь порты или апертуры различных форм, таких как круглая, эллиптическая, квадратная, прямоугольная, шестиугольная и другие.

На фиг. 2A-2D проиллюстрированы примеры характеристик антенны для антенного узла 121-a, имеющего узел 127-a облучающей решетки, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Антенный узел 121-а может работать в условиях, при которых принятые передачи из данного местоположения распределяются по множеству облучающих элементов 128-а, или распределяется передаваемая мощность от облучающего элемента 128-а по относительно большой площади или в обоих условиях.

На фиг. 2A показана схема 201 собственной диаграммы 210-а направленности облучающих элементов, связанных с облучающими элементами 128-а узла 127-а облучающей решетки. В частности, на схеме 201 проиллюстрированы собственные диаграммы 210-a-1, 210-a-2 и 210-a-3 направленности облучающих элементов, связанные с облучающими элементами 128-a-1, 128-a-2 и 128-a-3 соответственно. Собственные диаграммы 210-a направленности облучающих элементов могут представлять пространственную диаграмму направленности излучения, связанную с каждым из соответствующих облучающих элементов 128. Например, когда облучающий элемент 128-a-2 находится в режиме передачи, передаваемые электромагнитные сигналы могут отражаться от отражателя 122-a и распространяться в преимущественно конической собственной диаграмме 210-a-2 направленности облучающих элементов (хотя возможны и другие формы в зависимости от характеристик облучающего элемента 128 и/или отражателя 122). Хотя для антенного узла 121-a показаны три собственных диаграммы 210-a направленности облучающих элементов, каждый из облучающих элементов 128 антенного узла 121 связан с соответствующей собственной диаграмме 210 направленности облучающих элементов. Совокупность собственных диаграмм 210-а направленности облучающих элементов, связанных с антенным узлом 121-а (например, собственных диаграмм 210-а-1, 210-а-2, 210-а-2 направленности облучающих элементов и других собственных диаграмм 210-a направленности облучающих элементов, которые не проиллюстрированы), может называться собственной диаграммой 220-a направленности антенны.

Каждый из облучающих элементов 128-a также может быть связан с зоной 211-a покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов (например, зонами 211-a-1, 211-a-2 и 211-a-3 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, связанными с облучающими элементами 128-a-1, 128-a-2 и 128-a-3 соответственно), представляющей проекцию собственных диаграмм 210-a направленности облучающих элементов на опорную поверхность (например, земную или водную поверхность, опорную поверхность на возвышении или какую-либо другую опорную плоскость или поверхность). Зона 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов может представлять собой зону, в которой различные устройства (например, терминалы 130 узла доступа и/или пользовательские терминалы 150) могут принимать сигналы, переданные соответствующим облучающим элементом 128. В дополнительном или альтернативном варианте зона 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов может представлять собой зону, в которой передачи от различных устройств могут приниматься соответствующим облучающим элементом 128. Например, устройство, расположенное в представляющей интерес зоне 230-а, расположенной в пределах зон 211-а-1, 211-а-2 и 211-а-3 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, может принимать сигналы, передаваемые облучающими элементами 128-а-1, 128-а-2 и 128-а-3, и может иметь передачи, принимаемые облучающими элементами 128-а-1, 128-а-2 и 128-3-а. Комбинация зон 211-a покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, связанных с антенным узлом 121-a (например, зон 211-a-1, 211-a-2, 211-a-2 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов и других зон 211-a покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, которые не проиллюстрированы), может называться зоной 221-a покрытия собственной диаграммы направленности антенны.

Узел 127-а облучающей решетки может работать в расфокусированном положении по отношению к отражателю 122-а таким образом, что собственные диаграммы 210-а направленности облучающих элементов и, таким образом, зоны 211-а покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов по существу перекрываются. Следовательно, каждое положение в зоне 221-a покрытия собственной диаграммы направленности антенны может быть связано с совокупностью облучающих элементов 128 таким образом, что для передач в представляющую интерес точку или приемов из представляющей интерес точки может использоваться совокупность облучающих элементов 128. Следует понимать, что схема 201 изображена не в масштабе и что каждая из зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающего элемента обычно намного больше, чем отражатель 122-а.

На фиг. 2B показана схема 202, иллюстрирующая прием сигнала антенным узлом 121-а для передач 240-а из представляющей интерес точки 230-а. Передачи 240-а из представляющей интерес точки 230-а могут освещать весь отражатель 122-а или некоторую часть отражателя 122-а, а затем фокусироваться и направляться к узлу 127-а облучающей решетки в соответствии с формой отражателя 122-а и углом падения передачи 240 на отражателе 122-а. Узел 127-а облучающей решетки может работать в расфокусированном положении по отношению к отражателю 122-а таким образом, что передача 240-а может быть сфокусирована на множестве облучающих элементов 128 (например, облучающих элементах 128-а-1, 128-a-2 и 128-a-3, связанных с зонами 211-a-1, 211-a-2 и 211-a-3 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, каждая из которых содержит представляющую интерес точку 230-b).

На фиг. 2C показана схема 203 профилей 250-а усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов, связанных с тремя облучающими элементами 128-а узла 127-а облучающей решетки, по отношению к углам, измеренным от нулевого угла 235-а смещения. Например, профили 250-a-1, 250-a-2 и 250-a-3 усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов могут быть связаны с облучающими элементами 128-a-1, 128-a-2 и 128-a-3 соответственно и, следовательно, могут представлять профили усиления собственных диаграмм 210-a-1, 210-a-2 и 210-a-3 направленности облучающих элементов. Как показано на схеме 203, усиление каждого профиля 250 усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов может затухать под углами, смещенными в любом направлении от пикового усиления. На схеме 203 уровень 255-а контура луча может представлять требуемый уровень усиления (например, для обеспечения требуемой скорости передачи информации) для поддержки услуги связи или другой услуги приема или передачи посредством антенного узла 121-а, который, следовательно, может быть использован для определения границы соответствующих зон 211-a покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов (например, зон 211-a-1, 211-a-2 и 211-a-3 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов). Уровень 255-а контура луча может представлять, например, затухание на -1 дБ, -2 дБ или -3 дБ от пикового усиления или может определяться абсолютной мощностью сигнала, уровнем SNR или уровнем SINR. Хотя показаны три профиля 250-а усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов, другие профили 250-а усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов могут быть связаны с другими облучающими элементами 128-а.

Как показано на схеме 203, каждый из профилей 250-а усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов может пересекаться с другим профилем 250-а усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов на существенной части профиля усиления над уровнем 255-а контура луча. Соответственно, на схеме 203 проиллюстрировано расположение профилей 250 усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов, где несколько облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки могут поддерживать передачу сигнала под определенным углом (например, в определенном направлении собственной диаграммы 220-a направленности антенны). В некоторых примерах это состояние может упоминаться как наличие облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки или зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, имеющих высокую степень перекрытия.

На фиг. 2D показана схема 204, иллюстрирующая двухмерную решетку идеализированных зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов нескольких облучающих элементов 128 узла 127-a облучающей решетки (например, включая облучающие элементы 128-a-1, 128-a-2 и 128-а-3). Зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов могут быть проиллюстрированы по отношению к опорной поверхности (например, плоскости на расстоянии от спутника связи, плоскости на некотором расстоянии от земли, сферической поверхности на некоторой высоте, земной поверхности и т.д.) и могут дополнительно включать в себя объем, смежный с опорной поверхностью (например, по существу конический объем между опорной поверхностью и спутником связи, объем ниже опорной поверхности и т.д.). Несколько зон 211-а покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов могут совместно образовывать зону 221-а покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Хотя проиллюстрировано восемь зон 211-а покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, узел 127 облучающей решетки может иметь любое количество облучающих элементов 128 (например, меньше восьми или более восьми), каждый из которых связан с зоной 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов.

Границы каждой зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов могут соответствовать соответствующей собственной диаграмме 210 направленности облучающих элементов на уровне 255-a контура луча, а пиковое усиление каждой зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов может иметь местоположение, обозначенное «x» (например, номинальное выравнивание, или ось соответствующей собственной диаграммы 210 направленности облучающих элементов, или зона 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов). Зоны 211a-1, 211-a-2 и 211-a-3 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов могут соответствовать проекциям собственных диаграмм направленности облучающих элементов, связанных с профилями 250-a-1, 250-a-2 и 250-a-3 усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов соответственно, причем на схеме 203 проиллюстрированы профили 250 усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов вдоль плоскости сечения 260-a схемы 204.

Зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов упоминаются в данном документе как идеализированные, поскольку для простоты зоны покрытия показаны круглыми. Однако в различных примерах зона 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов может иметь некоторую форму, отличную от круга (например, эллипс, шестиугольник, прямоугольник и т.д.). Таким образом, зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов в виде тайлов могут иметь большее перекрытие друг с другом (например, в некоторых случаях могут перекрываться более трех зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов), чем показано на схеме 204.

На схеме 204, которая может представлять состояние, в котором узел 127-а облучающей решетки находится в расфокусированном положении по отношению к отражателю 122-а, существенная часть (например, большая часть) каждой зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов перекрывается с соседней зоной 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов. Местоположения в пределах зоны покрытия обслуживания (например, общая зона покрытия множества сфокусированных лучей антенного узла 121) могут находиться в пределах зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов двух или более облучающих элементов 128. Например, антенный узел 121-а может быть сконфигурирован таким образом, чтобы максимально увеличить площадь, в которой перекрываются более двух зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов. В некоторых примерах это состояние может также упоминаться как наличие облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки или зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, имеющих высокую степень перекрытия. Хотя проиллюстрированы восемь зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, узел 127 облучающей решетки может иметь любое количество облучающих элементов 128, связанных с зонами 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов подобным образом.

В некоторых случаях один антенный узел 121 может быть использован для передачи и приема сигналов между пользовательскими терминалами 150 или терминалами 130 узла доступа. В других примерах спутник 120 может содержать отдельные антенные узлы 121 для приема сигналов и передачи сигналов. Узел 121 приемной антенны спутника 120 может быть направлен на ту же или аналогичную зону покрытия обслуживания, что и узел 121 передающей антенны спутника 120. Таким образом, некоторые зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов для антенных облучающих элементов 128, выполненных с возможностью приема, могут естественным образом соответствовать зонам 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов для облучающих элементов 128, выполненных с возможностью передачи. В этих случаях приемные облучающие элементы 128 могут быть сопоставлены способом, аналогичным их соответствующим передающим облучающим элементам 128 (например, с аналогичными диаграммами направленности решетки различных узлов 127 облучающей решетки, с аналогичной проводкой и/или схемными соединениями с аппаратными средствами обработки сигналов, аналогичными конфигурациями и/или алгоритмами программного обеспечения и т.д.), что приводит к аналогичным путям прохождения сигнала и обработке для передачи и приема зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов. Однако, в некоторых случаях может быть выгодно сопоставлять приемные облучающие элементы 128 и передающие облучающие элементы 128 разными способами.

Совокупность собственных диаграмм 210 направленности облучающих элементов с высокой степенью перекрытия могут быть объединены посредством формирования луча для обеспечения одного или более сфокусированных лучей 125. Формирование луча для сфокусированного луча 125 может быть выполнено путем регулирования фазы сигнала или временной задержки и/или амплитуды сигналов для сигналов, передаваемых и/или принимаемых несколькими облучающими элементами 128 одного или более узлов 127 облучающей решетки, имеющих перекрывающиеся зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов. Такое регулирование фазы и/или амплитуды может упоминаться как применение весовых значений луча (например, коэффициентов формирования луча) к сигналам облучающих элементов. Для передач (например, от передающих облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки) относительные фазы, а иногда и амплитуды сигналов, подлежащих передаче, регулируются таким образом, что энергия, передаваемая облучающими элементами 128, будет конструктивно накладываться в требуемом местоположении (например, в местоположении зоны 126 покрытия сфокусированного луча). Для приема (например, посредством приемных облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки и т.д.) относительные фазы, а иногда и амплитуды принятых сигналов регулируются (например, путем применения одинаковых или разных весовых значений луча) таким образом, что энергия, принятая из требуемого местоположения (например, в местоположении зоны 126 покрытия сфокусированного луча) облучающими элементами 128, будет конструктивно накладываться на данную зону 126 покрытия сфокусированного луча.

Термин «формирование луча» может использоваться для обозначения применения весовых значений луча для передачи, приема или обоих. Вычисление весовых значений или коэффициентов луча может включать в себя прямое или косвенное обнаружение характеристик канала связи. Процессы вычисления весового значения луча и применения весового значения луча могут выполняться в одних и тех же или разных компонентах системы. Адаптивные формирователи луча могут включать в себя функциональную возможность, которая поддерживает динамическое вычисление весовых значений или коэффициентов луча.

Сфокусированные лучи 125 можно направлять, выборочно формировать и/или иным образом реконфигурировать путем применения различных весовых значений луча. Например, количество активных собственных диаграмм 210 направленности облучающих элементов или зон 126 покрытия сфокусированных лучей, размер формы сфокусированных лучей 125, относительное усиление собственных диаграмм 210 направленности облучающих элементов и/или сфокусированных лучей 125 и другие параметры могут варьироваться в зависимости от времени. Антенные узлы 121 могут применять формирование луча для формирования относительно узких сфокусированных лучей 125 и могут формировать сфокусированные лучи 125 с улучшенными характеристиками усиления. Узкие сфокусированные лучи 125 могут позволять отличать сигналы, передаваемые одним лучом, от сигналов, передаваемых другими сфокусированными лучами 125, чтобы, например, избегать интерференции между переданными или принятыми сигналами или определять пространственное разделение принятых сигналов.

В некоторых примерах узкие сфокусированные лучи 125 могут позволить повторно использовать частоту и поляризацию в большей степени, чем при формировании больших сфокусированных лучей 125. Например, сфокусированные лучи 125, которые являются узко сформированными, могут поддерживать передачу сигналов посредством несмежных зон 126 покрытия сфокусированных лучей, которые не перекрываются, в то время как перекрывающиеся сфокусированные лучи 125 могут быть выполнены ортогональными по частоте, поляризации или времени. В некоторых примерах более обширное повторное использование за счет использования меньших сфокусированных лучей 125 может увеличить количество передаваемых и/или принимаемых данных. В дополнительном или альтернативном варианте формирование луча можно использовать для обеспечения более резкого снижения усиления на краю луча, что может обеспечить более высокое усиление луча на большей части сфокусированного луча 125. Таким образом, методы формирования луча могут обеспечивать повторное использование более высокой частоты и/или большую пропускную способность системы для данной величины полосы пропускания системы.

Некоторые спутники 120 могут использовать OBBF для электронного управления сигналами, передаваемыми и/или принимаемыми посредством решетки облучающих элементов 128 (например, с применением весовых значений луча к сигналам облучающих элементов на спутнике 120). Например, спутник 120 может иметь встроенную возможность формирования луча с помощью фазированной антенной решетки с несколькими облучателями на луч (MFPB). В некоторых примерах весовые значения лучей могут быть вычислены в наземном вычислительном центре (например, в терминале 130 узла доступа, в сетевом устройстве 141, в диспетчере услуги связи) и затем переданы на спутник 120. В некоторых примерах весовые значения лучей могут быть предварительно сконфигурированы или иным образом определены на спутнике 120 для бортового применения.

В некоторых случаях на спутнике 120 могут потребоваться значительные возможности обработки для управления фазой и усилением каждого облучающего элемента 128, который используется для формирования сфокусированных лучей 125. Такая вычислительная мощность может увеличить сложность спутника 120. Таким образом, в некоторых случаях спутник 120 может работать с GBBF, чтобы уменьшить сложность спутника 120, при этом обеспечивая преимущество электронного формирования узких сфокусированных лучей 125. В некоторых примерах весовые значения или коэффициенты луча могут применяться в наземном сегменте 102 (например, на одной или более наземных станциях) перед передачей соответствующих сигналов на спутник 120, что может включать в себя мультиплексирование сигналов облучающих элементов в наземном сегменте 102 в соответствии с различными методами временного, частотного или пространственного мультиплексирования, помимо другой обработки сигналов. Соответственно, спутник 120 может соответственно принимать и в некоторых случаях демультиплексировать такую сигнализацию и передавать связанные сигналы облучающих элементов через соответствующие антенные облучающие элементы 128 для формирования сфокусированных лучей 125 передачи, которые по меньшей мере частично основаны на весовых значениях луча, применяемых в наземном сегменте 102. В некоторых примерах спутник 120 может принимать сигналы облучающих элементов через соответствующие антенные облучающие элементы 128 и передавать принятые сигналы облучающих элементов в наземный сегмент 102 (например, на одну или более наземных станций), что может включать в себя мультиплексирование сигналов облучающих элементов на спутнике 120 в соответствии с различными методами временного, частотного или пространственного мультиплексирования, помимо другой обработки сигналов. Наземный сегмент 102 может соответственно принимать и в некоторых случаях демультиплексировать такую сигнализацию и применять весовые значения луча к принятым сигналам облучающих элементов для создания сигналов сфокусированных лучей, которые соответствуют соответствующим сфокусированным лучам 125.

В другом примере спутниковая система 100 в соответствии с настоящим раскрытием изобретения может поддерживать различные методы сквозного формирования лучей, которые могут быть связаны с формированием сквозных сфокусированных лучей 125 через спутник 120 или другое транспортное средство, работающее как сквозной ретранслятор. Например, спутник 120 может включать в себя несколько путей приема/передачи сигнала (например, ретрансляторов), каждый из которых соединен между приемным облучающим элементом и передающим облучающим элементом. В системе сквозного формирования лучей весовые значения лучей могут быть вычислены в центральной системе обработки (CPS) наземного сегмента 102, и сквозные весовые значения лучей могут применяться в пределах наземного сегмента 102, а не на спутнике 120. Сигналы внутри сквозных сфокусированных лучей 125 могут передаваться и приниматься в решетке терминалов 130 узлов доступа, которые могут представлять собой спутниковые узлы доступа (SAN). Любой подходящий тип сквозного ретранслятора можно использовать в системе сквозного формирования луча, и различные типы терминалов 130 узла доступа можно использовать для связи с различными типами сквозных ретрансляторов.

Сквозной формирователь луча внутри CPS может вычислить одно множество весовых значений сквозного луча, который учитывает: (1) пути восходящего канала связи беспроводного сигнала вверх к сквозному ретранслятору; (2) пути приема/передачи сигнала через сквозной ретранслятор; и (3) пути нисходящего канала связи беспроводного сигнала вниз от сквозного ретранслятора. Весовые значения луча могут быть представлены математически в виде матрицы. В некоторых примерах спутниковые системы OBBF и GBBF могут иметь размеры вектора весовых значений луча, заданные количеством облучающих элементов 128 на антенном узле 121. И напротив, векторы весовых значений сквозного луча могут иметь размеры, заданные количеством терминалов 130 узла доступа, а не количеством облучающих элементов 128 на сквозном ретрансляторе. Как правило, количество терминалов 130 узла доступа не совпадает с количеством облучающих элементов 128 на сквозном ретрансляторе. Кроме того, сформированные сквозные сфокусированные лучи 125 не заканчиваются ни передающими, ни приемными облучающими элементами 128 сквозного ретранслятора. Наоборот, сформированные сквозные сфокусированные лучи 125 могут эффективно ретранслироваться, поскольку сквозные сфокусированные лучи 125 могут иметь пути прохождения сигнала восходящего канала связи, пути прохождения сигнала ретрансляции (через спутник 120 или другой подходящий сквозной ретранслятор) и пути прохождения сигнала нисходящего канала связи.

Поскольку система сквозного формирования луча может учитывать как пользовательский канал связи, так и фидерный канал связи, а также сквозной ретранслятор, требуется только одно множество весовых значений луча для формирования требуемых сквозных сфокусированных лучей 125 в конкретном направлении (например, прямых сфокусированных лучей 125 или обратных сфокусированных лучей 125). Таким образом, одно множество весовых значений сквозного прямого луча приводит к тому, что сигналы, передаваемые от терминалов 130 узла доступа по прямому восходящему каналу связи, через сквозной ретранслятор и по прямому нисходящему каналу связи, объединяются для формирования сквозных прямых сфокусированных лучей 125. И наоборот, сигналы, передаваемые от обратных пользователей через обратный восходящий канал связи, через сквозной ретранслятор и обратный нисходящий канал связи, имеют весовые значения сквозных обратных лучей, применяемые для формирования сквозных обратных сфокусированных лучей 125. В некоторых условиях может быть сложно или невозможно различить характеристики восходящего канала связи и нисходящего канала связи. Соответственно, сформированные сфокусированные лучи 125 фидерного канала связи, направленность сформированных сфокусированных лучей и отношение несущей к интерференции (C/I) отдельных восходящих и нисходящих каналов связи больше не могут играть свою традиционную роль в конструкции системы, в то время как концепции отношения несущей к интерференции (Es/No) восходящих и нисходящих каналов связи и сквозное отношение C/I могут по-прежнему иметь значение.

На фиг. 3A и 3B проиллюстрирован пример формирования луча для формирования зон 126 покрытия сфокусированных лучей над зоной 221-b покрытия собственной диаграммы направленности антенны в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. На фиг. 3A схема 300 иллюстрирует зону 221-b покрытия собственной диаграммы направленности антенны, которая включает в себя несколько областей 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, которые могут быть обеспечены расфокусированным антенным узлом 121 с несколькими облучателями. Каждая из зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов может быть связана с соответствующим облучающим элементом 128 узла 127 облучающей решетки антенного узла 121. На фиг. 3B схема 350 показывает диаграмму направленности зон 126 покрытия сфокусированного луча над зоной 310 покрытия обслуживания в континентальной части Соединенных Штатов. Зоны 126 покрытия сфокусированного луча могут быть обеспечены путем применения коэффициентов формирования луча к сигналам, передаваемым посредством облучающих элементов 128, связанных с несколькими зонами 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, показанными на фиг. 3A.

Каждая из зон 126 покрытия сфокусированного луча может иметь связанный с ней сфокусированный луч 125, который, в некоторых примерах, может быть основан на заранее определенной конфигурации формирования луча, выполненной с возможностью поддержки услуги связи или другой основной цели или цели в режиме реального времени в пределах соответствующих зон 126 покрытия сфокусированного луча. Каждый из сфокусированных лучей 125 может быть сформирован из комбинации сигналов, передаваемых посредством нескольких облучающих элементов 128 для тех зон 211 собственной диаграммы направленности облучающих элементов, которые включают в себя соответствующую зону 126 покрытия сфокусированного луча. Например, сфокусированный луч 125, связанный с зоной 126-с покрытия сфокусированного луча, показанной на фиг. 3B, может представлять собой комбинацию сигналов посредством восьми облучающих элементов 128, связанных с зонами 211-b покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, показанными темными сплошными линиями на фиг. 3A. В различных примерах сфокусированные лучи 125 с перекрывающимися зонами 126 покрытия сфокусированного луча могут быть ортогональны по частоте, поляризации и/или времени, в то время как неперекрывающиеся сфокусированные лучи 125 могут быть неортогональными друг другу (например, диаграмму повторного использования частот в виде тайлов). В других примерах неортогональные сфокусированные лучи 125 могут иметь различные степени перекрытия, причем методы подавления интерференции, такие как ACM, отмена интерференции или пространственно-временное кодирование, используют для управления межлучевой интерференцией.

Формирование луча можно применять к сигналам, передаваемым или принимаемым через спутник с использованием OBBF, GBBF или путей приема/передачи сигналов со сквозным формированием луча. Таким образом, услуга, предоставляемая в зонах 126 покрытия сфокусированного луча, проиллюстрированных на фиг. 3B, может быть основана на зоне 221-b покрытия собственной диаграммы направленности антенны антенного узла 121, а также на применяемых весовых значениях луча. Хотя зона 310 покрытия обслуживания проиллюстрирована как обеспечиваемая по существу равномерной диаграммой направленности зон 126 покрытия сфокусированного луча (например, имеющей равные или по существу равные размеры зоны покрытия луча и величины перекрытия), в некоторых примерах зоны 126 покрытия сфокусированного луча для зоны 310 покрытия обслуживания могут быть неравномерными. Например, в зонах с более высокой плотностью населения может быть предоставлена услуга связи с использованием относительно меньших сфокусированных лучей 125, в то время как в зонах с более низкой плотностью населения может быть предоставлена услуга связи с использованием относительно больших сфокусированных лучей 125.

Спутниковая система в соответствии с раскрытыми в данном документе примерами может использовать различные методы формирования луча для поддержки мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой. Например, несколько облучающих сигналов (например, сигналов, принятых в облучающих элементах 128) или сигналов терминала узла доступа (например, сигналов, принятых в антенной системе 131 терминала узла доступа) могут обрабатываться в соответствии с несколькими множествами весовых значений луча для получения разных множеств точек изображения в пределах отображаемого региона (например, в пределах зоны 221 покрытия собственной диаграммы направленности антенны). Облучающие сигналы или сигналы терминала узла доступа могут включать в себя отражения активно передаваемых сигналов или пассивно собираемых сигналов. Множества точек изображения могут быть объединены для получения изображения мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой.

На фиг. 4 проиллюстрирован пример системы 400 обработки приема, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Типовая система 400 обработки приема содержит приемник 410 сигнала облучающего элемента, процессор 420 формирования луча, диспетчер 430 множества весовых значений луча, процессор 440 сигналов луча и процессор 450 изображений.

Приемник 410 сигнала облучающего элемента может быть выполнен с возможностью приема сигналов 405 облучающего элемента, связанных с антенным узлом 121, имеющим узел 127 облучающей решетки. В некоторых примерах приемник 410 сигнала облучающего элемента может относиться к компоненту спутника 120 или другого транспортного средства, содержащего такой антенный узел 121, который соединен с антенным узлом. Например, спутник 120 может поддерживать OBBF и может выполнять формирование луча для принятых сигналов и отправку сигналов луча в наземный сегмент.

В некоторых примерах, таких как система GBBF, приемник 410 сигнала облучающего элемента может относиться к компоненту наземного сегмента 102, который является отдельным от устройства, которое содержит такой антенный узел 121, но связано с возможностью связи с таким устройством (например, через канал беспроводной связи, такой как обратный канал 133 связи) для поддержки приема сигналов 405 облучающего элемента. Например, приемник 410 сигнала облучающего элемента может относиться к преобразователю с понижением частоты фидерного канала обратного канала наземного сегмента 102, который может представлять собой компонент, выполненный с возможностью приема сигналов 405 облучающего элемента или другой сигнализации для построения сфокусированных лучей 125 приема от одного или более спутников 120. В некоторых примерах приемник 410 сигнала облучающего элемента может принимать сигналы облучающего элемента по обратным каналам 133 связи через одну или более наземных станций, и сигналы 405 облучающего элемента могут быть мультиплексированы в соответствии с различными методами, такими как мультиплексирование с частотным разделением, мультиплексирование с временным разделением, поляризационное мультиплексирование, пространственное мультиплексирование, или другими методами. Соответственно, приемник 410 сигнала облучающего элемента может быть выполнен с возможностью демультиплексирования или демодуляции различной сигнализации для приема или обработки сигналов 405 облучающего элемента.

В некоторых примерах сигналы 405 облучающего элемента могут приниматься в виде необработанных сигналов от преобразователей соответствующих облучающих элементов 128. В некоторых примерах сигналы 405 облучающего элемента могут приниматься как отфильтрованные или иным образом обработанные сигналы, которые могут включать фильтрацию, объединение или другую обработку на спутнике 120 или компоненте наземного сегмента 102. Приемник 410 сигнала облучающего элемента может подавать сигналы 415 облучающего элемента на процессор 420 формирования луча. В некоторых примерах для генерирования сигналов 415 облучающего элемента сигналы 405 облучающего элемента могут быть отфильтрованы или иным образом обработаны для поддержки диапазонов частот, связанных с мультистатическим радиолокатором с синтезированной апертурой. Например, сигналы 405 облучающего элемента могут включать в себя диапазоны частот, используемые для связи, в дополнение к полосе частот, представляющей интерес для радиолокационных применений. Чтобы генерировать сигналы 415 облучающего элемента, приемник 410 сигнала облучающего элемента может быть выполнен с возможностью фильтрации сигналов 405 облучающего элемента в соответствии с диапазоном частот, представляющих интерес для радиолокационного применения, или приемник 410 сигнала облучающего элемента может быть выполнен с возможностью осуществления другой обработки (например, преобразования частоты, передискретизации, субдискретизации) сигналов 405 облучающего элемента.

В еще других случаях сигналы 405 облучающего элемента могут соответствовать сигналам терминала узла доступа (например, сигналам, принятым в антенной системе 131 терминала узла доступа) системы сквозного формирования луча. Таким образом, каждый из сигналов облучающего элемента может представлять собой комбинацию сигналов обратного восходящего канала связи, принятых на одном или более приемных облучателях сквозного ретранслятора и ретранслированных на один из терминалов узла доступа через соответствующие один или более облучателей передачи сквозного ретранслятора.

Сигналы 405 облучающего элемента могут представлять энергию сигнала от отраженного сигнала освещения (например, маякового сигнала, сигнала связи) или энергию пассивно принятого сигнала (например, без соответствующего сигнала освещения, переданного спутниковой системой 100 для отражения).

В некоторых примерах сигналы 405 облучающего элемента могут включать в себя несколько сигналов, соответствующих каждой из нескольких поляризаций, и применение мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой может быть выполнено с возможностью использования разных поляризаций. Приемник 410 сигнала облучающего элемента может объединять или иным образом обрабатывать сигналы 405 облучающего элемента для получения сигналов 415 облучающего элемента, соответствующих одному и тому же облучающему элементу 128 или двум или более облучающим элементам 128, которые совместно используют общий порт или апертуру, которые связаны с разными поляризациями. Приемник 410 сигнала облучающего элемента может подавать сигналы 415 облучающего элемента на процессор 420 формирования луча. Приемник 410 сигнала облучающего элемента также может быть выполнен с возможностью выборки и сохранения сигналов 405 облучающего элемента или другой связанной сигнализации для последующей обработки.

Процессор 420 формирования луча может быть выполнен с возможностью обработки сигналов 415 облучающего элемента путем применения весовых значений или коэффициентов луча для генерирования целевых сигналов сфокусированного луча, связанных с мультистатическим радиолокатором с синтезированной апертурой. Сфокусированные лучи 125, сформированные процессором 420 формирования луча, могут соответствовать лучам пикселей изображения радиолокатора. Процессор 420 формирования луча может применять несколько множеств 433 весовых значений луча, причем каждое множество 434 весовых значений соответствует одному или более лучам пикселей изображения радиолокатора. Каждый множество 434 весовых значений луча может иметь первое измерение, соответствующее количеству сигналов облучающего элемента. Например, первое измерение может равняться количеству облучателей для системы OBBF или GBBF или количеству терминалов узла доступа для системы, использующей сквозной ретранслятор. Множества 434 весовых значений луча могут иметь второй размер, который является одинаковым для каждого множества весовых значений луча, или некоторые множества весовых значений луча могут иметь разные размеры для второго измерения. Например, второе измерение может соответствовать количеству сигналов луча, сгенерированных из множества 434 весовых значений луча, и каждое из множеств 434 весовых значений луча может генерировать одинаковое количество сигналов луча, или некоторые множества 434 весовых значений луча могут генерировать разные количества сигналов луча. Каждый коэффициент из множества 434 весовых значений луча может представлять собой комплексное весовое значение луча (например, включая амплитудный и фазовый компоненты). Процессор 420 формирования луча может принимать сигналы 415 облучающего элемента, соответствующие продолжительности времени, и обрабатывать сигналы 415 облучающего элемента в соответствии с каждым из нескольких множеств 433 весовых значений луча. Для каждого из нескольких множеств 433 весовых значений луча процессор 420 формирования луча может генерировать множество сигналов 425 луча (например, лучей пикселя изображения радиолокатора), соответствующих диаграмме покрытия луча.

В одном примере сигналы 415 облучающего элемента могут соответствовать сигналам обратного нисходящего канала связи, принятым в спутниковых узлах доступа (например, от сквозного ретранслятора). Сигналы обратного нисходящего канала связи могут представлять собой комбинацию сигналов обратного восходящего канала связи, принятых спутником через антенну, освещающую географический регион. Обработка сигналов 415 облучающего элемента может включать в себя обработку первого множества данных сигнала обратного нисходящего канала связи, соответствующего первой продолжительности времени сигнала обратного нисходящего канала связи, в соответствии с совокупностью множеств весовых значений луча. В некоторых случаях обработка включает в себя обработку первого множества данных сигнала в соответствии с первым множеством весовых значений луча для получения первого подмножества совокупности сигналов луча, соответствующего первой диаграмме покрытия луча, и обработку первого множества данных сигнала в соответствии со вторым множеством весовых значений луча для получения второго подмножества совокупности сигналов 425 луча, соответствующего второй диаграмме покрытия луча. Обработка может включать в себя обработку первого множества данных сигнала в соответствии с дополнительными множествами весовых значений луча для получения дополнительных подмножеств совокупности сигналов 425 луча.

Процессор 440 сигналов луча может генерировать значения пикселей изображения, соответствующие сигналам 425 луча. Значение пикселя изображения может быть сгенерировано для каждого луча пикселей изображения радиолокатора (например, на основе уровня сигнала, связанного с лучом пикселей изображения радиолокатора). Для каждого множества сигналов 425 луча процессор 440 сигналов луча может назначать компонент изображения (например, яркость, цвет) различным уровням сигнала, обнаруженным во множествах сигналов 425 луча. Кроме того, процессор 440 сигналов луча может принимать информацию 432 о местоположении луча (например, в соответствии с соответствующей диаграммой покрытия луча из множеств 433 весовых значений луча) и назначать значения изображения местоположениям пикселей на основе соответствующей информации о местоположении луча. Например, когда вторая диаграмма покрытия луча, соответствующая второму множеству весовых значений луча, смещена относительно первой диаграммы покрытия луча, соответствующей второму множеству весовых значений луча, процессор 440 сигналов луча может определять значения 445 сигнала изображения на основе по меньшей мере частично указанного смещения.

В некоторых примерах обработка множеств сигналов 425 луча может быть основана на сигнале освещения. Например, когда сигналы 405 облучающего элемента включают в себя отраженную энергию от сигнала освещения (например, переданного спутником или другим спутником), процессор 440 сигналов луча может определять каждое значение изображения на основе корреляции соответствующего сигнала луча с сигналом освещения (например, когерентность амплитуды и/или фазы между сигналом освещения и соответствующим сигналом луча). Кроме того, процессор 440 сигналов луча может применять внешнюю информацию для определения значений изображения. Внешняя информация может включать в себя информацию об известных характеристиках местности (например, высоте, зданиях, составе поверхности), полученную из других источников (например, спутниковые изображения, данные о высоте, базы данных объектов), используемую для информирования об определении значений изображения. Например, данные о высоте можно использовать для калибровки фазового соотношения сигнала луча и сигнала освещения. В некоторых аспектах сигнал освещения может представлять собой сигнал связи, и разные местоположения могут быть связаны с разными сигналами связи (например, освещение может представлять собой сигналы 172 прямого нисходящего канала связи, которые могут быть разными в разных сфокусированных лучах). Процессор 440 сигналов луча может принимать информацию 455 луча, которую можно использовать при определении значений изображения. Например, информация 455 луча может включать в себя, для сфокусированного луча 125, сигнал луча (например, модулированный сигнал данных, символьную информацию) и другие параметры луча (например, коэффициент усиления луча в зоне покрытия луча). Таким образом, процессор 440 сигналов луча может оценить определенный сигнал луча на основе переданного сигнала и коэффициента усиления луча в местоположении, соответствующем лучу пикселя изображения, чтобы определить значение изображения. Процессор 440 сигналов луча может выводить множества значений 445 сигнала изображения (причем, например, каждое множество значений сигнала изображения соответствует множеству сигналов 425 луча) в процессор 450 изображения.

В некоторых случаях процессор 440 сигналов луча может фильтровать сигналы луча, сгенерированные из разных множеств сигналов облучающих элементов (например, соответствующих разным продолжительностям времени). Например, процессор 420 формирования луча может обрабатывать второе множество данных сигнала сигнала обратного нисходящего канала связи, соответствующего второй продолжительности времени сигнала обратного нисходящего канала связи, в соответствии со второй совокупностью множеств весовых значений луча, которые могут быть одинаковыми или отличаться от совокупности множеств весовых значений луча, используемых для первого множества данных сигнала. В некоторых случаях каждая из совокупности множеств весовых значений луча и второй совокупности множеств весовых значений луча может быть выполнена с возможностью обеспечения по существу одинаковых или перекрывающихся диаграмм покрытия луча. Например, обработка второго множества данных сигнала может включать в себя обработку второго множества данных сигнала, соответствующего второй продолжительности времени сигнала обратного нисходящего канала связи, в соответствии с третьим множеством весовых значений луча для получения третьего подмножества совокупности сигналов луча, соответствующего первой диаграмме покрытия луча, и обработку второго множества данных сигнала в соответствии с четвертым множеством весовых значений луча для получения четвертого подмножества совокупности сигналов луча, соответствующего второй диаграмме покрытия луча. То есть первое множество весовых значений луча и третье множество весовых значений луча могут быть определены для обеспечения диаграмм покрытия луча с по меньшей мере некоторыми по существу перекрывающимися лучами пикселей изображения.

Процессор 440 сигналов луча может отфильтровывать несколько подмножеств совокупности сигналов луча для получения отфильтрованных подмножеств сигналов луча. Например, процессор 440 сигналов луча может применять функцию фильтрации к ряду сигналов луча, связанных с обработанными сигналами облучающего элемента, соответствующими разным продолжительностям времени, для получения отфильтрованных подмножеств сигналов луча. Функция фильтрации может представлять собой, например, усреднение или другой фильтр с конечной импульсной характеристикой (КИХ) или фильтр с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ). Таким образом, процессор 440 сигналов луча может генерировать значения 445 сигнала изображения из отфильтрованных сигналов луча.

Процессор 450 изображений может принимать каждое множество значений 445 сигнала изображения и обрабатывать множества значений 445 сигнала изображения для генерирования изображения 460. То есть процессор 450 изображений может объединять множества значений 445 сигналов изображения для нескольких множеств сигналов 425 луча для генерирования изображения 460. В дополнительном варианте или альтернативно фильтрации, выполняемой процессором 440 сигналов луча, процессор 450 изображений может фильтровать значения 445 сигнала изображения для генерирования изображения 460. Например, процессор 450 изображений может объединять несколько множеств значений сигналов изображения (например, соответствующих одинаковым местоположениям пикселей) для получения изображения 460. Фильтрация может включать в себя усреднение или другую фильтрацию КИХ или БИХ. В некоторых примерах значения формирования изображений, связанные с каждым лучом пикселей изображения радиолокатора, могут быть преобразованы в трехмерное (3D) пространство, и, таким образом, процессор 450 изображений может генерировать множество вокселей или 3D представление отображаемого региона.

В некоторых примерах процессор 420 формирования луча может обрабатывать сигналы облучающего элемента с несколькими множествами 433 весовых значений луча для каждого из нескольких частотных диапазонов или поляризаций, а процессор 440 сигналов луча и процессор 450 изображений могут объединять значения лучей пикселей изображения радиолокатора из разных частотных диапазонов или поляризаций для генерирования одного или более изображений. Например, первое множество лучей пикселей изображения радиолокатора может соответствовать лучам пикселей изображения радиолокатора, связанным с пассивным обнаружением (например, случайной) энергии сигнала, а второе множество лучей пикселей изображения радиолокатора может соответствовать отраженной энергии сигнала из источника освещения (например, от спутника или одного или более разных спутников). Такие объединенные данные могут накладывать информацию, связанную, например, с тепловым излучением, с энергией отраженного сигнала, чтобы предоставлять дополнительную информацию для отображаемого региона.

В дополнительном или альтернативном варианте процессор 420 формирования луча может обрабатывать несколько множеств сигналов облучающего элемента, соответствующих разным периодам времени, а процессор 440 изображения может объединять сигналы 425 луча, соответствующие разным периодам времени. Например, сигналы 405 облучающего элемента могут соответствовать сигналам облучающего элемента спутника GEO или сигналам терминала узла доступа, ретранслируемым сквозным ретранслятором GEO, а сигнал освещения может передаваться одним или более спутниками НОО. Синтезированная апертура, заданная углом освещения спутника (спутников) НОО, может быть обеспечена путем обработки нескольких периодов времени, соответствующих разным положениям спутника (спутников) НОО. Таким образом, каждое множество сигналов облучающего элемента, соответствующее одному из нескольких периодов времени, может обрабатываться в соответствии с несколькими множествами весовых значений луча и положением источника освещения (например, спутника НОО) для получения нескольких множеств сигналов луча, и несколько множеств сигналов луча можно объединять для получения составного множества сигналов луча, соответствующего периоду времени. Дополнительные составные множества сигналов луча могут быть получены для разных периодов времени и объединены для получения синтезированной апертуры, соответствующей угловому диапазону освещения для одного или более источников освещения.

В некоторых случаях система 400 обработки приема может быть выполнена с возможностью поддержки работы в режиме реального времени или основной цели, такой как услуга связи или услуга сбора данных. Например, процессор 420 формирования луча (или в некоторых случаях другой процессор формирования луча) может быть выполнен с возможностью обработки сигналов 415 облучающего элемента путем применения весовых значений или коэффициентов луча для генерирования сигналов сфокусированного луча. Сфокусированные лучи 125, сформированные процессором 420 формирования луча, могут относиться к предварительно определенным лучам, имеющим по существу неперекрывающиеся зоны 126 покрытия сфокусированных лучей, и для данного местоположения могут использовать разные диапазоны частот, поляризации или оба. Сгенерированные сигналы сфокусированного луча могут быть обработаны процессором 440 сигналов луча (или другой обработкой сигналов луча) и могут быть переданы на модем (не показан) для демодуляции для поддержки различных видов связи по обратному каналу (например, для получения сигналов данных, передаваемых пользовательскими терминалами 150). Множество весовых значений луча, применяемое для поддержки связи по обратному каналу связи, может отличаться от нескольких множеств весовых значений луча, используемых для получения нескольких множеств сигналов луча для лучей пикселей изображения радиолокатора (например, лучи пикселей изображения радиолокатора могут отличаться от сфокусированных лучей, используемых для связи по обратному каналу связи), или множество весовых значений луча, применяемое для поддержки связи по обратному каналу связи, в некоторых случаях может быть частью нескольких множеств весовых значений луча.

В некоторых случаях приемник 410 сигнала облучающего элемента может быть выполнен с возможностью осуществления отмены сигналов или подавления сигналов, связанных со связью по обратному каналу связи, для получения сигналов 415 облучающего элемента.

На фиг. 5 проиллюстрирован пример диаграммы 500 покрытия составного луча, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Диаграмма 500 покрытия составного луча может включать в себя множество диаграмм 512 покрытия луча, причем каждая диаграмма 510 покрытия луча из множества диаграмм 512 покрытия луча соответствует другому множеству весовых значений луча. В проиллюстрированном примере диаграмма 500 покрытия составного луча включает в себя девять диаграмм 510 покрытия луча, включая диаграммы 510-a, 510-b, 510-c, 510-d, 510-e, 510-f, 510-g, 510-h и 510-i покрытия луча. Каждая из диаграмм покрытия луча может быть смещена относительно друг друга (например, смещена в одном измерении, смещена более чем в одном измерении). Например, первая диаграмма 510-а покрытия луча может быть смещена смещением 520 относительно второй диаграммы 510-b покрытия луча. Таким образом, в соответствии с типовой диаграммой 500 покрытия составного луча, множество данных сигналов 415 облучающего элемента может быть обработано девять раз, каждый раз с другим множеством весовых значений луча, для получения девяти множеств сигналов луча, соответствующих каждой диаграмме покрытия луча. Однако диаграмма 500 покрытия составного луча является лишь одним примером, и диаграмма покрытия составного луча может быть сгенерирована для любого количества диаграмм покрытия луча. Каждое множество сигналов луча может содержать один или более сигналов луча, причем каждый из них соответствует местоположению в пределах диаграммы 500 покрытия составного луча. Затем каждому сигналу луча может быть назначено значение изображения (например, соответствующее значению сигнала падающих сигналов или отраженных сигналов в сигнале луча).

Хотя каждая диаграмма 510 покрытия луча проиллюстрирована как неперекрывающаяся с другими диаграммами покрытия луча, следует понимать, что каждая диаграмма покрытия луча может представлять мощность сигнала, принятую в одном или более пространственных направлениях, и что части диаграмм покрытия луча могут перекрываться друг с другом. Диаграмма покрытия луча может представлять пространственную информацию, назначенную данному множеству весовых значений луча, которое обычно может представлять собой центр каждого региона энергии принимаемого сигнала с формированием луча. То есть диаграмма усиления луча для данной зоны 515 покрытия луча (например, заданная контуром усиления, например 3 дБ) может быть круглой или иметь различные формы в зависимости от орбиты спутника или характеристик местности и применяемого множества весовых значений луча, с местоположением, назначенным для сигнала луча на основе центроида (например, контура луча, такого как контур 1 дБ или 3 дБ), или местоположением наибольшего усиления формирования луча зоны 515 покрытия луча.

На фиг. 6 показана схема системы 600, содержащей устройство 605, которое поддерживает методы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Устройство 605 может представлять собой пример или содержать компоненты системы обработки приема, как описано в данном документе. Устройство 605 может содержать компоненты для двунаправленной передачи данных, включая компоненты для передачи и приема сообщений, включая мультистатическую систему 610 формирования луча, контроллер 615 ввода-вывода (I/O), контроллер 620 базы данных, запоминающее устройство 625, процессор 630 и базу 635 данных. Эти компоненты могут иметь электронную связь через одну или более шин (например, шину 640).

Мультистатическая система 610 формирования луча может представлять собой пример системы 400 обработки приема, как описано в данном документе. В некоторых случаях мультистатическая система 610 формирования луча может быть реализована в аппаратных средствах, программном обеспечении, выполняемом процессором, программно-аппаратных средствах или любой их комбинации. Например, мультистатическая система 610 формирования луча может принимать сигналы облучающего элемента (например, через контроллер 615 I/O) и обрабатывать сигналы облучающего элемента для создания изображений мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой. Сигналы облучающего элемента могут соответствовать сигналам облучающего элемента, принятым облучающими элементами спутника с формированием луча (например, системы OBBF или GBBF), или могут представлять собой сигналы терминала узла доступа для системы, использующей сквозной ретранслятор. Мультистатическая система 610 формирования луча может обрабатывать сигналы облучающих элементов в соответствии с несколькими множествами весовых значений луча, причем каждое множество весовых значений может соответствовать диаграмме лучей пикселей изображения радиолокатора. Мультистатическая система 610 формирования луча может генерировать множество значений пикселей изображения для каждого множества лучей пикселей изображения радиолокатора и может объединять множества значений пикселей изображения для генерирования одного или более изображений. Мультистатическая система 610 формирования луча может выводить изображения в выходных сигналах 650 через контроллер 615 I/O (например, для отображения на устройстве отображения или сохранения на носителе данных).

Контроллер 615 I/O может управлять входными сигналами 645 и выходными сигналами 650 для устройства 605. Контроллер 615 I/O также может управлять периферийными устройствами, не интегрированными в устройство 605. В некоторых случаях контроллер 615 I/O может представлять физическое соединение или порт с внешним периферийным устройством. В некоторых случаях контроллер 615 I/O может использовать операционную систему, такую как iOS®, ANDROID®, MS-DOS®, MS-WINDOWS®, OS/2®, UNIX®, LINUX® или другую известную операционную систему. В других случаях контроллер 615 I/O может представлять модем, клавиатуру, мышь, сенсорный экран или аналогичное устройство или взаимодействовать с ними. В некоторых случаях контроллер 615 I/O может быть реализован как часть процессора. В некоторых случаях пользователь может взаимодействовать с устройством 605 через контроллер 615 I/O или через аппаратные компоненты, управляемые контроллером 615 I/O.

Контроллер 620 базы данных может управлять хранением и обработкой данных в базе 635 данных. В некоторых случаях пользователь может взаимодействовать с контроллером 620 базы данных. В других случаях контроллер 620 базы данных может работать автоматически без взаимодействия с пользователем. База 635 данных может представлять собой пример одиночной базы данных, распределенной базы данных, нескольких распределенных баз данных, хранилища данных, озера данных или базы данных аварийного резервного копирования. База данных 635 может, например, хранить несколько наборов весовых значений луча для использования мультистатической системой 610 формирования луча.

Запоминающее устройство 625 может включать в себя оперативное запоминающее устройство (RAM) и постоянное запоминающее устройство (ROM). Запоминающее устройство 625 может хранить машиночитаемое, исполняемое компьютером программное обеспечение, включая команды, которые при выполнении (например, процессором 630) приводят к выполнению процессором различных функций, описанных в данном документе. Например, запоминающее устройство 625 может хранить команды для операций мультистатической системы 610 формирования луча, описанной в данном документе. В некоторых случаях запоминающее устройство 625 может содержать, среди прочего, базовую систему ввода/вывода (BIOS), которая может управлять базовыми аппаратными или программными операциями, такими как взаимодействие с периферийными компонентами или устройствами.

Процессор 630 может включать в себя интеллектуальное аппаратное устройство (например, процессор общего назначения, DSP, центральный процессор (ЦП), микроконтроллер, ASIC, FPGA, программируемое логическое устройство, дискретный вентильный или транзисторный логический компонент, дискретный аппаратный компонент или любую их комбинацию). В некоторых случаях процессор 630 может быть выполнен с возможностью работы с массивом памяти с использованием контроллера запоминающего устройства. В других случаях контроллер запоминающего устройства может быть интегрирован в процессор 630. Процессор 630 может быть выполнен с возможностью исполнения машиночитаемых команд, хранящихся в запоминающем устройстве 625, для выполнения различных функций.

На фиг. 7 показан технологический процесс 700, который поддерживает методы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Технологический процесс 700 может быть реализован, например, системой 400 обработки приема, показанной на фиг. 4, или мультистатической системой 610 формирования луча, показанной на фиг. 6.

Технологический процесс 700 может представлять собой процесс формирования изображения мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой из системы, которая поддерживает формирование луча принимаемых сигналов (например, системы OBBF, системы GBBF, системы сквозного формирования луча).

Система может принимать сигналы облучающих элементов, связанные со спутником, содержащим антенну, освещающую географический регион, на этапе 705. Например, сигналы облучающего элемента могут соответствовать сигналам облучающего элемента, принятым облучающими элементами спутника с формированием луча (например, системы OBBF или GBBF), или могут представлять собой сигналы терминала узла доступа для системы, использующей сквозной ретранслятор. Принятые сигналы облучающего элемента могут соответствовать периоду времени. Например, сигналы облучающего элемента могут обрабатываться в соответствии с синхронизацией кадра, которая может соответствовать продолжительности времени системы связи (например, символ связи или кадр).

На этапе 710 система может получить множества весовых значений луча I, соответствующие диаграммам покрытия луча I. Например, каждое из множеств весовых значений луча I может быть связано с одним или более лучами пикселей изображения радиолокатора, которые могут быть связаны с географическими местоположениями географического региона. Связанные географические местоположения могут представлять собой, например, географический центр (например, центроид) или точку наибольшего усиления лучей пикселей изображения радиолокатора.

На этапе 715 система может обрабатывать сигналы облучающих элементов в соответствии с i-м множеством весовых значений луча для получения i-го множества сигналов луча.

На этапе 720 система может определить, имеются ли дополнительные множества весовых значений луча для обработки сигналов облучающих элементов. Например, если i<I (где ), система может увеличить i и вернуться к этапу 715 для обработки сигналов облучающего элемента в соответствии со следующим множеством весовых значений луча. Если множества весовых значений луча I были обработаны на этапе 720, система может перейти к этапу 725 для обработки множеств сигналов луча.

На этапе 720 система может обрабатывать множества сигналов луча для получения изображения освещенного географического региона. Например, система может назначать значения пиксельного изображения каждому из сигналов луча. В некоторых случаях назначение значений пиксельного изображения каждому из сигналов луча может учитывать, содержат ли сигналы облучающего элемента информацию сигнала, связанную со случайными или пассивными излучениями, или с отражениями источника освещения. Источник освещения может представлять собой, например, широкий сигнал луча (например, одиночный луч, покрывающий освещенный географический регион, например, от маякового сигнала) или многолучевой сигнал (например, пользовательские лучи для связи через многолучевой спутник). Для освещения с использованием многолучевого сигнала система может определять значения пиксельного изображения на основе сигналов луча и характеристик соответствующего сигнала луча в местоположении, связанном с сигналом луча. Например, первый сигнал луча может быть связан с центром пользовательского луча, а второй сигнал луча может быть связан с краем пользовательского луча. Система может определять значения пиксельного изображения путем масштабирования сигналов луча по падающей энергии пользовательского луча в местоположении сигнала луча. То есть первый сигнал луча и второй сигнал луча могут быть нормализованы диаграммой усиления пользовательского луча.

Таким образом, система может получить несколько множеств значений пиксельного изображения, соответствующих множествам сигналов луча. Затем система может объединить несколько множеств значений пиксельного изображения для получения изображения по меньшей мере части освещенного географического региона. Как обсуждалось выше, система может выполнять обработку множества весовых значений луча для нескольких частотных диапазонов или поляризаций для получения нескольких значений пиксельного изображения для каждого местоположения пикселя изображения и может объединять (например, по яркости или оттенку пикселей) несколько значений пиксельного изображения для получения каждого конечного значения пиксельного изображения указанного изображения.

Следует отметить, что описанные методы относятся к возможным вариантам реализации и что операции и компоненты могут быть переупорядочены или иным образом модифицированы, и что возможны другие варианты реализации. Дополнительные части двух или более их способов или устройств могут быть объединены.

Информация и сигналы, описанные в данном документе, могут быть представлены с использованием любой из множества различных технологий и методов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и микросхемы, которые могут упоминаться в описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любой их комбинацией.

Различные иллюстративные блоки и модули, описанные в связи с раскрытием изобретения в данном документе, могут быть реализованы или выполнены с процессором общего назначения, процессором цифровых сигналов (DSP), специализированной интегральной схемой (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицей (FPGA) или другим программируемым логическим устройством, схемой на дискретных компонентах или транзисторной логической схемой, дискретными аппаратными компонентами или любой их комбинацией, предназначенной для выполнения описанных в данном документе функций. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но в альтернативном варианте процессор может представлять собой любой обычный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств (например, комбинация DSP и микропроцессора, нескольких микропроцессоров, одного или более микропроцессоров в сочетании с ядром DSP или любая другая подобная конфигурация).

Описанные в данном документе функции могут быть реализованы в аппаратных средствах, программном обеспечении, выполняемом процессором, программно-аппаратных средствах или любой их комбинации. Если они реализованы в программном обеспечении, выполняемом процессором, функции могут храниться или передаваться в виде одной или более команд или кода на машиночитаемом носителе. Другие примеры и варианты реализации входят в объем изобретения и прилагаемой формулы изобретения. Например, из-за характера программного обеспечения функции, описанные в данном документе, могут быть реализованы с использованием программного обеспечения, выполняемого процессором, аппаратных средств, программно-аппаратных средств, аппаратной реализации или комбинации любого из вышеперечисленного. Элементы, реализующие функции, также могут быть физически расположены в различных положениях, в том числе могут быть распределены таким образом, что части функций реализуются в разных физических местоположениях.

Машиночитаемые носители включают в себя как энергонезависимые компьютерные носители данных, так и средства связи, включая любой носитель, облегчающий перенос компьютерной программы из одного места в другое. Энергонезависимый носитель данных может представлять собой любой доступный носитель, к которому может иметь доступ компьютер общего назначения или специального назначения. В качестве примера, а не ограничения, энергонезависимые машиночитаемые носители могут включать в себя оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), электрически стираемое программируемое ROM (EEPROM), флэш-память, компакт-диск (CD) ROM или другое хранилище на оптических дисках, хранилище на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства или любой другой энергонезависимый носитель, который можно использовать для переноса или хранения требуемых средств программного кода в виде команд или структур данных, к которым может иметь доступ компьютер общего назначения или специального назначения или процессор общего назначения или специального назначения. Кроме того, любое подключение надлежащим образом называется машиночитаемым носителем. Например, если программное обеспечение передается с веб-сайта, сервера или другого удаленного источника с использованием коаксиального кабеля, оптоволоконного кабеля, витой пары, цифровой абонентской линии (DSL) или беспроводных технологий, таких как инфракрасный порт, радиосвязь и микроволновая связь, то коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, витая пара, DSL или беспроводные технологии, такие как инфракрасный порт, радиосвязь и микроволновая связь, включены в определение носителя. Диск и диск, используемый в данном документе, включают в себя CD, лазерный диск, оптический диск, цифровой универсальный диск (DVD), гибкий диск и диск Blu-ray, причем диски обычно воспроизводят данные магнитным способом, тогда как диски воспроизводят данные оптическим способом с помощью лазеров. Комбинации вышеперечисленного также входят в объем машиночитаемых носителей.

Используемый в данном документе, в том числе в формуле изобретения, термин «или», используемый в списке элементов (например, в списке элементов, предваряемом такой фразой, как «по меньшей мере одно из» или «одно или более из») означает включающий список, такой как, например, список «по меньшей мере одного из A, B или C» означает A, или B, или C, или AB, или AC, или BC, или ABC (т.е. A, B и C). Кроме того, используемая в данном документе фраза «на основе» не должна толковаться как ссылка на закрытый набор условий. Например, типовой этап, описанный фразой «на основе условия А», может быть основан как на условии А, так и на условии В без отступления от объема настоящего изобретения. Другими словами, используемая в данном документе фраза «на основе» должна толковаться так же, как фраза «на основе по меньшей мере частично».

На прилагаемых фигурах аналогичные компоненты или элементы могут быть обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Кроме того, различные компоненты одного и того же типа можно отличить по стоящему после ссылочной позиции дефису и второй метке, которая отличает их среди аналогичных компонентов. Если в спецификации используется только первая ссылочная позиция, описание применимо к любому из аналогичных компонентов, имеющих одну и ту же первую ссылочную позицию, независимо от второй ссылочной позиции или другой последующей ссылочной позиции.

Описание, изложенное в данном документе в связи с приложенными графическими материалами, описывает типовые конфигурации и не представляет все примеры, которые могут быть реализованы или которые входят в объем формулы изобретения. Используемый в данном документе термин «типовой» означает «служащий в качестве примера, экземпляра или иллюстрации», а не «предпочтительный» или «преимущественный по сравнению с другими примерами». Подробное описание включает в себя конкретные подробности с целью обеспечения понимания описанных методов. Тем не менее, эти методы можно осуществлять на практике без этих конкретных подробностей. В некоторых случаях хорошо известные конструкции и устройства показаны в виде блок-схем, чтобы не усложнять понимание концепций описанных примеров.

Описание в данном документе предоставлено для того, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники реализовать или использовать настоящее изобретение. Специалистам в данной области техники будут довольно очевидны различные модификации изобретения, и определенные в данном документе общие принципы могут быть применены к другим вариантам без отступления от объема настоящего изобретения. Таким образом, изобретение не ограничено примерами и конструкциями, описанными в настоящем документе, но должно иметь самый широкий объем, соответствующий принципам и новым признакам, раскрытым в данном документе.

Claims (67)

1. Способ формирования изображения с применением спутника (120), включающий:

прием сигнала (133) обратного нисходящего канала связи в спутниковом узле (130) доступа, при этом сигнал (133) обратного нисходящего канала связи содержит комбинацию сигналов (173) обратного восходящего канала связи, принятых совокупностью облучателей (128) обратного восходящего канала связи антенной решетки (127) спутника, освещающего географический регион;

обработку сигнала (133) обратного нисходящего канала связи в соответствии с совокупностью множеств (433) весовых значений луча для получения совокупности сигналов (425) луча, причем совокупность множеств (433) весовых значений луча соответствует соответствующей совокупности диаграмм (512) покрытия луча; при этом обработка (133) сигнала обратного нисходящего канала связи включает обработку первого множества данных сигнала для сигнала (133) обратного нисходящего канала связи, соответствующего первой продолжительности сигнала (133) обратного нисходящего канала связи, путем применения первого множества (434) весовых значений луча к первому множеству данных сигнала, соответствующему первой продолжительности времени, для получения первого подмножества совокупности сигналов (425) луча, соответствующего первой диаграмме (510) покрытия луча, и обработку первого множества данных сигнала, соответствующего первой продолжительности времени, путем применения второго множества (434) весовых значений луча к первому множеству данных сигнала для получения второго подмножества совокупности сигналов (425) луча, соответствующего второй диаграмме (510) покрытия луча, при этом первая диаграмма (510) покрытия луча содержит первую совокупность зон (515) покрытия луча, связанную с первой поляризацией и первым частотным диапазоном, а вторая диаграмма (510) покрытия луча содержит вторую совокупность зон (515) покрытия луча, связанную с первой поляризацией и первым частотным диапазоном, при этом вторая совокупность зон (515) покрытия луча смещена (520) относительно первой совокупности зон (515) покрытия луча; и

обработку совокупности сигналов (425) луча для получения изображения (460) освещенного географического региона, содержащего значения пикселей изображения, соответствующие совокупности сигналов (425) луча.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что каждая зона (515) покрытия луча из второй совокупности зон (515) покрытия луча частично перекрывает соответствующую зону (515) покрытия луча из первой совокупности зон (515) покрытия луча.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработка совокупности сигналов (425) луча для получения изображения (460) освещенного географического региона включает:

генерирование первого множества точек данных изображения из первого подмножества совокупности сигналов (425) луча;

генерирование второго множества точек данных изображения из второго подмножества совокупности сигналов (425) луча; и

объединение первого множества точек данных изображения и второго множества точек данных изображения в соответствии со смещением (520) между второй совокупностью зон (515) покрытия луча и первой совокупностью зон (515) покрытия луча путем назначения значений пикселей изображения местоположениям пикселей на основе информации о местоположении луча первой совокупности зон (515) покрытия луча и второй совокупности зон (515) покрытия луча.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработка сигнала (133) обратного нисходящего канала связи в соответствии с совокупностью множеств (434) весовых значений луча включает:

обработку второго множества данных сигнала, соответствующего второй временной продолжительности сигнала (133) обратного нисходящего канала связи, в соответствии с третьим множеством (434) весовых значений луча для получения третьего подмножества совокупности сигналов (425) луча, соответствующего первой диаграмме (510) покрытия луча; и

обработку второго множества данных сигнала в соответствии с четвертым множеством (434) весовых значений луча для получения четвертого подмножества совокупности сигналов (425) луча, соответствующего второй диаграмме (510) покрытия луча.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что обработка совокупности сигналов (425) луча для получения изображения (460) освещенного географического региона включает:

фильтрацию первого и третьего подмножеств совокупности сигналов (425) луча для получения первого отфильтрованного подмножества сигналов луча;

генерирование первого множества точек данных изображения из первого отфильтрованного подмножества сигналов луча;

фильтрацию второго и четвертого подмножеств совокупности сигналов (425) луча для получения второго отфильтрованного подмножества сигналов луча;

генерирование второго множества точек данных изображения из второго отфильтрованного подмножества сигналов луча; и

объединение первого множества точек данных изображения и второго множества точек данных изображения в соответствии со смещением между второй совокупностью зон (515) покрытия луча и первой совокупностью зон (515) покрытия луча.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что обработка совокупности сигналов (425) луча для получения изображения освещенного географического региона включает:

генерирование третьего множества точек данных изображения из третьего подмножества совокупности сигналов (425) луча;

генерирование четвертого множества точек данных изображения из четвертого подмножества совокупности сигналов (425) луча;

фильтрацию первого и третьего множеств точек данных изображения для получения первого отфильтрованного множества точек данных изображения;

фильтрацию второго и четвертого множеств точек данных изображения для получения второго отфильтрованного множества точек данных изображения; и

объединение первого отфильтрованного множества точек данных изображения и второго отфильтрованного множества точек данных изображения в соответствии со смещением (520) между второй совокупностью зон (515) покрытия луча и первой совокупностью зон (515) покрытия луча.

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что сигнал (133) обратного нисходящего канала связи содержит совокупность сигналов (133) обратного нисходящего канала связи, причем каждый из совокупности сигналов (133) обратного нисходящего канала связи соответствует сигналу (173) обратного восходящего канала связи, принимаемому облучателем (128) антенной решетки (127) спутника (120).

8. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что прием сигнала (133) обратного нисходящего канала связи включает

прием совокупности сигналов (133) обратного нисходящего канала связи в соответствующей совокупности спутниковых узлов (130) доступа, причем каждый из совокупности сигналов (133) обратного нисходящего канала связи содержит комбинацию одного или более сигналов (173) обратного восходящего канала связи.

9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что каждая из совокупности диаграмм (510) покрытия луча содержит совокупность зон (515) покрытия луча.

10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что спутник передает маяковый сигнал и ретранслирует соответствующие отражения маякового сигнала, принятого на совокупности облучателей (128) антенной решетки (127) спутника (120), при этом сигнал (133) обратного нисходящего канала связи содержит ретранслированные соответствующие отражения.

11. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что спутниковый узел (130) доступа передает сигнал (132) прямого восходящего канала связи, а спутник (120) ретранслирует сигнал (132) прямого восходящего канала связи через совокупность облучателей (128) прямого нисходящего канала связи антенной решетки (127) спутника (120), при этом спутник (120) ретранслирует соответствующие отражения ретранслированного сигнала прямого канала связи, принятого на совокупности облучателей (128) обратного восходящего канала связи антенной решетки (127), причем сигнал (133) обратного нисходящего канала связи содержит ретранслированные соответствующие отражения.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что сигнал (133) прямого восходящего канала связи содержит совокупность прямых потоков пользовательских данных для передачи на совокупность пользовательских терминалов (150) в пределах географического региона.

13. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что спутник (120) представляет собой первый спутник (120), а один или более вторых спутников (122) передают соответствующие сигналы (145) освещения по географическому региону, при этом первый спутник (120) ретранслирует соответствующие отражения сигналов (145) освещения, принятых на совокупности облучателей (128) обратного восходящего канала связи антенной решетки (127) первого спутника (120), причем сигнал (133) обратного нисходящего канала связи содержит ретранслированные соответствующие отражения.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что первый спутник (120) представляет собой геостационарный (GEO) спутник, а каждый из одного или более вторых спутников (122) представляет собой спутник на низкой околоземной орбите (НОО).

15. Система формирования изображения, содержащая:

спутниковый узел (130) доступа, выполненный с возможностью приема сигнала (133) обратного нисходящего канала связи, при этом сигнал (133) обратного нисходящего канала связи содержит комбинацию сигналов (173) обратного восходящего канала связи, принятых совокупностью облучателей (128) обратного восходящего канала связи антенной решетки (127) спутника, освещающего географический регион; и

по меньшей мере один процессор (630), выполненный с возможностью:

обработки сигнала (133) обратного нисходящего канала связи в соответствии с совокупностью множеств (433) весовых значений луча для получения совокупности сигналов (425) луча, причем совокупность множеств (433) весовых значений луча соответствует соответствующей совокупности диаграмм (512) покрытия луча; при этом обработка (133) сигнала обратного нисходящего канала связи включает обработку первого множества данных сигнала для сигнала (133) обратного нисходящего канала связи, соответствующего первой продолжительности сигнала (133) обратного нисходящего канала связи, путем применения первого множества (434) весовых значений луча к первому множеству данных сигнала, соответствующему первой продолжительности времени, для получения первого подмножества совокупности сигналов (425) луча, соответствующего первой диаграмме (510) покрытия луча, и обработку первого множества данных сигнала, соответствующего первой продолжительности времени, путем применения второго множества (434) весовых значений луча к первому множеству данных сигнала для получения второго подмножества совокупности сигналов (425) луча, соответствующего второй диаграмме (510) покрытия луча, при этом первая диаграмма (510) покрытия луча содержит первую совокупность зон (515) покрытия луча, связанную с первой поляризацией и первым частотным диапазоном, а вторая диаграмма (510) покрытия луча содержит вторую совокупность зон (515) покрытия луча, связанную с первой поляризацией и первым частотным диапазоном, при этом вторая совокупность зон (515) покрытия луча смещена (520) относительно первой совокупности зон (515) покрытия луча; и

обработки совокупности сигналов (425) луча для получения изображения (460) освещенного географического региона, содержащего значения пикселей изображения, соответствующие совокупности сигналов (425) луча.

16. Система формирования изображения по п. 15, отличающаяся тем, что каждая зона (515) покрытия луча из второй совокупности зон (515) покрытия луча частично перекрывает соответствующую зону (515) покрытия луча из первой совокупности зон (515) покрытия луча.

17. Система формирования изображения по п. 15, отличающаяся тем, что обработка совокупности сигналов (425) луча для получения изображения (460) освещенного географического региона включает:

генерирование первого множества точек данных изображения из первого подмножества совокупности сигналов (425) луча;

генерирование второго множества точек данных изображения из второго подмножества совокупности сигналов (425) луча; и

объединение первого множества точек данных изображения и второго множества точек данных изображения в соответствии со смещением (520) между второй совокупностью зон (515) покрытия луча и первой совокупностью зон (515) покрытия луча путем назначения значений пикселей изображения местоположениям пикселей на основе информации о местоположении луча первой совокупности зон (515) покрытия луча и второй совокупности зон (515) покрытия луча.

18. Система формирования изображения по п. 15, отличающаяся тем, что обработка сигнала (133) обратного нисходящего канала связи в соответствии с совокупностью множеств (433) весовых значений луча включает:

обработку второго множества данных сигнала, соответствующего второй временной продолжительности сигнала (133) обратного нисходящего канала связи в соответствии с третьим множеством (434) весовых значений луча, для получения третьего подмножества совокупности сигналов (425) луча, соответствующего первой диаграмме (510) покрытия луча; и

обработку второго множества данных сигнала в соответствии с четвертым множеством (434) весовых значений луча для получения четвертого подмножества совокупности сигналов (425) луча, соответствующего второй диаграмме (510) покрытия луча.

19. Система формирования изображения по п. 18, отличающаяся тем, что обработка совокупности сигналов (425) луча для получения изображения освещенного географического региона включает:

фильтрацию первого и третьего подмножеств совокупности сигналов (425) луча для получения первого отфильтрованного подмножества сигналов (425) луча;

генерирование первого множества точек данных изображения из первого отфильтрованного подмножества сигналов (425) луча;

фильтрацию второго и четвертого подмножеств совокупности сигналов (425) луча для получения второго отфильтрованного подмножества сигналов (425) луча;

генерирование второго множества точек данных изображения из второго отфильтрованного подмножества сигналов (425) луча; и

объединение первого множества точек данных изображения и второго множества точек данных изображения в соответствии со смещением (520) между второй совокупностью зон (515) покрытия луча и первой совокупностью зон (515) покрытия луча.

20. Система формирования изображения по п. 18, отличающаяся тем, что обработка совокупности сигналов (425) луча для получения изображения (460) освещенного географического региона включает:

генерирование третьего множества точек данных изображения из третьего подмножества совокупности сигналов (425) луча;

генерирование четвертого множества точек данных изображения из четвертого подмножества совокупности сигналов (425) луча;

фильтрацию первого и третьего множеств точек данных изображения для получения первого отфильтрованного множества точек данных изображения;

фильтрацию второго и четвертого множеств точек данных изображения для получения второго отфильтрованного множества точек данных изображения; и

объединение первого отфильтрованного множества точек данных изображения и второго отфильтрованного множества точек данных изображения в соответствии со смещением (520) между второй совокупностью зон (515) покрытия луча и первой совокупностью зон (515) покрытия луча.

21. Система формирования изображения по любому из пп. 15-20, отличающаяся тем, что сигнал (133) обратного нисходящего канала связи содержит совокупность сигналов (133) обратного нисходящего канала связи, причем каждый из совокупности сигналов (133) обратного нисходящего канала связи соответствует сигналу (173) обратного восходящего канала связи, принимаемому облучателем (128) антенной решетки (127) спутника (120).

22. Система формирования изображения по любому из пп. 15-20, отличающаяся тем, что прием сигнала (133) обратного нисходящего канала связи включает

прием совокупности сигналов (133) обратного нисходящего канала связи в соответствующей совокупности спутниковых узлов (130) доступа, причем каждый из совокупности сигналов (133) обратного нисходящего канала связи содержит комбинацию одного или более сигналов (173) обратного восходящего канала связи.

23. Система формирования изображения по любому из пп. 15-22, отличающаяся тем, что каждая из совокупности диаграмм (510) покрытия луча содержит совокупность зон (515) покрытия луча.

24. Система формирования изображения по любому из пп. 15-20, отличающаяся тем, что спутник передает маяковый сигнал и ретранслирует соответствующие отражения маякового сигнала, принятого на совокупности облучателей (128) антенной решетки (127) спутника (120), при этом сигнал (133) обратного нисходящего канала связи содержит ретранслированные соответствующие отражения.

25. Система формирования изображения по любому из пп. 15-23, отличающаяся тем, что спутниковый узел (130) доступа передает сигнал (132) прямого восходящего канала связи, а спутник (120) ретранслирует сигнал (132) прямого восходящего канала связи через совокупность облучателей (128) прямого нисходящего канала связи антенной решетки (127) спутника (120), при этом спутник (120) ретранслирует соответствующие отражения ретранслированного сигнала прямого канала связи, принятого на совокупности облучателей (128) обратного восходящего канала связи антенной решетки (127), причем сигнал (133) обратного нисходящего канала связи содержит ретранслированные соответствующие отражения.

26. Система формирования изображения по п. 25, отличающаяся тем, что сигнал (132) прямого восходящего канала связи содержит совокупность прямых потоков пользовательских данных для передачи на совокупность пользовательских терминалов (150) в пределах географического региона.

27. Система формирования изображения по любому из пп. 15-23, отличающаяся тем, что спутник (120) представляет собой первый спутник (120), а один или более вторых спутников (122) передают соответствующие сигналы (145) освещения по географическому региону, при этом первый спутник (120) ретранслирует соответствующие отражения сигналов (145) освещения, принятых на совокупности облучателей (128) обратного восходящего канала связи антенной решетки (127) первого спутника (120), причем сигнал (133) обратного нисходящего канала связи содержит ретранслированные соответствующие отражения.

28. Система формирования изображения по п. 27, отличающаяся тем, что первый спутник (120) представляет собой геостационарный (GEO) спутник, а каждый из одного или более вторых спутников (122) представляет собой спутник на низкой околоземной орбите (НОО).