[发明专利]一种星载SAR聚束工作模式自适应系统及观测区域判定方法

权利要求书

1.一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，包括天线(1)、SAR雷达接收机(2)六自由度自适应平台(3)、上位机(4)、下位机(5)，其特征在于所述天线(1)包括反射面(6)、天线座(7)、背架(8)、馈电系统(9)；所述背架(8)与反射面(6)背部贴合，并用螺栓连接锁紧固定，所述馈电系统(9)与天线座(7)连接，特征是：天线座(7)与六自由度自适应平台(3)连接，上位机(4)控制六自由度自适应平台(3)带动天线(1)进行方位向和/或俯仰向的调整，下位机(5)根据轨道计算模块(10)，计算SAR过顶本区域的时间，并根据过顶时间计算地面接收机接收天线的初始方位向角度参数φ和俯仰向角度参数θ。

2.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，其特征在于所述天线座(7)与六自由度自适应平台(3)卡接或者栓接，天线座(7)在六自由度自适应平台(3)联动下可以做方位向角度参数和/或俯仰向角度参数的随动变化。

3.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，其特征在于所述SAR雷达接收机(2)包括接收机保护器(11)、低噪声高频放大器(12)、混频器(13)、本机振荡器(14)、中频放大器(15)、检波器(16)和视频放大器(17)，接收机保护器(11)通过收发开关接收天线(1)采集到的高频信号，经过低噪声高频放大器(12)后再送到混频器(13)，混频器(13)与本机振荡器(14)产生的等幅高频电压混频，将信号频率降为中频(IF)，并传至中频放大器(15)对中频脉冲信号进行放大和匹配滤波，以获得最大的输出信噪比，最后经过检波器(16)和视频放大器(17)视频放大后送至下位机(5)。

4.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，其特征在于六自由度自适应平台(3)包括：底座(18)、安装座(19)上支撑架(20)、下支撑架(21)、电动缸(22)，供电单元(23)，所述电动缸(22)的上部与安装座(19)铰接，下部与底座(18)铰接，所述安装座(19)与天线座(7)连接。

5.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，所述六自由度自适应平台(3)上包括互相垂直安置的两个电子角度仪，可以检测六自由度自适应平台(3)在稳态时与预设角度的误差，并给出修正控制信号。

6.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，其特征在于所述六自由度自适应平台(3)上包括互相垂直安置的两个电子水平仪，可以检测六自由度自适应平台(3)在天线座(7)初始安装时的水平零度角误差，并给出误差补偿控制信号。

7.根据权利要求1所述的一种星载SAR聚束工作模式自适应系统，其特征在于所述六自由度自适应平台(3)上包括北斗模块和/或GNSS模块，用于采集六自由度自适应平台(3)的经纬度信息。

8.一种用于上述星载SAR聚束工作模式自适应系统的观测区域判定方法，通过检测自适应系统接收到的星载SAR信号特征值，来判断星载SAR是否开机，且是否处于聚束工作模式，并判定观测区域，包括以下实施步骤：

步骤1：将采集自适应系统安置的经纬度信息输入上位机(4)；

步骤2：通过上位机(4)的轨道计算模块(10)得到某时刻SAR卫星的位置h，SAR卫星相对于自适应系统的俯仰角参数θ和方位角参数φ，SAR卫星最大临空观测时间窗口[t₀,t_g]；

步骤3：将卫星相对于自适应系统的俯仰角参数θ和方位角参数φ输入下位机(5)并转换为电控信号传输给电动缸(22)，使天线指向过境星载SAR；

步骤4：判断自适应系统是否采集到信号，如果没有采集到信号，转至步骤2；如果采集到信号，转至步骤5；

步骤5：判断采集到的信号是否为线性调频信号，如果不是线性调频信号，转至步骤2；如果是线性调频信号，转至步骤6；

步骤6：设定开机脉冲宽度判断阈值δ_τ1，信号带宽开机判断阈值δ_B1；

步骤6.1：判断采集的脉冲宽度τ是否满足开机脉冲宽度判断阈值δ_τ1设定，即满足式(1)，

τ≥δ_τ1 (1)

步骤6.2：判断采集的信号带宽B与信号带宽开机判断阈值设定，即满足式(2)，

B≥δ_B1 (2)

如果式(1)、(2)都成立则，转至步骤7，否则转至步骤2；

步骤7：已知星载SAR雷达峰值功率为P_t，天线主瓣增益为G_t，自适应系统接收机与星载SAR的垂直斜距为R，自适应系统接收机天线有效面积为A_r，星载SAR最大信号强度P_max满足式(3)，设P_r为采集到的瞬时信号强度，P_rmax为采集到的最大瞬时信号强度；

步骤7.1：如果自适应系统在SAR卫星最大临空观测时间窗口[t₀,t_g]内采集到的瞬时信号强度满足式(4)：

P_r≤P_max-20dBmW (4)

则认为，过境星载SAR的主瓣未曾到达过自适应系统所在地面区域，转至步骤2；

步骤7.2：如果自适应系统在SAR卫星最大临空观测时间窗口[t₀,t_g]内采集到的瞬时信号强度满足式(5)，(6)：

P_r＞P_max-20dBmW (5)

P_rmax＝P_max (6)

则认为，过境星载SAR的主瓣到达了自适应系统所在地面区域，转至步骤8；

步骤8：设定星载SAR工作模式判断条件，包括最大信号强度P_rmax持续时间判断阈值δ_Δt，聚束工作模式信号带宽判断阈值δ_B2，聚束工作模式脉冲宽度判断阈值δ_τ2；

步骤8.1：判断实际测量最大信号强度P_rmax持续时间Δt是否满足判断阈值δ_Δt，即满足式(7)，

Δt≥δ_Δt (8)

步骤8.2：判断采集的脉冲宽度τ是否满足聚束工作模式脉冲宽度判断阈值δ_τ2，即满足式(7)：

τ≥δ_τ1 (9)

步骤8.3：判断采集带宽B是否满足聚束工作模式信号带宽δ_B2，即满足式(8)：

B≥δ_B2 (10)

如果式(6)-(8)都成立，则判定处于聚束工作模式转至步骤9，否则转至步骤2；

步骤9，设定条带模式下的观测区域半径r_g，则识别的观测区域S满足式(11)，

S＝πr_g² (11)

输出观测区域S，并转回步骤2。