专利名称：双基地sar的空间同步装置及同步方法
技术领域：
本发明属于雷达信号处理技术领域，涉及GPS定位技术，特别涉及到机载双基地合成孔径雷达(SyntheticAperture Radar, SAR)空间同步技术。
背景技术：
双基地SAR是一种收、发分置的新体制的合成孔径雷达，具有不同的空间几何坐标关系，抗干扰性能、隐蔽性、抗截获能力强等特点。双基地SAR包括卫星发射、卫星接收的星载双基地SAR，卫星发射、飞机接收的星机双基地SAR，飞机发射、飞机接收的机载双基地SAR等体制。机载双基地SAR的空间结构示意图如
图1所示，由于收发分置，机载双基地SAR具有新的空间几何结构，因此带来了机载双基地SAR的空间同步问题。空间同步要求发射站和接收站的天线波束对同一个目标区有重合的照射区，从而保证成像区回波有足够的性噪t匕，是合成孔径雷达成像的保障。由于收发分置且收发载机都处于运动之中，空间位置不断变化，机载双基地SAR实现空间同步的难度较大。文献双站合成孔径雷达系统同步问题研究，汤子跃；张守融，现代雷达，Vol. 26，No.1,pp. 1-2，2004中，提出一种解决机载双基地SAR的空间同步问题的方法，具体为在收发载机进行成像工作前，按照预定的收发载机的飞行航迹和成像区位置事先算出收发载机的天线波束指向角，在试验之前调整好收发载机的天线波束指向角，通过对收发载机飞行过程中的航速、航向及姿态的控制使收发载机的天线波束都对准成像区。该方法的缺点是不能由系统根据飞机的实际空间位置自动控制天线波束指向角，收发天线波束的对准精度受飞机飞行的实际航迹和预定航迹的差异影响很大。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的上述问题，提出了一种双基地SAR的空间同步装置，及基于该装置的一种双基地SAR的同步方法。为了方便描述本发明的内容，首先作以下术语定义定义I、同步系统在本发明中，同步系统分为发射同步系统和接收同步系统，分别使用在发射站和接收站。它可以借助FPGA技术实现，在空间同步装置中起核心控制作用的硬件系统。定义2、串口串口是串行通信接口的简称，其数据传送方式是按一位一位地顺序传送，串行通信接口按电气标准及协议分为RS-232、RS-422、RS485等。定义3、定位测姿系统定位测姿系统是指可实时提供载体的姿态数据(偏航角、俯仰角和滚动角)和空间位置(经度、纬度和海拔高度)信息的系统。定义4、循环冗余校验
循环冗余码校验即Cyclical Redundancy Check,简称CRC,它是利用除法及余数的原理来做错误侦测，实际应用时，发送装置计算出CRC值并和数据一同发送给接收装置，接收装置对收到的数据重新计算CRC并与收到的CRC相比较，若两个CRC值不同，则说明数据通讯出现错误。定义5、天线伺服器天线伺服器(以下简称“伺服器”)由数据计算模块、伺服电机及转台组成，其中，数据计算模块通过串口接收同步系统的控制数据和姿态数据并加以计算，实时形成伺服器的控制信息；伺服电机利用上述控制信息控制转台转动至指定方向，并利用上述姿态数据稳定天线指向；转台上安置天线；同时伺服器会实时的将天线转台的实际指向通过串口回传给冋步系统。定义6、无线收发系统无线收发系统是指可以实现远程无线数据传输的系统。定义7、显控单元显控单元是指通过串口与接收站同步系统通讯的，能够显示收发载机的飞行状态和收发载机天线波束的指向情况的，对空间同步起着监视作用的应用软件。显控单元安装在显示端(主机等)上，显控单元具体可以为显控软件。 定义8、天线波束指向角天线波束指向角是指天线波束中心线的方位角和俯仰角。方位角是指从载机平台的指北方向线起，依顺时针方向到天线波束中心线之间的水平夹角；俯仰角是指载机平台所在水平面与天线波束中心线之间的夹角。本发明提供的一种双基地SAR的空间同步装置，包括发射站部分和接收站部分，其中，所述发射站端具体包括第一定位测姿系统、第一天线伺服器、发射同步系统和第一无线收发系统；所述接收站端具体包括第二定位测姿系统、第二天线伺服器、接收同步系统、第二无线收发系统和显示单元；所述第一定位测姿系统用于获取载机的姿态数据信息和空间位置信息，并将获取的信息传输到发射同步系统；所述发射同步系统根据第一定位测姿系统获取的空间位置以及已知的目标区的空间位置，解算出发射站天线波束对准目标区时的指向角，并将解算出的指向角和载机的姿态角发送给第一天线伺服器；所述的第一天线伺服器根据接收到发射站天线波束对准目标区时的指向角，控制发射站天线调整天线指向，并将天线当前的实际指向角传输至发射同步系统；所述第二定位测姿系统用于获取空间位置以及已知的目标区的空间位置，并将获取的位置信息传输到接收同步系统；所述第一无线收发系统用于将发射站的空间位置信息、姿态信息和实际指向角发送给所述的第二无线收发系统；所述的第二无线收发系统用于接收的发射站的发送空间位置信息、姿态信息和实际指向角，并传输至接收同步系统；所述的接收同步系统根据第二定位测姿系统获取的空间位置以及已知的目标区的空间位置，解算出接收站天线波束对准目标区时的指向角，并将解算出的指向角和载机的姿态角发送给接收站的天线伺服器；所述的第二天线伺服器接收到接收站发射站天线波束对准目标区时的指向角，控制接收站天线调整天线指向，并将天线当前的实际指向角传输至接收同步系统；所述的接收同步系统还用于将发射站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角和接收站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角传输至显示单元；所述的显示单元用于显示发射站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角和接收站的空间位 置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角。进一步的，所述的载机的空间位置信息包括空间位置的经度、纟韦度、海拔高度，所述的姿态数据信息具体为载机的姿态角，包括偏航角、俯仰角、滚动角。进一步的，天线波束对准目标区时的指向角的具体的解算过程如下引入解算过程中间变量X、Y、N，其中
权利要求
1.一种双基地SAR的空间同步装置，包括发射站部分和接收站部分，其中，所述发射站端具体包括第一定位测姿系统、第一天线伺服器、发射同步系统和第一无线收发系统；所述接收站端具体包括第二定位测姿系统、第二天线伺服器、接收同步系统、第二无线收发系统和显示单元； 所述第一定位测姿系统用于获取载机的姿态数据信息和空间位置信息，并将获取的信息传输到发射同步系统； 所述发射同步系统根据第一定位测姿系统获取的空间位置以及已知的目标区的空间位置，解算出发射站天线波束对准目标区时的指向角，并将解算出的指向角和载机的姿态角发送给第一天线伺服器； 所述的第一天线伺服器根据接收到发射站天线波束对准目标区时的指向角，控制发射站天线调整天线指向，并将天线当前的实际指向角传输至发射同步系统； 所述第二定位测姿系统用于获取空间位置以及已知的目标区的空间位置，并将获取的位置信息传输到接收同步系统； 所述第一无线收发系统用于将发射站的空间位置信息、姿态信息和实际指向角发送给所述的第二无线收发系统； 所述的第二无线收发系统用于接收的发射站的发送空间位置信息、姿态信息和实际指向角，并传输至接收同步系统； 所述的接收同步系统根据第二定位测姿系统获取的空间位置以及已知的目标区的空间位置，解算出接收站天线波束对准目标区时的指向角，并将解算出的指向角和载机的姿态角发送给接收站的天线伺服器； 所述的第二天线伺服器接收到接收站发射站天线波束对准目标区时的指向角，控制接收站天线调整天线指向，并将天线当前的实际指向角传输至接收同步系统； 所述的接收同步系统还用于将发射站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角和接收站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角传输至显示单元； 所述的显示单元用于显示发射站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角和接收站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角。
2.根据权利要求I所述的双基地SAR的空间同步装置，其特征在于，所述的载机的空间位置信息包括空间位置的经度、纬度、海拔高度，所述的姿态数据信息具体为载机的姿态角，包括偏航角、俯仰角、滚动角。
3.根据权利要求2所述的双基地SAR的空间同步装置，其特征在于，天线波束对准目标区时的指向角具体的解算过程如下 弓I入解算过程中间变量X、Y、N，其中
4.一种双基地SAR的空间同步方法，包括如下步骤 步骤I :获取载机的空间位置信息和姿态数据信息， 发射站的第一定位测姿系统和接收站端的第二定位测姿系统获取载机的空间位置信息和姿态数据信息，并分别将获取的载机的空间位置信息和载机的姿态数据信息分别传输到发射站的发射同步系统和接收端的接收同步系统； 步骤2 :解算天线波束指向角， 发射站的发射同步系统根据获得的发射站端载机的空间位置信息和已知的目标区的空间位置信息解算得到发射站的天线波束对准目标区的天线波束指向角；接收站的接收同步系统根据获得的接收站端载机的空间位置信息和已知的目标区的空间位置信息解算得到接收站的天线波束对准目标区的天线波束指向角； 步骤3 :将步骤2解算得到的天线波束指向角发送给伺服器，伺服器控制天线调整指向， 发射同步系统和接收同步系统分别将解算得到发射站的天线波束对准目标区的天线波束指向角、载机的姿态角和接收站的天线波束对准目标区的天线波束指向角、载机的姿态角发送给发射站的第一天线伺服器和接收站的第二天线伺服器，第一天线伺服器和第二天线伺服器根据接收到的天线波束指向角分别控制发射站天线调整天线指向和接收站天线调整天线指向，伺服器会根据所述的载机的姿态角稳定天线指向，并分别将天线当前的实际指向角传输至发射同步系统和接收同步系统； 步骤4:数据显示， 发射站的第一无线收发系统将发射站的空间位置信息、姿态信息和实际指向角发送给接收站的第二无线收发系统； 接收站的第二无线收发系统用于接收的发射站的发送空间位置信息、姿态信息和实际指向角，并传输至接收同步系统； 接收同步系统将发射站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角和接收站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角传输至显示单元； 接收站的显示单元根据接收到的发射站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角和接收站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角传输至显示单元显示发射站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角信息和接收站的空间位置信息、姿态信息和天线当前的实际指向角信息。
5.根据权利要求4所述的双基地SAR的空间同步方法，其特征在于，所述的载体的空间位置信息包括空间位置的经度、纬度、海拔高度，所述的姿态数据信息具体为载机的姿态角，包括偏航角、俯仰角、滚动角。
6.根据权利要求5所述的双基地SAR的空间同步方法，其特征在于，天线波束对准目标区时的指向角具体的解算过程如下 引入解算过程中间变量X、Y、N，其中
全文摘要
本发明公开了一种双基地SAR的空间同步装置及同步方法，所述的装置包括发射站部分和接收站部分，具体包括定位测姿系统、天线伺服器、发射同步系统、无线收发系统、接收同步系统和显示单元。本发明的空间同步装置和方法，利用收发载机平台的实际空间位置分别解算得到收发载机平台各自的天线波束对准目标区的指向角，并利用天线伺服器完成波束对准工作，使收发平台的天线波束都能准确的对准目标区，实现机载双基地SAR的空间同步，保证雷达回波的信噪比，提高了空间同步的精度。
文档编号G01S7/02GK102981162SQ20121053155
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者黄钰林, 罗华, 樊彦, 杜雨洺, 杨建宇, 杨海光 申请人:电子科技大学