星载双波段雷达搜索与跟踪系统的制作方法

1.本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种星载双波段雷达搜索与跟踪系统。


背景技术：

2.星载雷达能穿云透雾，实现对海探测监视，具备全天时全天候探测能力。传统单频段星载雷达受系统复杂度、波束数量有限、任务调度复杂等约束，难以实现大范围海面目标搜索探测与多目标跟踪一体化。
3.随着星载雷达技术的快速发展，基于多通道天线的星载雷达能一定程度上解决大范围搜索探测与重点目标跟踪难题，但当海面目标分布范围广而稀疏时，基于多通道天线的星载雷达难以对分布稀疏的批量目标进行跟踪，且雷达回波的瞬时数据率较大，在轨处理压力大。此外，基于全数字阵列天线的星载雷达能很好的解决大范围搜索探测与批量目标跟踪难题，但该体制的星载雷达回波的瞬时数据率巨大，需要消耗更大规模的在轨处理资源。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种星载双波段雷达搜索与跟踪系统，以解决目前应对大范围区域内分布稀疏的批量目标进行探测及跟踪时，雷达瞬时回波数据率大、卫星在轨处理压力大的问题。
5.本发明实施例提供一种星载双波段雷达搜索与跟踪系统，所述系统包括：l波段雷达，包括l波段天线、l波段雷达主机和l波段雷达回波处理器，所述l波段雷达用于搜索目标获取所述目标的位置信息与rcs值；c波段雷达，包括c波段天线、c波段雷达主机和c波段雷达回波处理器，所述c波段雷达用于跟踪所述目标获取所述目标的运动轨迹；模式重构单元，用于根据所述l波段雷达的输出信息在轨重构所述c波段雷达的跟踪模式；其中，所述目标的数量为多个。
6.优选地，所述l波段天线和所述c波段天线均为单通道相控阵天线，且所述l波段天线和所述c波段天线排布在同一平面，所述l波段天线包括4个l波段天线面板，所述c波段天线包括1个c波段天线面板，且所述l波段天线面板和所述c波段天线面板的面积相同，所述l波段天线面板和所述c波段天线面包采用折叠方式固定。
7.优选地，所述l波段天线的面积为s1、中频频率为f1和有效带宽为b1，满足：s1≥20m2，f1＝1.28ghz，b1＝2～10mhz；所述c波段天线的面积为s2、中频频率为f2和有效带宽为b2，满足：s2≥5m2，f2＝5.3ghz，b2＝20～100mhz。
8.优选地，所述系统还包括频率源，所述频率源用于生成所述l波段雷达主机和所述c波段雷达主机的同步时钟。
9.优选地，所述l波段天线的搜索视角为15
°
前斜视角，所述l波段天线采用大幅宽覆盖扫描方式且扫描波束的个数为3-8个。
10.优选地，所述l波段雷达回波处理器对所述扫描波束进行处理，包括：距离向脉冲
压缩处理、方位向相参处理、大型目标检测及目标位置计算。
11.优选地，所述c波段天线沿方位向以相控阵分时扫描，当跟踪目标为前斜视跟踪时斜视角为-20
°
～0
°
，当跟踪目标为后斜视跟踪时斜视角为0
°
～15
°
；所述c波段天线沿距离向以相控阵分时扫描，单侧入射角为10
°
～50
°
。
12.优选地，所述c波段雷达由所述模式重构单元重构跟踪模式后生成的跟踪波束数量为n，满足：n≥20。
13.优选地，所述模式重构单元根据所述l波段雷达的输出信息在轨重构所述c波段雷达的跟踪模式，包括：根据卫星位置信息、所述c波段天线的姿态信息和所述l波段雷达检测的所述目标的位置信息与rcs值重构所述c波段天线的波束指向；根据不同检测区域的多个目标的rcs值重构所述c波段雷达的信号参数，所述信号参数包括信号脉宽、带宽和波束驻留时间；根据重构之后的所述c波段天线的波束指向和信号参数重构所述c波段雷达的工作时序；根据重构之后的所述c波段雷达的工作时序配置所述c波段雷达的跟踪模式。
14.优选地，所述波束指向的重构包括解算所述c波段天线的多个波束指向角每个所述波束指向角对应一个目标，θn分别为第n个波束的方位角与入射角，其中，θn∈[10
°
,50
°
]；所述信号参数的重构包括调整所述c波段天线的多个波束对应的多个信号脉宽τn、带宽bn和波束驻留时间tn，满足：其中，所述c波段天线的每个波束对应一个目标，p
t
为所述c波段天线信号峰值功率，g
t
为所述c波段天线发射增益，σn为所述c波段天线第n个波束区域的目标的rcs值，f
prf
为系统脉冲重复周期，rn为第n个波束区域与卫星的直线距离，k0为玻尔兹曼常数，tk为雷达接收系统的温度，fs为接收机噪声系数，ls为外部损耗衰减值，且：τn∈[5μs,50μs]，bn∈[20mhz,100mhz]，tn∈[10ms,500ms]。
[0015]
本发明实施例的星载双波段雷达搜索与跟踪系统采用l波段雷达实现大范围区域内大型目标搜索探测，并通过模式重构单元在轨重构c波段雷达的工作模式，引导c波段雷达对大范围区域内批量大型目标进行跟踪，有利于降低系统复杂度和卫星在轨处理压力，且搜索范围大、目标跟踪能力强。
附图说明
[0016]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]
图1为本发明实施例的星载双波段雷达搜索与跟踪系统的工作场景示意图；
[0018]
图2为本发明实施例的l波段天线及c波段天线的结构示意图；
[0019]
图3为本发明实施例的星载双波段雷达搜索与跟踪系统的组成示意图；
[0020]
图4为本发明实施例的星载双波段雷达搜索与跟踪系统的原理示意框图。
具体实施方式
[0021]
此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一
部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。
[0022]
此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本发明并不特别地限定于优选的实施方式。本发明的范围由权利要求书所界定。
[0023]
下面，本发明实施例以搜索区域为大范围海面区域为例，进行说明：
[0024]
如图1所示，是本发明实施例的星载双波段雷达搜索与跟踪系统的示意图，所述系统包括l波段雷达1、c波段雷达2和模式重构单元301。l波段雷达1用于搜索目标获取目标的位置信息与rcs值。c波段雷达2用于跟踪目标获取目标的运动轨迹。模式重构单元301用于根据l波段雷达1的输出信息在轨重构c波段雷达2的跟踪模式，提升c波段雷达2波束的目标跟踪效率。rcs值(radar cross section)是雷达散射截面积值。
[0025]
l波段雷达1包括l波段天线101、l波段雷达主机102和l波段雷达回波处理器103。l波段天线101用于收发l波段雷达信号，实现大范围海面目标搜索。l波段雷达主机102用于产生l波段雷达信号、接收l波段雷达回波、控制l波段雷达信号收发时序。l波段回波处理器103用于对l波段雷达回波信号进行距离向脉冲压缩处理、方位向相参处理、大型目标检测与位置计算等处理。
[0026]
c波段雷达2包括c波段天线201、c波段雷达主机202和c波段雷达回波处理器203。c波段天线201用于收发c波段雷达信号，实现海面批量目标跟踪。c波段雷达主机202用于产生c波段雷达信号、接收c波段雷达回波、控制c波段雷达信号收发时序等。c波段回波处理器203用于对c波段雷达回波信号进行距离向脉冲压缩处理、方位向相参处理、大型目标检测与跟踪等处理。
[0027]
模式重构单元301用于：(1)根据l波段雷达1检测出的大型目标位置、卫星位置、c波段雷达2天线姿态等信息，对c波段天线201波束指向进行重构，解算出c波段天线201的n个波束指向角分时跟踪n个区域的海面大型目标，θn分别为第n个波束的方位角与入射角，其中，θn∈[10
°
,50
°
]。(2)根据l波段雷达1计算出的n个区域的海面大型目标rcs值，对c波段雷达2信号参数进行重构，优化出c波段天线2的n个波束对应的n个信号脉宽τn、带宽bn与波束驻留时间tn，使n个波束区域的海面大型目标snr均大于10db，即其中，p
t
、g
t
、σn、f
prf
分别为c波段雷达信号峰值功率、c波段天线发射增益、第n个波束区域的目标rcs值、系统脉冲重复周期，rn、k0、tk、fs、ls分别为第n个波束区域与卫星的直线距离、玻尔兹曼常数、雷达接收系统温度、接收机噪声系数、雨衰等外部损耗，且信号脉宽τn∈[5μs,50μs]，带宽bn∈[20mhz,100mhz]，波束驻留时间tn∈[10ms,500ms]。(3)根据优化获得的c波段天线波束指向、雷达信号参数与波束驻留时间等参数，对c波段雷达工作时序进行重构，生成c波段雷达工作时序与流程。(4)根据c波段雷达工作时序与流程，逐一配置c波段雷达模式，实现n个波束区域的海面大型目标跟踪。
[0028]
如图1所示，在本实施例中，所述系统还包括频率源401，用于产生l波段雷达主机
102、c波段雷达主机202、模式重构单元311所需要的同步时钟。
[0029]
如图2所示，在本实施例中，卫星搭载双波段雷达(即l波段雷达和c波段雷达)对海面大范围目标进行搜索与跟踪。其中：
[0030]
l波段天线以15
°
前斜视角进行大范围搜索。l波段天线采用扫描模式进行大幅宽覆盖，扫描波束的个数一般取3～8个。l波段雷达回波处理器完成3～8个扫描波束对应的回波信号处理，主要包括距离向脉冲压缩处理、方位向相参处理、大型目标检测、目标位置计算，输出海面大型目标的位置与rcs值。
[0031]
c波段天线沿方位向以相控阵分时扫描方式，实现斜视角为-20
°
～15
°
的大区域海面目标跟踪，前斜视时取正，后斜视时取负。c波段天线沿距离向以相控阵分时扫描方式，实现单侧入射角10
°
～50
°
的大范围海面目标跟踪。c波段天线波束指向根据海面大型目标位置与卫星位置等信息，在轨重构生成波束扫描时序，实现海面大型目标跟踪，最大可生成n个跟踪波束，一般取n≥20。c波段雷达回波处理器完成所有跟踪波束内的距离向脉冲压缩处理、方位向相参处理、大型目标检测与跟踪处理，提取大型目标的运动轨迹。
[0032]
如图3所示，在本实施例中，l波段天线与c波段天线排布在同一平面内，均采用单通道相控阵天线体制，均具备二维波束扫描能力。l波段天线面积为s1，中心频率为f1，有效带宽为b1，一般取f1＝1.28ghz，b1＝2～10mhz，s1≥20m2。c波段天线面积为s2，中频频率为f2，有效带宽为b2，一般取f2＝5.3ghz，b2＝20～100mhz，s2≥5m2。采用5个天线面板折叠方式将l波段天线与c波段天线固定在一起，在空间进行展开，形成5段式双波段天线，满足s1＝4
×
s2，即l波段天线包括4个天线面板，c波段天线包括1个天线面板，每个天线面板的面积相同。且l波段雷达主机与c波段雷达主机的同步时钟由同一频率源生成。
[0033]
如图4所示，在本实施例中，模式在轨重构流程包括：c波段天线波束重构s-a，用于计算c波段天线的波束个数与指向角，以跟踪海面多个区域内大型目标；c波段雷达信号参数重构s-b，用于优化c波段雷达各个波束对应的信号时宽、带宽与波束驻留时间等参数；c波段雷达工作时序重构s-c，用于对c波段雷达的多个跟踪波束与信号收发时序进行在轨编制；c波段雷达模式配置s-d，用于依次配置多个跟踪波束，实现海面多个区域的大型目标跟踪。
[0034]
应说明的是，本实施例不用于限制本发明，本发明除应用于海面目标搜索与跟踪外，还可用于其他大范围区域内分布稀疏的目标搜索与跟踪的场景。
[0035]
本发明实施例的星载双波段雷达搜索与跟踪系统采用分段折叠方式实现l波段天线与c波段天线一体化，利用l波段雷达的扫描模式实现大范围海面目标搜索探测，采用模式在轨重构技术对c波段雷达工作模式进行在轨实时重构，引导c波段雷达对海面批量大型目标进行跟踪，大幅降低系统复杂度与在轨处理压力，具有系统复杂度低、搜索范围大、目标跟踪能力强等优势。
[0036]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。