[發(fā)明專利]星載微波雷達(dá)系統(tǒng)功耗優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410076044.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN103885038A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃勇;李雁斌;吉峰;鄒波;周郁;張志俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海無線電設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): G01S7/282
• 分類號(hào): G01S7/282;G01S7/41
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張妍;張靜潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天領(lǐng)域，尤其涉及一種星載微波雷達(dá)系統(tǒng)功耗優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

星載微波雷達(dá)作為星上重要的有效載荷，需要在太空環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作，其系統(tǒng)主要采用太陽能電池陣和蓄電池供電，因此對(duì)星載微波雷達(dá)的功耗有著嚴(yán)格的要求。

經(jīng)過專利檢索，共檢索出相關(guān)發(fā)明專利一項(xiàng)，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110143931.3，發(fā)明專利名稱為對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行發(fā)信功率控制的方法、裝置和系統(tǒng)。該發(fā)明專利提供了一種對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行發(fā)信功率調(diào)節(jié)的方法，需要合作目標(biāo)作為收信端測(cè)量接收信號(hào)的電平強(qiáng)弱，并將電平值發(fā)送給發(fā)信端，發(fā)信端將電平值與閾值比較后調(diào)節(jié)發(fā)送功率，實(shí)現(xiàn)減少發(fā)信端的功耗。而星載微波雷達(dá)要求在規(guī)定的探測(cè)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)非合作目標(biāo)的全時(shí)段自主捕獲、持續(xù)跟蹤與測(cè)量，不存在合作目標(biāo)作為收信端，因此上述專利無法用于星載微波雷達(dá)的系統(tǒng)功耗優(yōu)化。

文獻(xiàn)《X波段便攜式戰(zhàn)場(chǎng)偵察雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)》（“火控雷達(dá)技術(shù)”，Vol.?39?No.2，Jun.?2010）從雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)體制和單元電路兩方面論述了低功耗設(shè)計(jì)方法，包括采用相參體制、二相編碼信號(hào)、全固態(tài)發(fā)射激勵(lì)、鎖相頻率源、模擬中頻接收、集成模塊化接收前端等設(shè)計(jì)技術(shù)降低系統(tǒng)功耗，并從波形產(chǎn)生、頻率源、固態(tài)發(fā)射激勵(lì)和接收通道的單元電路進(jìn)行低功耗考慮。目前，上述微波雷達(dá)體制的設(shè)計(jì)技術(shù)在星載微波雷達(dá)中已得到成熟應(yīng)用，單元電路中也廣泛采用低功耗的模擬和數(shù)字芯片，因此通過系統(tǒng)體制和單元電路設(shè)計(jì)很難進(jìn)一步降低雷達(dá)系統(tǒng)功耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種星載微波雷達(dá)系統(tǒng)功耗優(yōu)化方法，為了有效降低發(fā)射機(jī)的平均功耗，同時(shí)兼顧較遠(yuǎn)的作用距離，選擇脈沖壓縮法測(cè)距，并根據(jù)不同的工作距離，自適應(yīng)地調(diào)整脈沖寬度來完成目標(biāo)探測(cè)和跟蹤，達(dá)到星載微波雷達(dá)系統(tǒng)功耗的自適應(yīng)優(yōu)化的目的。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種星載微波雷達(dá)系統(tǒng)功耗優(yōu)化方法，該優(yōu)化方法包含以下步驟：

步驟1、根據(jù)檢測(cè)概率、虛警概率與可見度系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定檢測(cè)信噪比閾值D；

步驟2、信號(hào)處理機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)回波信號(hào)的信噪比D₀；

步驟3、信號(hào)處理機(jī)根據(jù)檢測(cè)信噪比的變化調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)中的DDS改變發(fā)射信號(hào)脈寬；

在給定的目標(biāo)反射面積σ的條件下，當(dāng)目標(biāo)的相對(duì)距離R處于星載微波雷達(dá)作用距離遠(yuǎn)界時(shí)，增大發(fā)射信號(hào)脈寬τ，保證回波信號(hào)的信噪比D₀大于檢測(cè)信噪比D，降低系統(tǒng)對(duì)發(fā)射功率P_t的要求，解決對(duì)目標(biāo)的遠(yuǎn)距探測(cè)問題；

當(dāng)目標(biāo)的相對(duì)距離R逐漸減小時(shí)，回波信號(hào)信噪比D₀會(huì)隨之增強(qiáng)，此時(shí)減小發(fā)射信號(hào)脈寬τ，一方面改變發(fā)射信號(hào)占空比降低發(fā)射機(jī)的平均功率，另一方面保證回波信號(hào)信噪比大于檢測(cè)信噪比，并減小雷達(dá)系統(tǒng)收發(fā)隔離引起的盲區(qū)范圍。

所述的步驟2包含如下步驟：

步驟2.1、形成距離-頻率二維平面；

步驟2.2、在距離-頻率二維平面內(nèi)，沿距離維每一列查找頻譜能量最大的點(diǎn)，逐列比較后獲得整個(gè)平面內(nèi)回波信號(hào)的頻譜能量最大的點(diǎn)作為目標(biāo)單元T，其所在的距離單元即目標(biāo)的相對(duì)距離，所在的頻率單元即目標(biāo)的相對(duì)速度，目標(biāo)單元T的頻譜能量作為目標(biāo)的回波信號(hào)功率P_s；

步驟2.3、在目標(biāo)單元T周圍8×8的單元內(nèi)設(shè)立保護(hù)單元G，在保護(hù)單元的四角分別選取8×8的單元作為參考單元R，而參考單元R的平均頻譜能量作為噪聲功率P_n；

步驟2.4、以回波信號(hào)功率P_s與噪聲功率P_n的比值，來表示回波信號(hào)的信噪比D₀，即D₀=P_s/P_n。

所述的步驟2.1中，星載微波雷達(dá)對(duì)每個(gè)周期的回波信號(hào)采集M個(gè)點(diǎn)，并且進(jìn)行N個(gè)周期的相參積累，對(duì)距離維的每個(gè)采樣點(diǎn)沿頻率維進(jìn)行N點(diǎn)的離散傅里葉變換，獲得距離維每一列內(nèi)不同頻率單元的頻譜能量，形成M列×N行的距離-頻率二維平面。

本發(fā)明還提供一種星載微波雷達(dá)系統(tǒng)功耗優(yōu)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含：