[發明專利]一種星載全空域防撞告警系統

在審

• 申請號: 201711268594.4
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108061892A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 李雁斌;黃勇;魏穎;江利中;鄒波;唐琳
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: G01S13/93
• 分類號: G01S13/93;G01S13/72;G01S13/02
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之

本發明公開了一種星載全空域防撞告警系統，包含：一對MIMO雷達，其分別對稱安裝在衛星的對天面和對地面，每部MIMO雷達產生覆蓋半球空域90°俯仰范圍的扇形波束；每部MIMO雷達設置在旋轉機構上，旋轉機構帶動MIMO雷達方位360°轉動，覆蓋整個半球空域。本發明能夠在體積、功耗、重量有限的衛星平臺上，采用一維旋轉MIMO雷達工作體制，在0°~90°的俯仰維實現多個正交波束寬發窄收，配合方位維旋轉機構，實現空間非合作目標的全空域快速搜索和持續跟蹤。

技術領域

本發明星載全空域防撞告警系統，屬于雷達系統與信號處理技術領域。

背景技術

星載防撞告警系統針對航天器面臨的空間碎片等空間非合作目標的碰撞威脅，在體積、功耗、重量有限的衛星平臺上，實現全空域、遠距離防撞告警。目前未檢索到星載防撞告警系統的相關文獻，現有的防撞告警系統包括倒車防撞告警系統、ADS-B航空器運行監視系統、激光告警雷達、毫米波車輛防撞告警系統等，但是現有的防撞告警系統均無法滿足星載防撞告警系統的功能性能需求。

倒車防撞告警系統的工作原理是在車輛移動的過程中利用超聲波在空氣中的定向傳播和固體反射特性(縱波)，通過接收自身發射的超聲波信號，根據超聲波發出及回波接收的時間差和傳播速度，計算傳播距離，從而得到障礙物到車輛的距離。由于超聲波只能在空氣中傳播，并不適用于真空環境。

廣播式自動相關監視(ADS-B)是基于GPS衛星定位和地/空數據鏈通信的航空器運行監視系統。裝備了ADS-B系統的飛機或車輛通過機（車）載設備獲取衛星定位信息以及其它實時動態信息，并將這些信息按照一定的格式生成數據包，然后通過無線數據鏈以每秒1次的速率進行廣播式發送。地面基站或其它機（車）載設備接收到數據后，能在以電子地圖為背景的顯示終端上將這些飛機或車輛的信息以圖標和附注的形式顯示出來。由于ADS-B系統是一種基于合作目標的監視系統，并且需要GPS衛星和數據鏈支持，無法完成空間非合作目標的防撞告警。

激光雷達告警系統采用半導體激光源，通過一個旋轉鏡使激光束在360°水平面內掃描，完成全方位測距。每旋轉一周可連續提供障礙物的距離和角度值，數據更新率高。由于半導體激光雷達需要大尺寸光學鏡頭減小束散角實現遠距離探測，而極窄的束散角又導致全空域搜索時間過長，無法兼顧全空域、遠距離的防撞告警需求。

毫米波防撞告警雷達作為汽車主動安全系統的首選，采用收發分置天線發射和接收調頻連續毫米波，利用多普特頻移技術來獲得前方車輛的速度、距離等各種行駛表征參數，并通過有效的識別和跟蹤來判斷是否給駕駛員發出報警信號或者主動干預駕駛。微波雷達波束寬度較寬，有利于實現全空域快速搜索，并且遠距離探測對微波雷達發射功率的需求適中，是實現星載防撞告警系統較為合理的一種技術途徑。由于毫米波防撞告警雷達采用調頻連續波體制，需要收發分置的兩部天線，在實現遠距離探測時需要較大的天線尺寸，導致毫米波防撞告警雷達的體積、重量超過衛星平臺約束。

發明內容

本發明的目的是提供一種星載全空域防撞告警系統，在體積、功耗、重量有限的衛星平臺上，采用一維旋轉MIMO雷達工作體制，在0°~90°的俯仰維實現多個正交波束寬發窄收，配合方位維旋轉機構，實現空間非合作目標的全空域快速搜索和持續跟蹤。

為了實現以上目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種星載全空域防撞告警系統，其特點是，包含：一對MIMO雷達，其分別對稱安裝在衛星的對天面和對地面，每部MIMO雷達產生覆蓋半球空域90°俯仰范圍的扇形波束；

每部所述的MIMO雷達設置在旋轉機構上，所述的旋轉機構帶動MIMO雷達方位360°轉動，覆蓋整個半球空域。

所述的MIMO雷達包含：

一MIMO雷達前端，其包含M個發射/接收模塊，每個發射/接收模塊產生一發射波形，各個發射波形彼此相互正交；