[發(fā)明專利]用于空域覆蓋的波位設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910685501.0
• 申請(qǐng)日: 2019-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110515078B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝偉;劉田;王娜;余湋;張毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十研究所)
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 舒盛

本發(fā)明公開(kāi)一種用于空域覆蓋的波位設(shè)計(jì)方法，旨在提供一種可無(wú)縫覆蓋大空域范圍，且不會(huì)因目標(biāo)運(yùn)動(dòng)而造成漏掃的波位設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：根據(jù)空天信息系統(tǒng)的波束個(gè)數(shù)和波束指向范圍進(jìn)行初步區(qū)域劃分，并計(jì)算單區(qū)域內(nèi)的波束個(gè)數(shù)；根據(jù)空天信息系統(tǒng)的最低覆蓋俯仰角、駐留時(shí)間、目標(biāo)動(dòng)態(tài)和單區(qū)域波束個(gè)數(shù)，基于波束投影理論設(shè)計(jì)不同波束寬度條件下的掃描波位，并計(jì)算不同波束寬度條件下設(shè)計(jì)波位的波束利用率；基于波束利用率隨波束寬度的變化情況，選擇最大波束利用率條件下的設(shè)計(jì)波位；調(diào)整設(shè)計(jì)波位在不同俯仰角處的波位個(gè)數(shù)和方位向指向，優(yōu)化所述初步區(qū)域劃分，得到波位的最終設(shè)計(jì)結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空天信息領(lǐng)域，更具體地，涉及空天信息領(lǐng)域中一種用于空域覆蓋的波位設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

對(duì)于衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)、雷達(dá)等空間信息系統(tǒng)，其自身空間位置的準(zhǔn)確性關(guān)系到系統(tǒng)的自身安全以及工作效能，因此需要對(duì)其進(jìn)行高精度位置標(biāo)定或測(cè)控。以對(duì)飛行器的測(cè)控為例，為對(duì)在大空域范圍內(nèi)任意分布的多目標(biāo)實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)控，需首先解決目標(biāo)的“發(fā)現(xiàn)”也即目標(biāo)的空域方向估計(jì)問(wèn)題。但由于測(cè)控信號(hào)信噪比極低，常規(guī)測(cè)向算法對(duì)失效，目標(biāo)的空域方向估計(jì)需根據(jù)有限的波束資源，在駐留時(shí)間、目標(biāo)動(dòng)態(tài)等約束下，通過(guò)控制波位指向?qū)崿F(xiàn)大空域范圍內(nèi)動(dòng)目標(biāo)的有效覆蓋，并輔助以信號(hào)識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)大空域范圍內(nèi)動(dòng)目標(biāo)的方向估計(jì)。另一方面，對(duì)于將空間信息作為目標(biāo)對(duì)象的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在例如衛(wèi)星成像、偵查等領(lǐng)域，空域是其不可獲缺的一個(gè)特征量，也需要進(jìn)行波位設(shè)計(jì)、掃描等其他處理，以實(shí)現(xiàn)低資源消耗條件下的指定空域覆蓋。

掃描ScanSAR波位設(shè)計(jì)相當(dāng)復(fù)雜，也非常重要，它直接影響到地球上的覆蓋區(qū)域和圖像質(zhì)量。在工程上，應(yīng)充分考慮各種誤差對(duì)各指標(biāo)的影響，比如相控陣天線的幅相誤差、天線陣面熱變形和天線展開(kāi)引起的誤差、地球自轉(zhuǎn)和衛(wèi)星姿態(tài)擾動(dòng)對(duì)多普勒中心頻率和多普勒調(diào)頻率的影響等，這些誤差使模糊度指標(biāo)下降，影響波位的選擇。現(xiàn)有技術(shù)提出了一種雷達(dá)角度搜索的掃描方法，設(shè)計(jì)波位呈中心向外展開(kāi)的螺旋型以覆蓋整個(gè)空域，按照小于波位直徑的距離步長(zhǎng)和以黃金角作為旋轉(zhuǎn)步長(zhǎng)的設(shè)計(jì)方案，從一個(gè)波位確定其下一個(gè)波位。但所述波位設(shè)計(jì)方法將波位對(duì)應(yīng)方位角和俯仰角看作二維平面上的點(diǎn)進(jìn)行處理，僅適用于空域范圍較小的情況，無(wú)法直接推廣到大空域范圍的場(chǎng)景，且沒(méi)有考慮目標(biāo)運(yùn)動(dòng)對(duì)掃描造成的漏掃問(wèn)題。

另一現(xiàn)有技術(shù)提出了基于多平面拼接的多面全空域覆蓋的衛(wèi)星移動(dòng)通信相控陣天線。多面全空域覆蓋的衛(wèi)星移動(dòng)通信相控陣天線采用七面陣圍成臺(tái)體的形式的衛(wèi)星通信相控陣天線，利用七個(gè)面圍成一個(gè)半臺(tái)體，其中頂面為一個(gè)平面，側(cè)邊為六個(gè)與大地成相同夾角的平面，每個(gè)平面上布置四個(gè)貼片天線，每一面陣波束分別覆蓋空域中不同的部分，其中頂部的面陣形成的波束覆蓋上半空間的部分區(qū)域，側(cè)面的六個(gè)面陣產(chǎn)生的波束分別覆蓋低仰角空域。在每一面陣中，由四單元組成的相控陣可進(jìn)行較小空域范圍內(nèi)的波束掃描，其中，頂面子陣波束掃描覆蓋的區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域分別在俯仰面上覆蓋20-50度，方位面上覆蓋70度，需要六個(gè)波束覆蓋這個(gè)區(qū)域。在方位面0-360內(nèi)，分別由側(cè)面6個(gè)四單元子陣形成波束覆蓋，其中相鄰兩個(gè)子區(qū)域有20度的交疊區(qū)域，側(cè)面子陣向一側(cè)掃描20，每一個(gè)面陣的波束寬度為60，會(huì)有部分區(qū)域均不被相鄰兩個(gè)子陣的波束覆蓋，每一個(gè)子陣向方位面的同一側(cè)邊進(jìn)行掃描，以覆蓋整個(gè)方位面0-360度的空間。在空間中，需要19個(gè)波位覆蓋全空域。當(dāng)該類拼接陣列的大空域覆蓋系統(tǒng)的波束指向不同時(shí)，對(duì)應(yīng)的波位寬度不同，因此現(xiàn)有技術(shù)提供的在大空域范圍內(nèi)的波位設(shè)計(jì)需根據(jù)系統(tǒng)指向每個(gè)角度的波束寬度進(jìn)行逐個(gè)波位分析，但隨著覆蓋大空域范圍波位數(shù)量的增加，所述波位設(shè)計(jì)方法效率極低，并且波位間的重疊區(qū)域大小難以根據(jù)目標(biāo)動(dòng)態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種可無(wú)縫覆蓋大空域范圍，且不會(huì)因目標(biāo)運(yùn)動(dòng)而造成漏掃的波位設(shè)計(jì)方法，以解決在給定波束寬度、波束個(gè)數(shù)、波束指向范圍、波束駐留時(shí)間和目標(biāo)動(dòng)態(tài)約束條件下的高波束利用率波位設(shè)計(jì)問(wèn)題。