利用卫星信号探测低空目标的被动雷达探测方法技术

一种利用卫星信号探测低空目标的被动雷达探测方法，利用协同或非协同的卫星信号探测低空目标，涉及空间技术，包括卫星和地面被动雷达系统，该系统包括数个探测站和一个数据处理站，相互之间以无线方式或用光纤传输方式交互通信；其利用卫星，特别是高辐射功率卫星的信号和扩频测量码及其在低空飞行器上反射的信号，由被动雷达各探测站接收机高灵敏度接收，经相关求得卫星直接辐射信号与经低空飞行器反射的同源信号之间的程差，建立一组被动探测方程，联立求解，便能得到低空或超低空目标的三维位置坐标。本发明专利技术方法具有探测区域广、盲区小、能远距离被动探测巡航导弹、超低空飞机等低空、超低空飞行器的能力，极具军事应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空间
，属于空间目标被动探测技术。
技术介绍
隐身飞机、电子干扰、反辐射导弹、超低空突袭成为传统雷达的四 大威胁。随着电子技术和电磁理论的发展与成熟，在雷达领域也提出了 许多对抗上述威胁的措施，包括采用特定设计的波形实现低可探测性、 提高雷达的机动性防止反辐射导弹的攻击、采用低仰角雷达制式等。但 对超低空进袭的巡航导弹的探测和预警具有很大局限性，主要是由于超 低空飞行的巡航导弹利用地球曲率的物理限制使雷达的有效探测距离减 小，进而使预警时间縮短。另外，为实现对超低空目标探测而把雷达低 仰角配置时，导弹反射的微弱信号隐藏在地杂波噪声中，很难分辨。其 中最有前途的应对措施是被动雷达，被动雷达系统自身不发射电磁信号， 依靠接收目标发射的信号或环境中为其他目的而发射的电波信号在目标 上的反射，通过信号处理实现对目标的定位，这种制式体现了雷达隐身 的目的，可以应对上述几乎所有的威胁。根据被动雷达定位利用的信号类型的不同，被动雷达又可分为辐射 型和反射型被动雷达。比较而言，辐射型被动雷达因目标辐射信号较强， 不受目标是否隐身的影响，探测距离较远，但当目标采取无线电静默， 不发射信号时，会使这种被动雷达失去效能；反射型被动雷达采用目标 反射的其他信号源辐射的电波信号实现对特定目标的定位与跟踪，因为 反射信号的强度一般很弱，所以探测距离较近，对雷达散射面积(RCS)大大衰减的隐身目标和低空超低空飞行的目标的探测距离则更近，也更难。安置在地面上的被动雷达受到地球曲率的影响，其有效探测距离受 限，对于低空、超低空飞行目标的探测距离则更近，这一点与有源雷达原理相同，而且不能单纯通过提高探测灵敏度来达到，由于地基雷达的这一致命缺陷在现代战争中留下了不少典型的战例，在1982年英阿马岛 争夺战争中，当时阿根廷的两架超级军旗战斗机贴海面超低空飞行靠近 英国特混舰队，在近距离发射2枚飞鱼导弹，击沉了英国价值1.5亿美元 的驱逐舰"谢菲尔德"号，给英国以沉重的打击。在现代战争中，为了对付超低空威胁， 一般把预警雷达配置在飞机 或卫星上，通过预警飞机甚至预警卫星来增大雷达的探测距离，但预警 机由于要发射信号因而也具有被敌方定位和摧毁的可能，同时预警机受 滞空时间的限制，多预警机交替值班也存在交接的空隙，容易被敌人钻 空子，而且技术复杂，成本、运行、维护费用很高，因此一般仅用于战 时的区域增强预警。预警卫星则由于远在太空，信号微弱，所以容易受 到干扰和欺骗，综上所述，采用地面被动雷达架高的办法可以满足对低 空飞机、巡航导弹的探测距离要求，具体实施是将被动雷达装设在山头 或锚定气球上，扩大被动雷达视向探测距离。理论上被动雷达可以接收各种频段的多类信号，包括目标携带的各 种电子设备辐射的电波、其他辐射源辐射信号，如调频广播、电视、卫 星、地面通信、其他雷达发射的信号等，但是通常要根据设计的功能、 信号的特征做出取舍。调频广播、地面电视和通信台站一般发射水平无 方向波束，受地球曲率影响使覆盖范围较小。当雷达调防到另外一个地 方，相应的广播、电台的信号可能就不具备定位条件了，因此这些信号 不是理想的信号。近年来随着卫星移动通信、导航以及移动广播电视事 业的发展，为了使地面移动终端的天线尽可能小，便于携带，国内外开 始大力发展大功率卫星系统，为被动雷达利用卫星信号实现被动定位提 供了可能。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用空间卫星对地 的辐射信号对巡航导弹、超低空飞机等低空飞行器进行被动探测和定位 的方法。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是提供一种利用卫星信号探测低空目标的被动雷达探测方法，包括卫星和地面被动雷达系统，该 系统包括数个探测站和一个数据处理站，相互之间以无线方式或用光纤 传输方式交互通信;其利用高辐射功率卫星的信号和测量码及其在低空飞行器上反射的信号，由各探测站被动雷达高灵敏度接收，经相关求得 卫星直接辐射信号与经低空飞行器反射的同源信号之间的程差，建立被 动探测方程，联立求解，便得到低空或超低空目标的三维位置坐标。 根据权利要求书所述的方法，其所述卫星，为高辐射功率的移动广播、通信、电视卫星或导航卫星；由地面上行站向上述卫星注入低速率 的伪码扩频测距信号，更有利于信号识别及捕获，也有利于通过测距码 相关求出信号的到达时间差；若采用非协同卫星信号，可利用国内外移 动广播电视卫星、移动通信卫星信号，实施连续信号波形相关求高精度 程差。所述的方法，在利用卫星直接辐射信号与低空或超低空飞行器的反 射信号求两者间程差时，为实现对目标的三维位置解算，被动雷达系统 至少应有三个探测站和一个数据处理站组成；全利用低空或超低空飞行 器的反射信号时，被动雷达系统至少应有四个探测站和一个数据处理站 组成，实现目标的被动定位。所述的方法，其所述探测站，为固定的或移动的，建在高山、升空 气球或预警机上。上行发射站可以是固定站，也可以是移动车载站，有 利于扩大雷达接收低空目标的反射信号的视野。所述的方法，其所述程差，其测量数据应实施误差修正，主要指修 正做相关计算的两天线至中心处理站的传输时延差，用仪器分别测出各 探测站至处理中心的传输路径时延和接收机时延，也可以采用传输线交 换测量的办法求出两条传输线之间的时延差，记录该时延差，在对目标 进行位置解算时扣除。这样有利于提高目标的定位精度。所述的方法，其所述卫星信号，其信号频率是L， S， C， X， ku或 ka等多种频段的信号。所述方法，不仅可以探测低空飞行目标，同样可以用来探测各类高 度上的飞行目标和地面、水面目标，包括卫星、飞机、导弹、军舰、坦 克等。本专利技术方法可利用各种卫星信号，但以高辐射功率卫星(EIRP>70dBw)、特定的宽脉冲、低速率测量码、伪码扩频信号为宜。由 于卫星信号的频率和码型可以事先测知，有利于频率和码信号的捕获与 相关处理。本专利技术的被动雷达不同于目前世界上已研发的利用电视台和电台信 号反射的VERA型被动雷达；也不同于英国利用移动通信基站的Celldar被动雷达。本专利技术的被动雷达具有探测区域广、盲区小、能被动远距离探测巡 航导弹、超低空飞机等低空、超低空飞行器的能力，极具军事应用价值。附图说明图l本专利技术被动雷达系统定位原理示意图(1);图2本专利技术被动雷达系统定位原理示意图(2);图3本专利技术被动雷达系统定位原理示意图(3);图4本专利技术被动雷达系统框图5本专利技术多站信号时差求取示意图6本专利技术信号处理流程示意图。具体实施例方式卫星信号一般覆盖地域广阔，同一颗卫星发射信号具有同源相干性， 更易于使用在被动雷达多探测站需要同步相关探测的场合。另外，卫星 信号具有覆盖范围大、受地形地物影响小、组网方便等突出优点，可以 作为低空目标探测被动雷达系统的协同源或非协同照射源。信号从目标 上方照射目标，还可以根据被动雷达的部署位置合理选择卫星信号，从 而可以使被动雷达观测目标的雷达角达到较优，此时目标具有较大的 RCS，有利于雷达作用距离的增大。为了实现对目标反射信号有效的探测距离，除了尽量提高雷达的接 收机灵敏度外，合理选择大功率的卫星信号是一条非常有效的途径。近 年来，随着卫星移动通信的发展，为了降低接收终端的天线口径，不断 有大功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用卫星信号探测低空目标的被动雷达探测方法，包括卫星、地面被动雷达系统和地面信号上行站；地面被动雷达系统包括数个探测站和一个数据处理站，相互之间以无线方式或用光纤传输方式交互通信；其特征在于，利用卫星的信号和扩频测量码及其在低空飞行器上反射的信号，由各探测站被动雷达高灵敏度接收，经相关求得卫星直接辐射信号与经低空飞行器反射的同源信号之间的程差，建立被动定位方程组，联立求解，即得到低空或超低空目标的三维位置坐标、速度、航迹的技术参数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施浒立，李圣明，尚俊娜，杨朋翠，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]