一种星载雷达高度计系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种星载雷达高度计方法及系统，包括：设置编码信号脉冲序列为周期性发射序列，且任意脉冲之间为正交关系；在斑马图上设置脉冲重复频率，设置后的脉冲重复频率控制使得天底回波和干涉侧高区域回波同时被雷达接收机接收，且天底回波和干涉侧高区域回波对应的雷达发射信号波形不同；基于编码信号脉冲序列的设置及脉冲重复频率的设置，获取时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波，且同一时刻获取的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波信号正交；基于获取的时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波，分别提取底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波信号，实现底视高度计和侧视高度计测高功能。和侧视高度计测高功能。和侧视高度计测高功能。

【技术实现步骤摘要】
一种星载雷达高度计系统及方法


[0001]本专利技术涉及星载雷达
，具体地，涉及一种星载雷达高度计系统及方法，更为具体地，涉及一种基于信号编码的干涉合成孔径雷达侧视高度计和雷达底视高度计二合一系统及其方法。

技术介绍

[0002]卫星测高技术是全球海洋观测系统的重要组成部分之一，目前我国在轨的测高卫星主要有海洋2号(HY
‑
2)等。传统雷达高度计为底视高度计，仅能产生一维高程剖面。近几年来，干涉合成孔径雷达侧视高度计得到了国内外的广泛研究，典型的系统如美国表面水及海洋高度(SWOT，the surface water and ocean topography)卫星。
[0003]但需要指出的是，目前国内外拟发展的星载雷达高度计设计均采用干涉合成孔径雷达侧视高度计和雷达底视高度计独立设计的方法，如美国SWOT卫星干涉合成孔径雷达侧视高度计(M.Durand等,The surface water and ocean topography mission:observing terrestrial surface water and oceanic submesoscale eddies,Proceedings of IEEE,2010,98(5))。这将增大星载雷达系统研制成本，还会增加整星功耗、重量等，为卫星系统设计带来了一定的困难。
[0004]如何进一步简化星载雷达高度计系统，有效降低卫星功耗、重量及研制成本，值得探索。
[0005]专利文献CN105659862B(申请号：201218002637.6)公开了一种雷达高度计系统级测试方法，采用回波模拟器形成闭环测试系统，对雷达高度计的高度测量功能、浪高测试功能、系统AGC自适应调整功能进行测试，从而对雷达高度计的系统级测量功能进行全面验证，解决了星载雷达高度计在整星条件下的系统级验证问题。本专利技术方法利用回波模拟器形成闭环测试系统，通过回波模拟器设置和衰减器调整改变雷达高度计系统输入，对雷达高度计最终测试结果进行判读，测试结果反映了雷达高度计完整的工作逻辑，达到了雷达高度计系统级验证的目的。
[0006]本专利技术利用信号编码技术将干涉合成孔径雷达侧视高度计和雷达底视高度计合二为一，在国内外尚属首次。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种星载雷达高度计方法及系统。
[0008]根据本专利技术提供的一种星载雷达高度计方法，包括：
[0009]步骤M1：设置编码信号脉冲序列为周期性发射序列，且编码信号脉冲序列中任意脉冲之间为正交关系；
[0010]步骤M2：在斑马图上设置脉冲重复频率，设置后的脉冲重复频率控制雷达工作时序使得天底回波和干涉侧高区域回波能够同时被雷达接收机接收，且天底回波和干涉侧高区域回波分别对应的雷达发射信号波形不同；
[0011]步骤M3：基于编码信号脉冲序列的设置以及脉冲重复频率在斑马图上的设置，获取时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波，且同一时刻获取的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波信号正交；
[0012]步骤M4：基于获取的时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波，通过正交信号处理分别提取底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波信号，实现底视高度计和侧视高度计测高功能。
[0013]优选地，所述步骤M1中设置编码信号脉冲序列包括设置信号编码形式和脉冲序列发射形式；
[0014]所述信号编码形式为正交编码脉冲序列，序列中任意两脉冲为时域正交关系；
[0015]所述脉冲序列发射形式为以脉冲序列的脉冲数为周期进行周期性重复发射。
[0016]优选地，所述步骤M2中设置脉冲重复频率包括：设置回波接收窗口设计约束和回波接收正交性设计约束；
[0017]所述回波接收窗口设计约束为雷达回波接收窗口能够同时接收完整的天底雷达回波和侧视雷达观测区域的回波信号；
[0018]所述回波接收正交性设计约束为天底雷达回波对应的发射信号与侧视观测区域雷达回波对应的发射信号不同。
[0019]优选地，所述步骤M4包括：
[0020]步骤M4.1：以底视雷达高度计回波对应的发射信号作为匹配滤波函数对时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波进行距离压缩追踪提取底视雷达高度计回波信号，通过追踪提取的底视雷达高度计回波信号对天底高程进行反演，实现底视高度计功能；
[0021]步骤M4.2：对以底视雷达高度计回波对应的发射信号作为匹配滤波函数对时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波进行距离压缩后的信号去除天底雷达回波信号，得到去除天底雷达回波信号后的雷达信号，将得到的去除天底雷达回波信号后的雷达信号利用底视雷达高度计回波对应的发射信号作为反匹配滤波函数对去除天底雷达回波信号后的雷达信号进行反匹配滤波处理，并以侧视高度计观测区域回波信号对应的发射信号作为匹配滤波函数进行距离压缩，然后进行方位压缩及干涉处理，实现干涉合成孔径雷达侧视高度计功能。
[0022]优选地，所述步骤M4.1中匹配滤波函数包括对各方位时刻接收的时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波分别利用底视雷达高度计回波对应的发射信号作为匹配滤波函数进行脉冲压缩；
[0023]所述追踪提取的底视雷达高度计回波信号包括根据卫星高度及预设高程信息计算天底回波所在回波距离单元，并在回波距离单元周围检测亮线实现底视回波信号的检测。
[0024]优选地，所述距离压缩后的信号去除天底雷达回波信号包括在距离压缩后的回波信号中将检测到的底视雷达高度计回波信号对应的距离单元及周围若干个距离单元内的回波信号置零；
[0025]所述反匹配滤波函数包括为对各方位时刻去除天底雷达回波信号后的雷达信号分别利用底视雷达高度计回波对应的发射信号作为反匹配函数进行脉冲解压缩，得到侧视
雷达高度计回波信号；
[0026]所述以侧视高度计观测区域回波信号对应的发射信号作为匹配滤波函数进行距离压缩包括：各方位时刻侧视雷达高度计回波信号分别利用侧视雷达高度计回波对应的发射信号作为匹配函数进行脉冲压缩。
[0027]根据本专利技术提供的一种星载雷达高度计系统，包括：
[0028]模块M1：设置编码信号脉冲序列为周期性发射序列，且编码信号脉冲序列中任意脉冲之间为正交关系；
[0029]模块M2：在斑马图上设置脉冲重复频率，设置后的脉冲重复频率控制雷达工作时序使得天底回波和干涉侧高区域回波能够同时被雷达接收机接收，且天底回波和干涉侧高区域回波分别对应的雷达发射信号波形不同；
[0030]模块M3：基于编码信号脉冲序列的设置以及脉冲重复频率在斑马图上的设置，获取时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波，且同一时刻获取的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波信号正交；
[0031]模块M4：基于获取的时间混叠在一起的底视雷达高度计回波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载雷达高度计方法，其特征在于，包括：步骤M1：设置编码信号脉冲序列为周期性发射序列，且编码信号脉冲序列中任意脉冲之间为正交关系；步骤M2：在斑马图上设置脉冲重复频率，设置后的脉冲重复频率控制雷达工作时序使得天底回波和干涉侧高区域回波能够同时被雷达接收机接收，且天底回波和干涉侧高区域回波分别对应的雷达发射信号波形不同；步骤M3：基于编码信号脉冲序列的设置以及脉冲重复频率在斑马图上的设置，获取时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波，且同一时刻获取的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波信号正交；步骤M4：基于获取的时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波，通过正交信号处理分别提取底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波信号，实现底视高度计和侧视高度计测高功能。2.根据权利要求1所述的星载雷达高度计方法，其特征在于，所述步骤M1中设置编码信号脉冲序列包括设置信号编码形式和脉冲序列发射形式；所述信号编码形式为正交编码脉冲序列，序列中任意两脉冲为时域正交关系；所述脉冲序列发射形式为以脉冲序列的脉冲数为周期进行周期性重复发射。3.根据权利要求1所述的星载雷达高度计方法，其特征在于，所述步骤M2中设置脉冲重复频率包括：设置回波接收窗口设计约束和回波接收正交性设计约束；所述回波接收窗口设计约束为雷达回波接收窗口能够同时接收完整的天底雷达回波和侧视雷达观测区域的回波信号；所述回波接收正交性设计约束为天底雷达回波对应的发射信号与侧视观测区域雷达回波对应的发射信号不同。4.根据权利要求1所述的星载雷达高度计方法，其特征在于，所述步骤M4包括：步骤M4.1：以底视雷达高度计回波对应的发射信号作为匹配滤波函数对时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波进行距离压缩追踪提取底视雷达高度计回波信号，通过追踪提取的底视雷达高度计回波信号对天底高程进行反演，实现底视高度计功能；步骤M4.2：对以底视雷达高度计回波对应的发射信号作为匹配滤波函数对时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波进行距离压缩后的信号去除天底雷达回波信号，得到去除天底雷达回波信号后的雷达信号，将得到的去除天底雷达回波信号后的雷达信号利用底视雷达高度计回波对应的发射信号作为反匹配滤波函数对去除天底雷达回波信号后的雷达信号进行反匹配滤波处理，并以侧视高度计观测区域回波信号对应的发射信号作为匹配滤波函数进行距离压缩，然后进行方位压缩及干涉处理，实现干涉合成孔径雷达侧视高度计功能。5.根据权利要求4所述的星载雷达高度计方法，其特征在于，所述步骤M4.1中匹配滤波函数包括对各方位时刻接收的时间混叠在一起的底视雷达高度计回波和侧视雷达高度计回波分别利用底视雷达高度计回波对应的发射信号作为匹配滤波函数进行脉冲压缩；所述追踪提取的底视雷达高度计回波信号包括根据卫星高度及预设高程信息计算天底回波所在回波距离单元，并在回波距离单元周围检测亮线实现底视回波信号的检测。
6.根据权利要求4所述的星载雷达高度计方法，其特征在于，所述距离压缩后的信号去除天底雷达回波信号包括在距离压缩后的回波信号中将检测到的底视雷达高度计回波信号对应的距离单元及周围若干个距离单元内的回波信号置零；所述反匹配滤波函数包括为对各方位时刻去除天底雷达回波信号后的雷达信号分别利用底视雷达高度计回波对应的发射信号作为反匹配函数进行脉冲解压缩，得到侧视雷达高度计回波信号；所述以侧视高度计观测区域回波信号对应的发射信号作为匹配滤波函数进行距离压缩包括：各方位时刻侧视雷达高度计回波信号分别利用侧视雷达高...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳阳，孙永岩，陈筠力，席沛丽，彭仁军，赵迪，路瑞峰，侯雨生，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：