一种用于空间目标探测的微纳卫星组网雷达系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于空间目标探测的微纳卫星组网雷达系统，该系统主星搭载双波段雷达，同时收发C波段与Ku波段电磁波；从星搭载双波段雷达接收机，接收C波段与Ku波段信号；各从星对接收到的回波信号进行双极化、双波段联合处理，完成目标粗检测，截取回波中可疑目标信号片段，将可疑目标信号片段进行BAQ数据压缩后传输至主星；主星对自身接收的回波信号和来自从星的目标回波进行双极化、双波段、多角度联合处理，完成目标精检测，从而获得精确的目标空间位置信息，根据目标空间位置信息解算出波束指向信息，并将目标位置信息和波束指向信息实时分发给从星；各星按照收到的波束指向信息进行波束重构，完成目标的跟踪，估计出目标速度与轨迹信息。速度与轨迹信息。速度与轨迹信息。

【技术实现步骤摘要】
一种用于空间目标探测的微纳卫星组网雷达系统


[0001]本专利技术涉及一种用于空间目标探测的微纳卫星组网雷达系统，属于雷达


技术介绍

[0002]空间目标探测可以为人类可能面临的空间威胁提供预报，也可以为人类的空间活动提供安全保证。相比于光学红外等探测手段，雷达可以全天时、全天候对空间目标进行探测与跟踪，特别是在逆光条件下能弥补光学探测手段的不足。
[0003]传统雷达大多数是单站单波段单极化雷达，获得目标的电磁散射信息较为单一。而空间目标类型多样，且有的空间目标电磁散射特性较弱，特别是在头部方向的后向散射很弱，目标回波功率常被噪声与杂波淹没，给传统单站雷达探测带来巨大挑战。此外，少数空间目标具有较强电磁欺骗与干扰能力，传统单站雷达容易被该类目标欺骗与干扰。亟待探索研究新体制雷达探测技术，以提升对弱散射、强欺骗、强干扰等空间目标的探测与跟踪能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术所解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于空间目标探测的微纳卫星组网雷达系统，实现目标探测的角度多样性、随机性与波段多样性。
[0005]本专利技术解决技术问题的方案是：一种用于空间目标探测的微纳卫星组网雷达系统，该系统包括一个主星和多个从星，主星和从星时频同步；主星搭载双波段雷达，同时收发C波段与Ku波段电磁波，发射信号的极化方式为垂直极化，接收垂直极化与水平极化信号，构成单站、双波段、双极化雷达系统；从星搭载双波段雷达接收机，接收C波段与Ku波段的垂直极化与水平极化信号，构成多个双站、双波段、双极化雷达系统；
[0006]各从星对接收到的回波信号进行双极化、双波段联合处理，得到分布式联合处理回波信号，根据分布式联合处理回波信号，完成目标粗检测，截取回波中可疑目标信号片段，将可疑目标信号片段进行BAQ数据压缩后传输至主星；
[0007]主星对自身接收的回波信号和来自从星的目标回波进行双极化、双波段、多角度联合处理，得到多维信息融合处理信号，根据多维信息融合处理信号完成目标精检测，从而获得精确的目标空间位置信息，根据目标空间位置信息解算出波束指向信息，并将目标位置信息和波束指向信息实时分发给从星；各星按照收到的波束指向信息进行波束重构，完成目标的跟踪，估计出目标速度与轨迹信息。
[0008]优选地，所述主星与从星采用双向单频伪码时间同步方法实现时间同步；采用双向的射频链路进行频率同步。
[0009]优选地，所述从星传输至主星的数据传输率<10Mb/s。
[0010]优选地，所述从星对接收到的回波信号进行双极化、双波段联合处理，进而进行目标粗检测的方法如下：
[0011]S401
‑
1、对接收的双波段、双极化回波信号分别进行距离向脉冲压缩；
[0012]S401
‑
2、采用加权相加的方法，对经脉压处理后的回波信号进行双极化、双波段联合处理；具体为：
[0013][0014]其中，为分布式联合处理回波信号，w1,w2,w3,w4,w5,w6为分布式联合处理权重参数，且满足约束条件：w1+w2＝1、w3+w4＝1、w5+w6＝1，n∈[1,N]，为从星的序号，N为从星的数量。
[0015]优选地，采用粒子群优化算法获得分布式联合处理权重参数的最优取值，使分布式联合处理回波信号的熵最小,其中，n∈[1,N]，N为从星的数量。
[0016]优选地，从星根据分布式联合处理后的信号，采用CFAR目标检测算法进行目标粗检测，具体方法为：
[0017]S402
‑
1、采用参量统计的方法，对分布式联合处理回波信号进行杂波估计，确定分布式联合处理回波信号的杂波概率密度分布p(x)；
[0018]S402
‑
2、根据分布式联合处理回波信号的杂波概率密度分布p(x)，按照公式确定阈值T，使之满足预设的检测虚警率P
fa
；
[0019]S402
‑
3、对分布式联合处理回波信号的采样信号x
j
进行判断，当采样信号x
j
>T时，该采样信号x
j
属于可疑目标信号片段，x
j
<T，则该采样信号x
j
属于杂波，j为采样点下标。
[0020]优选地，所述主星进行多维信息融合处理步骤如下：
[0021]S404
‑
1、主星对其所接收的回波信号以及来自从星的回波信号进行距离向脉冲压缩；
[0022]S404
‑
2、采用加权相加的方法，对脉压处理后的回波信号进行双极化联合处理；
[0023]S404
‑
3、分别对经过双极化联合处理的C波段与ku波段的回波信号进行多角度联合处理；
[0024]S404
‑
4、对经多角度联合处理的回波信号，进行双波段联合处理，得到多维信息融合处理信号。
[0025]优选地，对C波段或者ku波段的回波信号进行多角度联合处理的方法为:
[0026]采用空间区域划分BP成像算法及插值算法，实现对主星回波信号和从星回波信号在空间相位的同步，对同步之后的信号进行相参累加；
[0027]具体步骤如下：
[0028]S404
‑
3.1、对探测区域进行网格划分，每个网格表示目标的一个空间位置，之后，对每个空间网格i执行步骤S404
‑
3.2～S404
‑
3.6，获得探测区域内C波段或者ku波段目标回波信号的多角度联合处理结果；
[0029]S404
‑
3.2、计算空间网格点i反向投影到主星回波信号快时间维中的时间延迟
R
is
为空间网格i相对于主星的径向距离；
[0030]S404
‑
3.3、计算空间网格点i反向投影到各从星回波信号快时间维中的时间延迟R
in
分别为空间网格点i相对于第n颗从星的径向距离，n∈[1,N]，N为从星的数量；
[0031]S404
‑
3.4、根据步骤S404
‑
3.3和步骤S404
‑
3.3的计算结果，分别对主星回波信号和从星回波信号进行插值处理，找到空间网格i在主星回波信号与从星回波信号的快时间维的投影点位置，得到对应的回波信号值；
[0032]S404
‑
3.5、以空间网格i在主星回波信号中对应的信号值为基准，对空间网格i在各从星回波信号中对应的信号值进行相位补偿，使得空间网格i在各从星回波信号中对应的信号值与空间网格i在主星回波信号中对应的信号值具有相同的相位；
[0033]空间网格i在各从星回波信号中对应的信号值相对于空间网格i在主星回波信号中对应的信号值的相位补偿因子为：
[0034]其中，f...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于空间目标探测的微纳卫星组网雷达系统，其特征在于包括一个主星和多个从星，主星和从星时频同步；主星搭载双波段雷达，同时收发C波段与Ku波段电磁波，发射信号的极化方式为垂直极化，接收垂直极化与水平极化信号，构成单站、双波段、双极化雷达系统；从星搭载双波段雷达接收机，接收C波段与Ku波段的垂直极化与水平极化信号，构成多个双站、双波段、双极化雷达系统；各从星对接收到的回波信号进行双极化、双波段联合处理，得到分布式联合处理回波信号，根据分布式联合处理回波信号，完成目标粗检测，截取回波中可疑目标信号片段，将可疑目标信号片段进行BAQ数据压缩后传输至主星；主星对自身接收的回波信号和来自从星的目标回波进行双极化、双波段、多角度联合处理，得到多维信息融合处理信号，根据多维信息融合处理信号完成目标精检测，从而获得精确的目标空间位置信息，根据目标空间位置信息解算出波束指向信息，并将目标位置信息和波束指向信息实时分发给从星；各星按照收到的波束指向信息进行波束重构，完成目标的跟踪，估计出目标速度与轨迹信息。2.根据权利要求1所述的一种用于空间目标探测的微纳卫星组网雷达系统，其特征在于所述主星与从星采用双向单频伪码时间同步方法实现时间同步；采用双向的射频链路进行频率同步。3.根据权利要求1所述的一种用于空间目标探测的微纳卫星组网雷达系统，其特征在于所述从星对接收到的回波信号进行双极化、双波段联合处理，进而进行目标粗检测的方法如下：S401
‑
1、对接收的双波段、双极化回波信号分别进行距离向脉冲压缩；S401
‑
2、采用加权相加的方法，对经脉压处理后的回波信号进行双极化、双波段联合处理；具体为：其中，为分布式联合处理回波信号，w1,w2,w3,w4,w5,w6为分布式联合处理权重参数，且满足约束条件：w1+w2＝1、w3+w4＝1、w5+w6＝1，n∈[1,N]，为从星的序号，N为从星的数量。4.根据权利要求3所述的一种用于空间目标探测的微纳卫星组网雷达系统，其特征在于采用粒子群优化算法获得分布式联合处理权重参数的最优取值，使分布式联合处理回波信号的熵最小,其中，n∈[1,N]，N为从星的数量。5.根据权利要求1所述的一种用于空间目标探测的微纳卫星组网雷达系统，其特征在于从星根据分布式联合处理后的信号，采用CFAR目标检测算法进行目标粗检测。6.根据权利要求1所述的一种用于空间目标探测的微纳卫星组网雷达系统，其特征在于所述主星进行多维信息融合处理步骤如下：S404
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1、主星对其所接收的回波信号以及来自从星的回波信号进行距离向脉冲压缩；S404
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2、采用加权相加的方法，对脉压处理后的回波信号进行双极化联合处理；S404
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3、分别对经过双极化联合处理的C波段与ku波段的回波信号进行多角度联合处理；
S404
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4、对经多角度联合处理的回波信号，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑶，夏正欢，张涛，赵志龙，张可佳，刘敦歌，刘新，杨钰茜，郭宇华，石慧峰，岳富占，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：