[发明专利]一种天基海空动目标广域探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及雷达系统与信号处理技术领域，特别是涉及一种天基海空动目标广域探测系统。

背景技术

现有技术主要是采用地基机械扫描雷达或相控阵雷达进行海空动目标的广域探测。为了实现大范围快速搜索，雷达发出的窄波束无法在某一位置驻留较长时间，而海空动目标的回波信号还存在距离走动、多普勒模糊现象，这就严重影响目标脉冲间的能量积累，导致检测性能下降，甚至不能检测出远距离或动目标雷达散射截面积RCS较小的运动目标。

针对地基机械扫描雷达或相控阵雷达的动目标检测问题，研究方法分为以下两类：

(1)检测前跟踪方法(TBD)：TBD类方法采用非相参积累的方法对脉压后的回波信号进行处理，但在信噪比较低的情况下，该方法积累效率不高。

(2)检测后跟踪方法(DBT)：DBT类方法主要研究长相参积累时间内，动目标的距离走动补偿和多普勒扩展补偿。现有的距离走动补偿方法主要有时分包络移位补偿法、频分包络移位补偿法、包络插值移位法、相参Radon变换法、Radon-Fourier变换法、Keystone变换法等。现有的多普勒扩展补偿方法主要有最大似然函数法(ML)、解线调法或Chirp-Fourier变换、Radon-Wigner变换、Wigner-Hough变换、Radon-ambiguity变换、chirplet变换、分数阶傅里叶变换等。

通过专利检索，共检索出实用新型专利1项，发明专利4项，分别一种无源雷达双通道接收机射频对消系统(CN 201420048872)、一种无源雷达双通道接收机射频对消方法(CN 20141003641)、一种同时校正一阶和二阶距离徙动的相参积累检测方法(CN 201410654337)、基于Keystone和加权旋转FFT的目标检测方法(CN 201510150340)和微弱信号接收前端和接收方法(CN 201610557183)。

前两项专利重在描述无源雷达双通道接收机射频对消系统和方法，通过射频对消抑制外辐射源信号中的直达波信号，从而提取出微弱目标的反射信号，最后一项专利重在描述高灵敏度射频前端电路设计方法，均与本专利相关度不高。本发明与其余两项专利的研究对象不同，上述专利主要针对地基机械扫描雷达或相控阵雷达研究动目标检测方法，而本发明提出了一种天基海空动目标广域探测系统，其工作体制与传统地基机械扫描雷达或相控阵雷达完全不同，相应的动目标检测方法也存在明显差异。

发明内容

本发明的目的是提供一种天基海空动目标广域探测系统，通过采用数字阵列雷达天线、双基地雷达构型和泛探雷达工作体制实现海空动目标的广域探测，可以克服传统地基雷达广域探测海空动目标时因波束驻留时间短、目标距离走动和多普勒模糊导致检测性能下降甚至失效的问题。

本发明提供的一种天基海空动目标广域探测系统，其包含：

发射卫星，其设有对地面天线通过宽波束辐射微波信号，覆盖整个探测区域；

接收卫星，其设有对天面直达波天线通过宽波束接收所述微波信号的天线旁瓣作为直达波信号，还设有对地面数字阵列天线通过窄波束接收由微波信号的天线主瓣经探测区域内海空目标反射所形成的回波信号。

优选地，所述对地面数字阵列天线包含M×N个处理信号的数字阵列天线组件，所述数字阵列天线组件各自通过内部集成的第一射频收发模块、第一中频放大模块和第一信号采集模块，与所述接收卫星的星上高速信号处理单元光纤通信连接。

优选地，所述第一射频收发模块依次进行限幅、宽带滤波、低噪放和混频处理；所述第一中频放大模块依次进行滤波放大、数控衰减和滤波放大处理；所述第一信号采集模块依次进行高速模数转换、数控下变频、滤波抽取和电光转换处理。

优选地，由所述对地面数字阵列天线接收的回波信号，依次经第一射频收发模块、第一中频放大模块和第一信号采集模块处理后，通过光纤通信被传送至所述星上高速信号处理单元的光电转换模块中进行光电转换后，再被传送至星上高速信号处理单元的FPGA处理模块组中依次进行互相关、相参积累、恒虚警检测和目标信息提取处理。

优选地，所述对天面直达波天线通过内部集成有第二射频收发模块、第二中频放大模块和第二信号采集模块的直达波组件，与接收卫星的星上高速信号处理单元通信连接。

优选地，所述第二射频收发模块依次进行限幅、宽带滤波、低噪放和混频处理；所述第二滤波放大模块依次进行滤波放大、数控衰减和滤波放大处理；所述第二信号采集模块依次进行高速模数转换、数控下变频、滤波抽取和电光转换处理。