[发明专利]一种星载微波光学复合跟瞄雷达在轨标定系统和方法

说明书

本发明公开了一种星载微波光学复合跟瞄雷达在轨标定系统和方法，标定系统包含光学跟瞄系统；微波天线、环形器、和差器；发射机；接收机；数字信号处理机，其连接光学跟瞄系统、接收机和发射机；机构控制器、二维指向机构。本发明依靠复合跟瞄雷达产品自身配套的光学跟瞄系统实现微波天线机械轴指向的在轨标定。这种标定系统和标定方法只需依靠产品配套硬件，不需增加额外硬件设备，易于工程实现，非常适合在空间重量资源有限的平台上使用。

技术领域

本发明涉及空间精确跟瞄载荷在轨测试技术领域，特别涉及一种星载微波光学复合跟瞄雷达在轨标定系统和方法。

背景技术

现有星载微波跟瞄雷达主要为空间平台提供非合作目标的距离、速度、角度等高精度的测量信息。星载雷达为保证雷达测量坐标系与航天器本体坐标系中获得目标信息的一致性，需要通过安装在雷达和航天器本体上的立方镜来实现。精确标定雷达测量坐标系与立方镜坐标系之间的旋转关系，才能保证星载雷达给航天器提供精确、可靠的目标信息。为达到此目的，必须在地面采用特定的标定系统和标定方法标定雷达天线和驱动机构的安装精度、雷达电轴与天线机械轴的一致性。

雷达电轴定义为雷达天线差波瓣零值点指向；天线机械轴定义为通过天线口径平面中心并垂直口径平面的轴线；微波光学复合跟瞄雷达在轨标定指的是天线机械轴指向在轨标定。

但是微波跟瞄雷达随空间平台经地面发射、入轨剧烈振动和入轨后的热变形等因素，天线机械轴指向将会发生变化，从而带来测角精度下降。随着空间平台对测角精度的要求越来越高，有必要实现天线机械轴指向在轨标定技术。

现有技术的检索数据(需含有专利检索内容)：专利有《相机标定》201510132990.9、《一种星载微波跟瞄雷达的电轴光学标定系统及其标定方法》201310414744.3、《一种测角精度标定系统》201521065056.1；文献包括《空间交会对接微波雷达测量系统地面校准技术研究》(“宇航计测技术”，Vol.31No.6，Dec.2011)和《基于全站仪自由设站法的机载雷达标定及精度估算》(江苏省测绘学会2011年学术年会)。

与本技术方案相比较，上述专利和文献的标定系统和标定方法，均需要增加测量标定辅助硬件，操作方法复杂，不易空间远程控制实现，不适合在轨低功耗、轻量化和结构紧凑的平台上应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种星载微波光学复合跟瞄雷达在轨标定系统和方法，依靠复合跟瞄雷达产品自身配套的光学跟瞄系统实现微波天线机械轴指向的在轨标定。这种标定系统和标定方法只需依靠产品配套硬件，不需增加额外硬件设备，易于工程实现，非常适合在空间重量资源有限的平台上使用。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种星载微波光学复合跟瞄雷达在轨标定系统，其特点是，包含：

光学跟瞄系统，用于将光信号转换为电信号并输出数字图像，并将数字图像进行目标提取、内插细分定位、坐标换算及目标识别；

微波天线、环形器、和差器，所述的微波天线将来自环形器的发射信号辐射出去，接收来自目标反射回来的回波信号经过和差器分别形成和路、方位和俯仰信号；

发射机，用于发射主振射频信号和本振射频信号；

接收机，其接收环形器的和路信号、微波天线的方位和俯仰信号；

数字信号处理机，其连接光学跟瞄系统、接收机和发射机，用于跟瞄雷达的目标信息检测提取、流程控制、时序控制、对外通信与数据传输；

机构控制器、二维指向机构，所述的机构控制器驱动控制二维指向机构并提取其角度信息，所述的二维指向机构根据目标回收信号测量输出的角误差信息，驱动微波天线对目标的角度跟踪。

所述的光学跟瞄系统包含：