[发明专利]一种星载SAR的雷达绝对时间保持方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达技术领域，是一种星载SAR的雷达绝对时间保持方法。

背景技术

星载合成孔径雷达(SAR)在工作过程中，一方面接收地面雷达回波，另一方面通过星务数据总线(如1553B总线、CAN总线等)接收星务计算机转发的卫星星历数据、GPS的绝对时间数据等，作为雷达辅助数据，这些辅助数据与地面回波数据共同打包下传地面。雷达辅助数据中打包的绝对时间可称为雷达绝对时间。地面处理过程中，根据卫星星历数据和雷达绝对时间数据可以得到各个时刻的卫星绝对位置，以及对应时刻的地面成像区域的绝对位置(如经纬度)。因此，雷达绝对时间的误差是造成星载SAR系统地面目标定位误差的重要因素之一。

另外，在需要多星协同工作的系统中，例如编队卫星干涉SAR系统，协同工作的各星载SAR之间需要同时工作，要求各卫星上的雷达绝对时间具有足够高的绝对时间精度；另一方面，由于干涉处理过程中基线高精度测量和基线反演的需要，对协同工作的各卫星雷达绝对时间精度的要求也较高，需要达到微秒甚至亚微秒量级。

目前的星载SAR系统中，雷达绝对时间的获得一般采用以下方式：星上GPS接收机通过星务数据总线将绝对时间数据传给星务计算机，星务计算机经过适当处理，再向星务数据总线上广播，雷达计算机收到绝对时间广播数据后，通过软件进行接收保存，并利用软件更新本地时钟计数器，实现对绝对时间数据的维护，待需要雷达辅助数据打包时，由雷达计算机软件读取本地时钟数据，连同星务总线接收的绝对时间数据一同打入雷达辅助数据。在这一过程中由于仅对绝对时间数据进行维护和存储，并且涉及较多的软件操作，使得绝对时间的精度难于保证，一般仅能达到几毫秒到十几毫秒量级。

发明内容

本发明的目的是公开一种星载SAR的雷达绝对时间保持方法，解决星载SAR系统中，常规雷达绝对时间保持方法精度较低的问题，实现雷达绝对时间的高精度保持，将雷达绝对时间保持精度提高到μs或百ns量级。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种星载SAR雷达绝对时间保持方法，其包括：

(1)在雷达计算机的FPGA中，设置一个由高精度基准频率信号驱动的本地时钟计数器；

(2)以GPS输出的1PPS脉冲前沿时刻作为时间基准，用本地时钟计数器对从时间基准时刻到每帧回波采集时刻之间的时间延迟进行计时；

(3)在SAR开机后本地时钟计数器开始工作，等到第一个1PPS脉冲到来时，在其前沿时刻复位本地时钟计数器，作为本地时钟的0时刻；

(4)在每个PRF周期内，雷达采集一帧回波数据，在开始采集每帧回波信号时记下当前本地时钟计数器的时间；

(5)把d)步记录的当前本地时钟计数值，连同通过星务数据总线接收的绝对时间数据，共同作为雷达辅助数据的一部分下传地面站；

(6)地面站处理时，经过计算得到雷达回波采集时刻的高精度绝对时间信息，以实现雷达绝对时间的高精度保持。

所述的星载SAR雷达绝对时间保持方法，其所述(6)步中经过计算，是利用以下公式恢复每帧回波数据采样时刻的雷达绝对时间：

实际绝对时间＝总线接收绝对时间+每帧回波采集时间(PPS时间)。

所述的星载SAR雷达绝对时间保持方法，其所述(3)～(4)步，每当GPS接收机送来的1PPS脉冲前沿时刻，本地时钟计数器复位，重新从0开始计数；定时信号产生器输出采样起始信号用于触发每帧回波信号采样的起始，其频率与脉冲重复频率信号(PRF)相同；利用采样起始信号把本地时间计数值打入本地时间计数锁存器，则该计数值代表了每帧雷达回波采样时刻与1PPS脉冲前沿时刻之间的延时时间。

所述的星载SAR雷达绝对时间保持方法，其所述采样起始信号，为辅助数据打包电路的触发信号，使得辅助数据打包与本地时间数据输出保持节拍同步。

所述的星载SAR雷达绝对时间保持方法，其所述每帧辅助数据打包时，从时间数据锁存器2读取整秒时刻的绝对时间数据T₀，从本地时间计数锁存器读取本地时间计数值K，则当前帧雷达回波采样时刻的绝对时间t为：