[发明专利]天眼探测系统

说明书

技术领域

本发明属于目标探测领域，具体属于雷达系统领域。

背景技术

雷达是探测地面、海上、空中、临近空间与空间目标的重要设备。雷达的分类方法很多，按照雷达波束照射目标方式，可以分为三种：一是雷达波束指向目标，雷达波束随着目标的运动而运动，如对空监视雷达；二是雷达波束指向某个区域，雷达波束随着平台的运动而运动，如天基雷达；三是雷达波束指向某个方向，雷达波束不动而等待目标穿越，如电子篱笆。当然，也包括上述两种以上方式的组合，但归根结底就是两类：波束扫描雷达与波束驻留雷达。其中，波束扫描雷达探测范围受限于波束宽窄、波束扫描空间范围、扫描时间范围，也受限于目标机动能力；波束驻留雷达探测范围受限于波束宽度范围与雷达部署的地理位置。

无论是波束扫描雷达与波束驻留雷达，本质上都是目标要处在雷达波束内，才具备目标探测的基本条件，因此，实质上现有雷达存在的上述问题是受雷达波束照射目标空间范围限制。由此，转变雷达波束照射目标方式的理念，采取雷达波束对感兴趣空间全覆盖的设计思想，发明了天眼探测系统。

发明内容

为解决现有雷达存在的上述问题，实现即插即用式的目标探测，发明了天眼探测系统。

S1，天眼探测系统概念与设计思想

天眼探测系统，也称为天基电子篱笆、电子瀑布或电子锥，是指以中轨、高轨与大椭圆轨道平台为基础，搭载具有一定方向性与秘钥的电磁能量发射系统，利用搭载平台高度高而覆盖范围广的特点，实现发射波束对地面、海上、空中、临近空间与太空感兴趣的区域形成全天时广域无缝覆盖，照射在该区域的目标上形成反射信号；以地面、海上、空中、临近空间与低轨道太空平台为基础，搭载球面天线或等效球面的共形天线，利用球面天线具有全向性、且各方向增益相同的特点，实现接收波束对探测区域的无扫描全向无缝覆盖，接收目标的反射信号。以收、发分离的方式实现目标探测，以群目标跟踪原理实现探测区域所有目标的态势认知。应用于静止或运动的地面目标、海上目标、空中目标的探测，也可应用于临近空间目标、轨道目标与弹道目标的探测。其中，天眼中的“天”是指天基或在太空部署发射分系统的含义，“眼”是指像眼睛一样观察大范围的含义；探测是指对目标的发现、区分、识别与跟踪，探测系统是指实现这些功能的软件与硬件的集合；中、高轨是指轨道高度距离海平面18000公里以上的高度，低轨是指轨道高度距离海平面3000公里以下的高度；群目标跟踪原理详见耿文东为第一作者的专著《群目标跟踪》，2014年1月国防工业出版社公开出版。天眼探测系统原理如图1所示。

概言之，天眼探测系统就是利用发射波束对感兴趣区域的无扫描全天时广域无缝覆盖，接收波束对探测区域的无扫描全向无缝覆盖，通过目标在发射波束与接收波束中的不间断连续穿越，采用收发分离方式实现目标探测，利用群目标跟踪原理实现探测区域内多目标的态势认知，使得用户仅需携带接收系统就可以获得全天时即插即用式的目标探测服务与态势认知服务，且一体化同时实现。

S2，天眼探测系统功能

一是地面、海面静止目标的三坐标位置测量能力，以及三维地理信息获取能力；

二是地面、海上运动目标的三坐标位置测量能力；

三是空中目标、临近空间目标、轨道目标与弹道目标的三坐标测量能力；

四是地面、海面静止目标和低速运动目标的成像能力；

五是空中、临近空间、轨道与弹道运动目标的成像能力；

六是探测区域范围内的目标态势认知能力。

上述功能既可以同时实现，也可以仅实现一种或同时实现几种。

S3，天眼探测系统组成

由发射与天线分系统、球面透镜式接收天线分系统、接收与信息处理分系统三大部分组成。

S31，发射机与发射天线分系统

由时钟、编码与同步、功率产生与平台子系统组成。平台部署的典型轨道是静止轨道、中轨轨道与大椭圆轨道，中、高轨与大椭圆轨道三种部署方案既可以单独使用，也可以组合使用。其中，平台的大椭圆轨道部署，目的是更好的覆盖高纬度地区与地球两极地区。其中，编码与同步子系统同时具有发射信号加密功能。该分系统组成如图2所示。