用于確定雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射器的位置的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的實施方式總體上涉及雷達(dá)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線電檢測和測距(雷達(dá))系統(tǒng)通常使用無線電波確定物體的距離、高度、方向和/或速度?？梢允褂美走_(dá)系統(tǒng)來檢測飛機(jī)、船舶、車輛、制導(dǎo)導(dǎo)彈、天氣、地面等等。通常，雷達(dá)發(fā)射器或照明器包括發(fā)射無線電波或微波脈沖的天線，該無線電波或微波脈沖遇到物體并且從物體反射。通過雷達(dá)接收器的天線接收反射波的一部分能量。
[0003]在單基地雷達(dá)系統(tǒng)中，發(fā)射器和接收器位于相同的位置(S卩，并置)。與之相比，雙基地雷達(dá)系統(tǒng)包括位于分離的和不同的位置處的發(fā)射器和接收器。例如，雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射器和接收器可以相隔數(shù)百英里。
[0004]為了使雙基地雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)行，發(fā)射器和接收器兩者的位置是已知的，無論是否移動。例如，在空降應(yīng)用中，如果發(fā)射器和接收器兩者移動(諸如，當(dāng)飛機(jī)機(jī)載時)，要頻繁地更新發(fā)射器和接收器兩者的位置。一旦已知了發(fā)射器和接收器的位置，則可以確定雷達(dá)系統(tǒng)范圍內(nèi)的未知對象的位置。
[0005]如應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，為了使已知的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)適當(dāng)?shù)剡\(yùn)行，發(fā)射器和接收器彼此通信或與遠(yuǎn)程控制中心通信以便提供位置信息。因而，在這種已知的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)中，發(fā)射器和接收器彼此合作。然而，在發(fā)射器與接收器之間提供通信系統(tǒng)增加了成本和雷達(dá)系統(tǒng)的復(fù)雜度。此外，如果通信系統(tǒng)故障或不起作用，整個雷達(dá)系統(tǒng)也不起作用。
[0006]此外，如果通過分離的和不同的實體控制發(fā)射器和接收器，那么系統(tǒng)不能運(yùn)行。例如，機(jī)上的雷達(dá)發(fā)射器可以是飛機(jī)控制的或第一實體(諸如，政府)控制的，而機(jī)上的雷達(dá)接收器可以是飛機(jī)控制的或可以由分離且不同的實體所擁有，其中該實體可與第一實體友好合作或不合作。在這種情形下，發(fā)射器可以不與接收器通信，從而防止接收器利用包括發(fā)射器的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開的某些實施方式提供雙基地雷達(dá)系統(tǒng)，其可以包括在初始未知位置的發(fā)射器、在第一已知位置的對象、在第二已知位置的接收器、以及發(fā)射器位置確定單元。接收器被配置為:接收(a)從發(fā)射器發(fā)射并從對象反射的一個或多個反射雷達(dá)信號，以及(b)從發(fā)射器發(fā)射的一個或多個直達(dá)雷達(dá)信號。發(fā)射器位置確定單元被配置為基于第一已知位置與第二已知位置之間的確定距離并且接收器接收的一個或多個反射雷達(dá)信號與一個或多個直達(dá)雷達(dá)信號之間的確定的第一角差，來確定發(fā)射器的位置。發(fā)射器、對象、以及接收器中的每一個可以是移動的或固定在一位置。
[0008]在至少一個實施方式中，發(fā)射器免于通信發(fā)射器的位置。在至少一個實施方式中，接收器包括發(fā)射器位置確定單元。
[0009]發(fā)射器位置確定單元可被配置為通過測量接收器收到反射雷達(dá)信號和直達(dá)雷達(dá)信號中的一個時的第一時間0\)與接收器收到反射雷達(dá)信號和直達(dá)雷達(dá)信號中的另一個時的第二時間(T2)之間的時間差，確定雙基地距離差。發(fā)射器位置確定單元可被配置為用光速乘以時間差，而將時間差轉(zhuǎn)換成雙基地距離差。
[0010]發(fā)射器可與對象分隔第一直線距離(Si)。發(fā)射器可與接收器分隔第二直線距離
(S2)。接收器可與發(fā)射器分隔第三直線距離(s3)。發(fā)射器位置確定單元可被配置為使第一距離、第二距離、以及第三距離與第一時間和第二時間相關(guān)為Si+S2-S3= C*(T fT2)，其中c是光速。發(fā)射器位置確定單元可被配置為確定1( = 31-33，因此1( = (>(1'1-1'2)-32。發(fā)射器位置確定單元可被配置為確定第三距離為S3= (S22-K2)/(2S2cos θ 1+2Κ)。確定第三距離S3提供了發(fā)射器的位置。
[0011]在至少一個實施方式中，發(fā)射器位置確定單元可被配置為確定從發(fā)射器朝向?qū)ο蟀l(fā)射的主波束與從發(fā)射器朝向接收器發(fā)射的旁瓣之間的第二角差。發(fā)射器位置確定單元可以使用第二角差以確定所確定的發(fā)射器位置的準(zhǔn)確度。
[0012]發(fā)射器位置確定單元還可被配置為確定發(fā)射器相對于接收器的第一仰角以及對象相對于接收器的第二仰角的一者或兩者。
[0013]本公開的某些實施方式提供一種雙基地雷達(dá)方法，其可以包括:向發(fā)射器位置確定單元提供表示對象的第一位置的對象位置數(shù)據(jù)；向發(fā)射器位置確定單元提供表示接收器的第二位置的接收器位置數(shù)據(jù)；用接收器接收從發(fā)射器發(fā)射且從對象反射的一個或多個反射雷達(dá)信號；用接收器接收從發(fā)射器發(fā)射的一個或多個直達(dá)雷達(dá)信號；以及用發(fā)射器位置確定單元基于第一位置與第二位置之間的距離以及反射雷達(dá)信號與直達(dá)雷達(dá)信號之間的第一角差，來確定發(fā)射器的第三位置。
[0014]本公開的某些實施方式提供一種雙基地雷達(dá)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包括發(fā)射器位置確定單元，被配置為分別基于對象的第一已知位置和接收器的第二已知位置之間的確定的距離以及(a)從反射器反射且由接收器接收的一個或多個反射雷達(dá)信號與(b)接收器直接接收的一個或多個直達(dá)雷達(dá)信號之間的確定的第一角差，來確定發(fā)射器的位置。
【附圖說明】
[0015]圖1示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0016]圖2示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)發(fā)射器的簡化示意圖。
[0017]圖3示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)接收器的簡化示意圖。
[0018]圖4示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0019]圖5示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0020]圖6示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0021]圖7示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0022]圖8示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0023]圖9示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0024]圖10示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0025]圖11示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0026]圖12示出根據(jù)本公開的實施方式確定雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射器的位置的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，將更好地理解某些實施方式的上述總結(jié)和本發(fā)明以下詳細(xì)的描述。本文所用的以單數(shù)形式列出并與詞“一”或“一個”一起使用的元件和步驟應(yīng)當(dāng)被理解為并不排除多個元件或步驟，除非明確說明有該排除。此外，參考“一個實施方式”并非旨在解釋為排除也結(jié)合有陳述特征的另外的實施方式的存在。此外，除非明確相反陳述，否貝1J “包括”或“含有”具有特定特性的元件或多個元件的實施方式可以包括不具有該特性的附加元件。
[0028]本公開的實施方式提供確定雙基地雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射器的位置的系統(tǒng)和方法。發(fā)射器可避免與接收器通信。例如，發(fā)射器和接收器可以不彼此通信位置信息。反而，本公開的系統(tǒng)和方法被配置為通過檢測發(fā)射器發(fā)射的雷達(dá)信號，來確定發(fā)射器的定位或位置。
[0029]圖1示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)100的簡化示意圖。雙基地雷達(dá)系統(tǒng)100包括與接收器104分離的發(fā)射器或照明器102。發(fā)射器102和接收器104可分隔任意距離，該距離可以是或可以不是固定距離。例如，發(fā)射器102和接收器104中的一者或兩者可以位于天空、地面、大?；蛱盏囊苿咏煌üぞ呱?。任選地，發(fā)射器102和接收器104中的一者或兩者可以在固定的位置，諸如，在陸地上的固定位置的建筑物或者在水中等等。
[0030]雙基地雷達(dá)系統(tǒng)100還包括對象106。對象106可以是移動的或固定的物體、車輛、地標(biāo)、紀(jì)念碑、地形特征等。如在圖1中所示，對象106可以是飛機(jī)。
[0031]接收器104和對象106的位置是已知的。例如，接收器104在第一已知位置108，其可以在陸地上、或者在大海、或天空中，而對象106在可與第一已知位置108不同的第二已知位置110。相反，發(fā)射器102在初始未知位置112，其可以在陸地上或者在大?；蛱炜罩?。
[0032]可以通過各種系統(tǒng)和方法來使接收器104和對象106的位置變?yōu)橐阎＠?，接收?04和對象106中的每一個可以包括全球定位系統(tǒng)(GPS)單元或者確定相應(yīng)位置的裝置。接收器104和對象106可以例如通過專用無線鏈路、語音通信鏈路(例如，在每個位置的個體可以呼叫位置數(shù)據(jù))等彼此通信，使得對象106可以不斷地將其位置通信給接收器104。
[0033]如所示，發(fā)射器102與對象106分隔距離Si，其是初始未知距離。對象106與接收器104分隔距離S2，其是已知距離。接收器104與發(fā)射器102分隔距離S3，這是初始未知距離。32與33之間的角度為Θ 10 31與33之間的角度為Θ 2。31與32之間的角度為Θ 3。
[0034]在操作中，發(fā)射器102發(fā)射一個或多個雷達(dá)信號113，這可以包括主波束114和旁瓣116。從對象106反射并且由接收器104接收主波束114和/或旁瓣116的至少部分。
[0035]圖2示出根據(jù)本公開的實施方式的雙基地雷達(dá)發(fā)射器118的簡化示意圖。發(fā)射器118是在圖1中示出的發(fā)射器102的實例。發(fā)射器118可以包括可操作地連接到信號發(fā)生器122 (諸如，天線、蝶形天線等)的發(fā)射器控制單元120。發(fā)射器控制單元120可以是或者包括被配置為控制發(fā)射器118的操作的一個或多個處理器、電路、模塊等。例如，發(fā)射器控制單元120可以控制從信號發(fā)生器122發(fā)射的雷達(dá)信號。
[0036]發(fā)射器118可以發(fā)射脈沖雷達(dá)信號，其可以包括主波束114和旁瓣116。對于高脈沖重復(fù)頻率(PRF)雷達(dá)，具有不同的PRF的多個相干處理間隔(CPI)可被用以使用中國余數(shù)定理或其他這種技術(shù)解疑距離。
[0037]在至少一個實施方式中，發(fā)射器102 (在圖1中示出的)可以包括信號發(fā)生器122，其可以是緩慢轉(zhuǎn)動的(例如，周期10秒)天線或蝶形天線。信號發(fā)