用于确定双基地雷达系统的发射器的位置的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开的实施方式总体上涉及雷达系统和方法。
【背景技术】
[0002]无线电检测和测距(雷达)系统通常使用无线电波确定物体的距离、高度、方向和/或速度。可以使用雷达系统来检测飞机、船舶、车辆、制导导弹、天气、地面等等。通常，雷达发射器或照明器包括发射无线电波或微波脉冲的天线，该无线电波或微波脉冲遇到物体并且从物体反射。通过雷达接收器的天线接收反射波的一部分能量。
[0003]在单基地雷达系统中，发射器和接收器位于相同的位置(S卩，并置)。与之相比，双基地雷达系统包括位于分离的和不同的位置处的发射器和接收器。例如，双基地雷达系统的发射器和接收器可以相隔数百英里。
[0004]为了使双基地雷达系统运行，发射器和接收器两者的位置是已知的，无论是否移动。例如，在空降应用中，如果发射器和接收器两者移动(诸如，当飞机机载时)，要频繁地更新发射器和接收器两者的位置。一旦已知了发射器和接收器的位置，则可以确定雷达系统范围内的未知对象的位置。
[0005]如应当认识到，为了使已知的双基地雷达系统适当地运行，发射器和接收器彼此通信或与远程控制中心通信以便提供位置信息。因而，在这种已知的双基地雷达系统中，发射器和接收器彼此合作。然而，在发射器与接收器之间提供通信系统增加了成本和雷达系统的复杂度。此外，如果通信系统故障或不起作用，整个雷达系统也不起作用。
[0006]此外，如果通过分离的和不同的实体控制发射器和接收器，那么系统不能运行。例如，机上的雷达发射器可以是飞机控制的或第一实体(诸如，政府)控制的，而机上的雷达接收器可以是飞机控制的或可以由分离且不同的实体所拥有，其中该实体可与第一实体友好合作或不合作。在这种情形下，发射器可以不与接收器通信，从而防止接收器利用包括发射器的双基地雷达系统。
【发明内容】
[0007]本公开的某些实施方式提供双基地雷达系统，其可以包括在初始未知位置的发射器、在第一已知位置的对象、在第二已知位置的接收器、以及发射器位置确定单元。接收器被配置为:接收(a)从发射器发射并从对象反射的一个或多个反射雷达信号，以及(b)从发射器发射的一个或多个直达雷达信号。发射器位置确定单元被配置为基于第一已知位置与第二已知位置之间的确定距离并且接收器接收的一个或多个反射雷达信号与一个或多个直达雷达信号之间的确定的第一角差，来确定发射器的位置。发射器、对象、以及接收器中的每一个可以是移动的或固定在一位置。
[0008]在至少一个实施方式中，发射器免于通信发射器的位置。在至少一个实施方式中，接收器包括发射器位置确定单元。
[0009]发射器位置确定单元可被配置为通过测量接收器收到反射雷达信号和直达雷达信号中的一个时的第一时间0\)与接收器收到反射雷达信号和直达雷达信号中的另一个时的第二时间(T2)之间的时间差，确定双基地距离差。发射器位置确定单元可被配置为用光速乘以时间差，而将时间差转换成双基地距离差。
[0010]发射器可与对象分隔第一直线距离(Si)。发射器可与接收器分隔第二直线距离
(S2)。接收器可与发射器分隔第三直线距离(s3)。发射器位置确定单元可被配置为使第一距离、第二距离、以及第三距离与第一时间和第二时间相关为Si+S2-S3= C*(T fT2)，其中c是光速。发射器位置确定单元可被配置为确定1( = 31-33，因此1( = (>(1'1-1'2)-32。发射器位置确定单元可被配置为确定第三距离为S3= (S22-K2)/(2S2cos θ 1+2Κ)。确定第三距离S3提供了发射器的位置。
[0011]在至少一个实施方式中，发射器位置确定单元可被配置为确定从发射器朝向对象发射的主波束与从发射器朝向接收器发射的旁瓣之间的第二角差。发射器位置确定单元可以使用第二角差以确定所确定的发射器位置的准确度。
[0012]发射器位置确定单元还可被配置为确定发射器相对于接收器的第一仰角以及对象相对于接收器的第二仰角的一者或两者。
[0013]本公开的某些实施方式提供一种双基地雷达方法，其可以包括:向发射器位置确定单元提供表示对象的第一位置的对象位置数据；向发射器位置确定单元提供表示接收器的第二位置的接收器位置数据；用接收器接收从发射器发射且从对象反射的一个或多个反射雷达信号；用接收器接收从发射器发射的一个或多个直达雷达信号；以及用发射器位置确定单元基于第一位置与第二位置之间的距离以及反射雷达信号与直达雷达信号之间的第一角差，来确定发射器的第三位置。
[0014]本公开的某些实施方式提供一种双基地雷达系统，该系统可以包括发射器位置确定单元，被配置为分别基于对象的第一已知位置和接收器的第二已知位置之间的确定的距离以及(a)从反射器反射且由接收器接收的一个或多个反射雷达信号与(b)接收器直接接收的一个或多个直达雷达信号之间的确定的第一角差，来确定发射器的位置。
【附图说明】
[0015]图1示出根据本公开的实施方式的双基地雷达系统的简化示意图。
[0016]图2示出根据本公开的实施方式的双基地雷达发射器的简化示意图。
[0017]图3示出根据本公开的实施方式的双基地雷达接收器的简化示意图。
[0018]图4示出根据本公开的实施方式的双基地雷达系统的简化示意图。
[0019]图5示出根据本公开的实施方式的双基地雷达系统的简化示意图。
[0020]图6示出根据本公开的实施方式的双基地雷达系统的简化示意图。
[0021]图7示出根据本公开的实施方式的双基地雷达系统的简化示意图。
[0022]图8示出根据本公开的实施方式的双基地雷达系统的简化示意图。
[0023]图9示出根据本公开的实施方式的双基地雷达系统的简化示意图。
[0024]图10示出根据本公开的实施方式的双基地雷达系统的简化示意图。
[0025]图11示出根据本公开的实施方式的双基地雷达系统的简化示意图。
[0026]图12示出根据本公开的实施方式确定双基地雷达系统的发射器的位置的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]当结合附图阅读时，将更好地理解某些实施方式的上述总结和本发明以下详细的描述。本文所用的以单数形式列出并与词“一”或“一个”一起使用的元件和步骤应当被理解为并不排除多个元件或步骤，除非明确说明有该排除。此外，参考“一个实施方式”并非旨在解释为排除也结合有陈述特征的另外的实施方式的存在。此外，除非明确相反陈述，否贝1J “包括”或“含有”具有特定特性的元件或多个元件的实施方式可以包括不具有该特性的附加元件。
[0028]本公开的实施方式提供确定双基地雷达系统的发射器的位置的系统和方法。发射器可避免与接收器通信。例如，发射器和接收器可以不彼此通信位置信息。反而，本公开的系统和方法被配置为通过检测发射器发射的雷达信号，来确定发射器的定位或位置。
[0029]图1示出根据本公开的实施方式的双基地雷达系统100的简化示意图。双基地雷达系统100包括与接收器104分离的发射器或照明器102。发射器102和接收器104可分隔任意距离，该距离可以是或可以不是固定距离。例如，发射器102和接收器104中的一者或两者可以位于天空、地面、大海或太空的移动交通工具上。任选地，发射器102和接收器104中的一者或两者可以在固定的位置，诸如，在陆地上的固定位置的建筑物或者在水中等等。
[0030]双基地雷达系统100还包括对象106。对象106可以是移动的或固定的物体、车辆、地标、纪念碑、地形特征等。如在图1中所示，对象106可以是飞机。
[0031]接收器104和对象106的位置是已知的。例如，接收器104在第一已知位置108，其可以在陆地上、或者在大海、或天空中，而对象106在可与第一已知位置108不同的第二已知位置110。相反，发射器102在初始未知位置112，其可以在陆地上或者在大海或天空中。
[0032]可以通过各种系统和方法来使接收器104和对象106的位置变为已知。例如，接收器104和对象106中的每一个可以包括全球定位系统(GPS)单元或者确定相应位置的装置。接收器104和对象106可以例如通过专用无线链路、语音通信链路(例如，在每个位置的个体可以呼叫位置数据)等彼此通信，使得对象106可以不断地将其位置通信给接收器104。
[0033]如所示，发射器102与对象106分隔距离Si，其是初始未知距离。对象106与接收器104分隔距离S2，其是已知距离。接收器104与发射器102分隔距离S3，这是初始未知距离。32与33之间的角度为Θ 10 31与33之间的角度为Θ 2。31与32之间的角度为Θ 3。
[0034]在操作中，发射器102发射一个或多个雷达信号113，这可以包括主波束114和旁瓣116。从对象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]图2示出根据本公开的实施方式的双基地雷达发射器118的简化示意图。发射器118是在图1中示出的发射器102的实例。发射器118可以包括可操作地连接到信号发生器122 (诸如，天线、蝶形天线等)的发射器控制单元120。发射器控制单元120可以是或者包括被配置为控制发射器118的操作的一个或多个处理器、电路、模块等。例如，发射器控制单元120可以控制从信号发生器122发射的雷达信号。
[0036]发射器118可以发射脉冲雷达信号，其可以包括主波束114和旁瓣116。对于高脉冲重复频率(PRF)雷达，具有不同的PRF的多个相干处理间隔(CPI)可被用以使用中国余数定理或其他这种技术解疑距离。
[0037]在至少一个实施方式中，发射器102 (在图1中示出的)可以包括信号发生器122，其可以是缓慢转动的(例如，周期10秒)天线或蝶形天线。信号发