Уровень техники
Нижеследующее относится в целом к многоорбитальным спутниковым системам и, более конкретно, к мультистатическим радиолокаторам с синтезированной апертурой, применяющим сбор данных на низкой околоземной орбите. Радиолокатор с синтезированной апертурой можно применять для улучшения пространственного разрешения путем объединения сигналов, связанных с несколькими местоположениями радиолокационного осветителя или приемника. Использование радиолокатора с синтезированной апертурой включает в себя научный мониторинг или мониторинг окружающей среды, а также наблюдение за перемещением объектов, представляющих интерес для активов или военной разведки.
Сущность изобретения
Описанные методы относятся к усовершенствованным способам, системам, устройствам и аппаратам, поддерживающим мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, применяющий сбор данных на низкой околоземной орбите. В некоторых примерах спутник освещения может находиться на первой орбите, а несколько спутников сбора могут находиться на второй орбите. Спутник освещения может передавать сигналы освещения с формированием луча, такие как сигналы связи с формированием луча, в различные зоны покрытия лучом. Каждый из спутников сбора может принимать отражения сигналов освещения с формированием луча. Отраженные сигналы, принятые на спутниках сбора, могут обрабатываться с учетом матрицы формирования луча, применяемой для передачи сигналов освещения с формированием луча, для получения изображения географической области. В некоторых случаях сигналы освещения с формированием луча могут нести сигналы связи (например, модулированные данные), предназначенные для пользовательских терминалов в зонах покрытия. В некоторых случаях спутники сбора могут ретранслировать принятые сигналы для обработки посредством спутника освещения.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1А показана схема спутниковой системы, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, применяющий сбор данных на низкой околоземной орбите, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 1B проиллюстрирован антенный узел спутника, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 1C проиллюстрирован узел облучающей решетки антенного узла, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 2A-2B проиллюстрированы примеры характеристик антенны для антенного узла, имеющего узел облучающей решетки, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 3A и 3B проиллюстрирован пример формирования луча для формирования зон покрытия сфокусированным лучом над местной зоной покрытия диаграммы направленности антенны в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 4 проиллюстрирован пример системы обработки приема, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 5 проиллюстрирован пример диаграммы покрытия составного луча, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 6 показана схема системы, содержащей устройство, которое поддерживает методы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 7 показана последовательность операций процесса, которая поддерживает методы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 8 показана схема процессора мультистатического SAR, который поддерживает методы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, использующего сбор данных на низкой околоземной орбите, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 9 показана схема системы, содержащей устройство, которое поддерживает методы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 10 показана блок-схема, иллюстрирующая способ, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, использующий сбор данных на низкой околоземной орбите, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
Подробное описание изобретения
Система в соответствии с методами, описанными в данном документе, может поддерживать различные примеры мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, использующего сбор данных на низкой околоземной орбите. В некоторых случаях спутник связи можно использовать в качестве источника освещения для мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой. Спутник связи может, например, находиться на геостационарной орбите и может работать в режиме множественных сфокусированных лучей, передавая или принимая в соответствии с рядом относительно узких сфокусированных лучей, направленных в разные регионы земли. Спутниковая система, содержащая спутник освещения, может использовать формирование луча на борту спутника, наземное формирование луча или сквозное формирование луча.
Спутниковая система может содержать ряд спутников сбора, которые могут находиться на другой орбите (например, низкой околоземной орбите), чем спутник освещения. Сигналы освещения, передаваемые спутником освещения, могут отражаться от поверхности земли, включая объекты или другие элементы, и приниматься спутниками сбора в мультистатической конфигурации. Спутники сбора могут передавать информацию (например, цифровые образцы) от принятых сигналов на одну или более наземных станций (например, напрямую или через один или более других спутников, таких как спутник освещения). Апертура для отображения принятых сигналов может быть определена количеством спутников сбора, принимающих сигналы, отраженные в нескольких направлениях, включая пространственное отношение между спутниками сбора и относительное перемещение спутников сбора относительно освещенного региона и положения спутника освещения. Мультистатические данные из нескольких дискретизированных сигналов (например, представляющих несколько сигналов луча) от каждого из нескольких спутников сбора, представляющих отраженные сигналы в течение того же периода времени, могут быть использованы для определения геопространственной информации по апертуре, связанной с размерами положений спутников сбора. Мультистатическая апертура может быть объединена с синтезированной апертурой для каждого из источников освещения (например, когда спутники сбора пересекают свои орбитальные траектории). Изображения для региона (например, включая одну или более зон покрытия луча) могут быть получены из отраженных сигналов и информации луча (например, коэффициентов луча, сигналов луча).
В данном описании предложены различные примеры методов мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, использующего сбор данных на низкой околоземной орбите, и такие примеры не являются ограничением объема, применимости или конфигурации примеров, в соответствии с принципами, описанными в данном документе. Скорее в последующем описании специалистам в данной области техники будет предложено описание, позволяющее реализовать варианты реализации описанных в данном документе принципов. В функцию и расположение элементов могут быть внесены различные изменения.
Таким образом, в различных вариантах реализации изобретения в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе, могут быть опущены, заменены или добавлены различные процедуры или компоненты по мере необходимости. Например, следует понимать, что способы можно выполнять в порядке, отличном от описанного, и что различные этапы могут быть добавлены, опущены или объединены. Кроме того, аспекты и элементы, описанные в отношении определенных примеров, могут быть объединены в различных других примерах. Также следует понимать, что следующие системы, способы, устройства и программное обеспечение могут по отдельности или совместно представлять собой компоненты большей системы, при этом другие процедуры могут иметь приоритет над их применением или иным образом изменять их применение.
На фиг. 1 показана схема спутниковой системы 100, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, использующий сбор данных на низкой околоземной орбите, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Спутниковая система 100 может использовать ряд сетевых архитектур, включая космический сегмент 101 и наземный сегмент 102. Космический сегмент 101 может включать в себя один или более спутников 120. Наземный сегмент 102 может включать в себя один или более терминалов 130 узла доступа (например, шлюзовые терминалы, наземные станции), а также другие центральные центры обработки или устройства, такие как сетевые операционные центры (NOC) или командные центры спутниковых и шлюзовых терминалов (не показаны). В некоторых примерах наземный сегмент 102 может также включать в себя пользовательские терминалы 150, которым предоставляется услуга связи через спутник 120.
В различных примерах спутник 120 может быть выполнен с возможностью поддержки беспроводной связи между одним или более терминалами 130 узла доступа и/или различными пользовательскими терминалами 150, расположенными в зоне покрытия обслуживания, что в некоторых примерах может быть основной задачей или целью спутника 120. В некоторых примерах спутник 120 может быть развернут на геостационарной орбите (GEO), таким образом, что его орбитальное положение по отношению к наземным устройствам является относительно стационарным или стационарным в пределах операционного допуска или другого орбитального окна (например, в пределах орбитальной позиции). В других примерах спутник 120 может работать на любой соответствующей орбите (например, на низкой околоземной орбите (НОО), средней околоземной орбите (СОО) и т.д.).
Спутник 120 может использовать антенный узел 121, такой как узел фазированной антенной решетки (например, решетку прямого излучения (DRA)), антенну с отражателем с облучателем фазированной решетки (PAFR) или любой другой механизм, известный в данной области техники, для приема или передачи сигналов (например, услуги связи или вещания или услуги сбора данных). При поддержке услуги связи спутник 120 может принимать сигналы 175 прямого восходящего канала связи от терминалов 130 узла доступа и передавать сигналы 170 прямого нисходящего канала связи на один или более пользовательских терминалов 150. Спутник 120 также может принимать сигналы 171 обратного восходящего канала связи от одного или более пользовательских терминалов 150 и передавать сигналы 176 обратного нисходящего канала связи на один или более терминалов 130 узла доступа. Спутник 120 может использовать множество методов модуляции и кодирования передачи на физическом уровне для передачи сигналов между терминалами 130 узла доступа или пользовательскими терминалами 150 (например, адаптивное кодирование и модуляция (ACM)).
Антенный узел 121 может поддерживать связь или другой прием сигнала посредством одного или более сфокусированных лучей 125 с формированием луча, которые иначе могут называться лучами обслуживания, спутниковыми лучами или обозначаться любой другой подходящей терминологией. Сигналы могут проходить через антенный узел 121 в соответствии с пространственной диаграммой направленности электромагнитного излучения сфокусированных лучей 125. При поддержке услуги связи сфокусированный луч 125 может использовать одну несущую, например, одну частоту или непрерывный диапазон частот, которые также могут быть связаны с одной поляризацией. В некоторых примерах сфокусированный луч 125 может называться пользовательским сфокусированным лучом или пользовательским лучом. Например, пользовательский сфокусированный луч 125 может быть выполнен с возможностью поддержки одного или более сигналов 170 прямого нисходящего канала связи и/или одного или более сигналов 171 обратного восходящего канала связи между спутником 120 и пользовательскими терминалами 150. Связь между спутником 120 и терминалами 130 узла доступа может осуществляться через сфокусированные лучи узла доступа (не показаны), которые также могут называться лучами шлюза.
Сфокусированный луч 125 может поддерживать услугу связи между целевыми устройствами (например, пользовательскими терминалами 150 и/или терминалами 130 узла доступа) или прием другого сигнала в пределах зоны 126 покрытия сфокусированного луча. Зона 126 покрытия сфокусированного луча может быть определена зоной диаграммы направленности электромагнитного излучения соответствующего сфокусированного луча 125, проецируемой на землю или какую-либо другую опорную поверхность, имеющей мощность сигнала, отношение сигнал-шум (SNR), или отношение сигнал-помеха плюс шум (SINR) сфокусированного луча 125 выше порогового значения (например, абсолютного порогового значения или порогового значения относительно центра луча). Зона 126 покрытия сфокусированного луча может покрывать любую подходящую зону обслуживания (например, круглую, эллиптическую, шестиугольную, местную, региональную, национальную) и может поддерживать услугу связи с помощью любого количества целевых устройств, расположенных в зоне 126 покрытия сфокусированного луча. В различных примерах целевые устройства, такие как бортовые или подводные целевые устройства, могут быть расположены в пределах сфокусированного луча 125, но не расположены на опорной поверхности зоны 126 покрытия сфокусированного луча (например, опорной поверхности 160, которая может представлять собой земную поверхность, поверхность суши, поверхность водоема, такого как озеро или океан, или опорную поверхность на возвышении или высоте).
Формирование луча для канала связи можно выполнять путем регулирования фазы сигнала (или временной задержки), а иногда и амплитуды сигнала сигналов, передаваемых и/или принимаемых несколькими облучающими элементами одного или более антенных узлов 121 с перекрывающимися местными диаграммами направленности облучающих элементов. В некоторых примерах некоторые или все облучающие элементы могут быть расположены в виде решетки составляющих приемных и/или передающих облучающих элементов, которые взаимодействуют друг с другом для обеспечения различных примеров формирования луча на борту (OBBF), наземного формирования луча (GBBF), сквозного формирования луча или других типов формирования луча.
Спутник 120 может поддерживать несколько сфокусированных лучей 125 с формированием луча, покрывающих соответствующие зоны 126 покрытия сфокусированного луча, каждая из которых может перекрываться или не перекрываться с соседними зонами 126 покрытия сфокусированного луча. Например, спутник 120 может поддерживать зону покрытия обслуживания (например, региональную зону покрытия, национальную зону покрытия, полусферическую зону покрытия), сформированную комбинацией любого количества (например, десятков, сотен, тысяч) зон 126 покрытия сфокусированного луча. Спутник 120 может поддерживать услугу связи посредством одного или более диапазонов частот и любого количества их поддиапазонов. Например, спутник 120 может поддерживать работу в Ku-, K- или Ka-диапазонах, C-диапазоне, X-диапазоне, S-диапазоне, L-диапазоне и V-диапазоне Международного союза телекоммуникаций (ITU) и т.п.
В некоторых примерах зона покрытия обслуживания может быть определена как зона покрытия, из которой и/или в которую либо наземный источник передачи, либо наземный приемник может быть задействован в услуге связи (например, передавать и/или принимать сигналы, связанные с ней) посредством спутника 120 и может определяться множеством зон 126 покрытия сфокусированного луча. В некоторых системах зона покрытия обслуживания для каждого канала связи (например, зона покрытия прямого восходящего канала связи, зона покрытия прямого нисходящего канала связи, зона покрытия обратного восходящего канала связи и/или зона покрытия обратного нисходящего канала связи) может быть разной. В то время как зона покрытия обслуживания может быть активной только тогда, когда спутник 120 задействован в обслуживании (например, на орбите обслуживания), спутник 120 может иметь (например, может быть спроектирован или выполнен с возможностью иметь) собственную диаграмму направленности антенны, основанную на физических компонентах антенного узла 121 и их относительных положениях. Собственная диаграмма направленности антенны спутника 120 может относиться к распределению энергии относительно антенного узла 121 спутника (например, энергии, передаваемой антенным узлом 121 и/или принимаемой им).
В некоторых зонах покрытия обслуживания соседние зоны 126 покрытия сфокусированного луча могут иметь некоторую степень перекрытия. В некоторых примерах может быть использована многоцветная диаграмма (например, двух-, трех- или четырехцветная диаграмма повторного использования), при этом «цвет» относится к комбинации ортогональных ресурсов связи (например, частотных ресурсов, поляризации и т.д.). В примере четырехцветной диаграммы перекрывающимся зонам 126 покрытия сфокусированного луча может быть назначен один из четырех цветов, и каждому цвету может быть выделена уникальная комбинация частот (например, частотный диапазон или диапазоны, один или более каналов) и/или поляризация сигнала (например, правая круговая поляризация (RHCP), левая круговая поляризация (LHCP) и т.д.) или другие ортогональные ресурсы. Назначение разных цветов соответствующим зонам 126 покрытия сфокусированного луча, которые имеют перекрывающиеся регионы, может уменьшить или устранить интерференцию между сфокусированными лучами 125, связанными с этими перекрывающимися зонами 126 покрытия сфокусированного луча (например, путем планирования передач, которые соответствуют соответствующим сфокусированным лучам согласно соответствующим цветам, путем фильтрации передач, которые соответствуют соответствующим сфокусированным лучам согласно соответствующим цветам). Соответственно, эти комбинации частоты и поляризации антенны можно повторно использовать в повторяющейся неперекрывающейся «четырехцветной» диаграмме повторного использования. В некоторых примерах услуга связи может предоставляться с использованием большего или меньшего количества цветов. В дополнительном или альтернативном варианте можно применять совместное использование времени среди сфокусированных лучей 125 и/или других методов подавления интерференции. Например, сфокусированные лучи 125 могут одновременно использовать одинаковые ресурсы (одинаковую поляризацию и частотный диапазон) с подавлением интерференции с использованием методов подавления, таких как ACM, отмены интерференции, пространственно-временного кодирования и т.п.
В некоторых примерах спутник 120 может быть сконфигурирован как спутник в виде изогнутой трубы. В конфигурации изогнутой трубы спутник 120 может выполнять преобразование частоты и поляризации принимаемых несущих сигналов перед повторной передачей сигналов к пункту их назначения. В некоторых примерах спутник 120 может поддерживать архитектуру необработанной изогнутой трубы с фазированными антенными решетками, используемыми для создания относительно небольших сфокусированных лучей 125 (например, посредством GBBF). Спутник 120 может поддерживать K общих путей, каждый из которых может быть выделен как прямой путь или обратный путь в любой момент времени. Относительно большие рефлекторы могут освещаться фазированной решеткой облучающих элементов антенны, что позволяет создавать различные диаграммы направленности сфокусированных лучей 125 в пределах ограничений, определяемых размером отражателя, а также количеством и размещением облучающих элементов антенны. Отражатели с облучателем фазированной решетки можно использовать как для приема сигналов восходящего канала связи, так и для передачи сигналов нисходящего канала связи, или обоих.
Спутник 120 может работать в режиме множественных сфокусированных лучей, передавая или принимая в соответствии с рядом относительно узких сфокусированных лучей 125, направленных в разные регионы земли. Это может обеспечить разделение пользовательских терминалов 150 на различные узкие сфокусированные лучи 125 или иную поддержку пространственного разделения передаваемых или принимаемых сигналов. В некоторых примерах сети формирования луча (BFN), связанные с фазированными решетками приема (Rx) или передачи (Tx), могут быть динамическими, обеспечивая перемещение местоположений сфокусированных лучей 125 Tx (например, сфокусированных лучей 125 нисходящего канала связи) и сфокусированных лучей 125 Rx (например, сфокусированных лучей 125 восходящего канала связи).
Пользовательские терминалы 150 могут включать в себя различные устройства, выполненные с возможностью передачи сигналов с помощью спутника 120, что может включать в себя стационарные терминалы (например, наземные стационарные терминалы) или мобильные терминалы, такие как терминалы на лодках, летательных аппаратах, наземных транспортных средствах и т.п. Пользовательский терминал 150 может передавать данные и информацию через спутник 120, что может включать в себя связь через терминал 130 узла доступа с устройством назначения, таким как сетевое устройство 141, или какое-либо другим устройством или распределенным сервером, связанным с сетью 140. Пользовательский терминал 150 может передавать сигналы в соответствии с различными методами модуляции и кодирования передачи на физическом уровне, включая, например, те, которые определены следующими стандартами: Цифровое видеовещание — спутник — второе поколение (DVB-S2), Всемирная совместимость для микроволнового доступа (WiMAX), протокол сотовой связи, такой как протокол Долговременного развития (LTE) или протокол пятого поколения (5G), или стандарты Спецификации интерфейса передачи данных по кабелю (DOCSIS).
Терминал 130 узла доступа может передавать сигналы 175 прямого восходящего канала связи на спутник 120 и принимать от него сигналы 176 обратного нисходящего канала связи. Терминалы 130 узла доступа могут также называться наземными станциями, шлюзами, шлюзовыми терминалами или концентраторами. Антенная система 131 терминала узла доступа может быть двусторонней и может быть спроектирована с достаточной мощностью передачи и чувствительностью приема для надежной связи со спутником 120. В некоторых примерах терминалы 130 узла доступа могут содержать параболический отражатель с высокой направленностью в направлении спутника 120 и низкой направленностью в других направлениях. Терминалы 130 узла доступа могут содержать множество альтернативных конфигураций и включать в себя рабочие характеристики, такие как высокая изоляция между ортогональными поляризациями, высокая эффективность в рабочих диапазонах частот, низкий уровень шума и т.п.
При поддержке услуги связи терминал 130 узла доступа может планировать трафик к пользовательским терминалам 150. В альтернативном варианте такое планирование может выполняться в других частях спутниковой системы 100 (например, в одном или более сетевых устройствах 141, которые могут включать в себя NOC и/или шлюзовой командный центр). Хотя на фиг. 1 показан один терминал 130 узла доступа, примеры в соответствии с настоящим изобретением могут быть реализованы в системах связи, имеющих множество терминалов 130 узлов доступа, каждый из которых может быть соединен другими и/или с одной или более сетями 140 или сетевыми устройствами 141.
Спутник 120 может осуществлять связь с терминалом 130 узла доступа путем передачи сигналов 176 обратного нисходящего канала связи и/или приема сигналов 175 прямого восходящего канала связи посредством одного или более сфокусированных лучей узла доступа. Каждый из сфокусированных лучей узла доступа может быть связан с отдельным обратным каналом антенного узла 121 (например, GBBF) или каждый сфокусированный луч узла доступа может быть связан с несколькими каналами антенного узла 121 (например, OBBF или сквозное формирование луча).
Терминал 130 узла доступа может обеспечивать интерфейс между сетью 140 и спутником 120 и, в некоторых примерах, может быть выполнен с возможностью приема данных и информации, направляемых между сетью 140 и одним или более пользовательскими терминалами 150. Терминал 130 узла доступа может форматировать данные и информацию для доставки на соответствующие пользовательские терминалы 150. Аналогичным образом, терминал 130 узла доступа может быть выполнен с возможностью приема сигналов от спутника 120 (например, происходящих от одного или более пользовательских терминалов 150 и направленных в пункт назначения, доступный через сеть 140). Терминал 130 узла доступа также может форматировать принятые сигналы для передачи по сети 140.
Сеть (-и) 140 может (-гут) представлять собой сеть любого типа и может (-гут) включать в себя, например, Интернет, сеть интернет-протокола (IP), интрасеть, глобальную сеть (WAN), городскую сеть (MAN), локальную сеть (LAN), виртуальную частную сеть (VPN), виртуальную LAN (VLAN), оптоволоконную сеть, гибридную волоконно-коаксиальную сеть, кабельную сеть, коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN), коммутируемую сеть передачи данных общего пользования (PSDN), наземную мобильную сеть общего пользования и/или сеть любого другого типа, поддерживающую связь между устройствами, как описано в данном документе. Сеть (-и) 140 может (-гут) включать в себя как проводные, так и беспроводные соединения, а также оптические каналы. Сеть (-и) 140 может (-гут) соединять терминал 130 узла доступа с другими терминалами узла доступа, которые могут иметь связь с тем же самым спутником 120 или с другими спутниками 120 или другими транспортными средствами.
Одно или более сетевых устройств 141 могут быть связаны с терминалами 130 узла доступа и могут управлять аспектами спутниковой системы 100. В различных примерах сетевое устройство 141 может быть совместно расположено или иным образом расположено рядом с терминалами 130 узла доступа или может представлять собой удаленную установку, которая связывается с терминалами 130 узла доступа и/или сетью (-ями) 140 через канал (-ы) проводной и/или беспроводной связи. Сетевые устройства 141 могут включать в себя процессор 135 формирования луча, который может выполнять аспекты, связанные с созданием коэффициентов для формирования луча (например, для OBBF, GBBF, сквозного формирования луча) и применением коэффициентов (например, для GBBF или сквозного формирования луча). Например, процессор 135 формирования луча может создавать коэффициенты, подлежащие применению к сигналам луча, и может применять коэффициенты к сигналам луча для получения сигналов узлов доступа, подлежащих передаче от одного или более терминалов 130 узла доступа, и может предоставлять сигналы узла доступа одному или более терминалам 130 узла доступа для передачи.
Спутник 120 можно использовать в качестве источника освещения для мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой. Спутниковая система 100 также может включать в себя один или более спутников 122 сбора, которые находятся на другой орбите, чем спутник 120. Например, спутник 120 освещения может представлять собой спутник GEO, в то время как спутники 122 сбора могут представлять собой спутники НОО или СОО. Сигналы освещения, передаваемые спутником 120 (например, сигналы 170 прямого нисходящего канала связи), могут отражаться от поверхности 160 или объектов 155 и приниматься спутниками 122 сбора в мультистатической конфигурации. То есть один и тот же сигнал освещения (например, сигналы 170 прямого нисходящего канала связи) может отражаться и приниматься под разными углами спутниками сбора в разных орбитальных позициях, которые имеют одновременные поля обзора, которые включают в себя одну или более зон 126 покрытия сфокусированного луча. Таким образом, в каждой точке пространства и времени каждый из спутников 122 сбора может производить выборку одного и того же сигнала, отраженного в разных направлениях. Кроме того, спутники 122 сбора могут производить выборку сигнала в течение нескольких моментов времени. Например, когда спутники 122 сбора пересекают свою орбитальную траекторию, они могут произвести несколько выборок сигналов (например, сигналов 170 прямого нисходящего канала связи), отраженных от данной зоны 126 покрытия сфокусированного луча. Таким образом, апертура для отображения принятых сигналов может быть определена количеством спутников 122 сбора, выполняющих выборки сигнала, отраженного в нескольких направлениях, включая пространственное отношение между спутниками 122 сбора и относительное перемещение спутников 122 сбора относительно освещенного региона (например, данной зоны 126 покрытия сфокусированного луча) и спутника 120 освещения.
В некоторых случаях спутники 122 сбора могут передавать информацию (например, цифровые выборки) из принятых сигналов на одну или более наземных станций. Например, спутники 122 сбора могут передавать информацию посредством спутника 120 на один или более терминалов 130 узла доступа. В некоторых случаях спутники 122 сбора могут передавать информацию по каналу 172 связи, связанному с услугой связи, предоставляемой спутником 120. В некоторых случаях сигналы, передаваемые спутниками 122 сбора по каналу 172 связи, могут использоваться спутником 120 или терминалами 130 узла доступа для определения положения спутников 122 сбора. Например, канал 172 связи может быть синхронизирован со спутником 120 или включать в себя информацию о временных метках, а положение спутников 122 сбора может быть определено на основе информации синхронизации. В некоторых случаях положение может быть определено на основе информации синхронизации и известной орбиты спутников 122 сбора.
В некоторых примерах спутниковая система 100 может включать в себя более одного спутника для освещения. Например, спутниковая система 100 может включать в себя несколько спутников GEO, каждый из которых передает сфокусированные лучи 125, причем некоторые сфокусированные лучи от каждого из нескольких спутников GEO по меньшей мере частично перекрываются. Несколько спутников GEO, освещающих одну и ту же зону, могут обеспечивать дополнительную точность посредством временного и пространственного разнесения. Например, первый сигнал освещения может передаваться от первого спутника GEO и собираться каждым из нескольких спутников сбора LEO, а второй сигнал освещения может передаваться от второго спутника GEO и собираться каждым из нескольких спутников сбора LEO. Таким образом, интерферометрию по пересекающемуся курсу можно использовать для повышения точности определения дальности и азимута за счет длинной базовой триангуляции, обеспечиваемой несколькими спутниками освещения и сбора. Большая эффективная апертура может обеспечить более высокую точность, чем синтезированная апертура, и, кроме того, может быть объединена с синтезированной апертурой для каждого из источников освещения (например, когда спутники сбора пересекают свои орбитальные траектории). Несколько источников освещения также могут увеличивать эффективное поперечное сечение рассеиваемой цели благодаря одновременному приему нескольких сигналов под разными углами.
Использование спутника 120 GEO для освещения может обеспечивать и другие преимущества. Например, большую мощность (например, киловатт или более) можно использовать для передачи сигналов освещения радиолокатора с синтезированной апертурой. Это может ограничивать рабочий цикл спутника LEO для передачи короткими сериями или долей его орбитального периода. Напротив, спутники связи GEO в целом намного крупнее и предназначены для непрерывной работы. Таким образом, спутники 122 сбора LEO, которые не передают сигналы освещения, могут быть проще и экономичнее в производстве.
В некоторых случаях спутник освещения (например, спутник 120 GEO) может передавать опорный сигнал (например, маяковый сигнал), используемый для определения частоты, фазы или времени поступления сигналов, принимаемых спутниками 122 сбора. Например, спутник 120 GEO может передавать маяковый сигнал 180 через широкую зону, включая зону обслуживания, имеющую зоны 126 покрытия луча, и спутники 122 сбора. В некоторых случаях спутники 122 сбора могут использовать маяковый сигнал 180 для определения частоты, фазы или времени поступления отраженных сигналов 128 луча. В дополнительном или альтернативном варианте спутники 122 сбора могут принимать сигналы 170 прямого нисходящего канала связи (например, непосредственно перед отражением) и использовать сигналы 170 прямого нисходящего канала связи как опорные для определения частоты, фазы или времени поступления отраженных сигналов 128 луча.
В некоторых случаях сигналы 170 луча могут быть модулированы, чтобы включать в себя опорную информацию о синхронизации и фазе. Например, сигналы 170 луча могут включать в себя временные метки в каждый из нескольких периодов синхронизации. В дополнительном или альтернативном варианте сигналы 170 луча могут содержать опорную информацию о фазе, такую как опорные символы фазы, которые могут использоваться спутниками 122 сбора для согласования опорной информации о фазе в маяковом сигнале для предоставления информации о фазе в отраженных сигналах.
В некоторых случаях спутники 122 сбора могут производить дискретизацию отраженных сигналов и отправлять дискретизированные сигналы на процессор 145 мультистатического SAR для обработки. Спутники 122 сбора могут передавать дискретизированные сигналы через спутник 120 GEO на один или более терминалов 130 узла доступа, которые могут передавать дискретизированные сигналы на сетевые устройства 141. Например, спутник 122-а сбора может передавать дискретизированные сигналы по обратному восходящему каналу связи канала 172-а связи, а спутник 122-b сбора может передавать дискретизированные сигналы по обратному восходящему каналу связи канала 172-b связи. В некоторых случаях спутник 120 может представлять собой сквозной ретранслятор, и, таким образом, каждый из нескольких терминалов 130 узла доступа может принимать составной сигнал из дискретизированных сигналов через соответствующие подмножества путей передачи/приема спутника 120 GEO. Процессор 135 формирования луча может объединять составные сигналы, принятые на нескольких терминалах 130 узла доступа (например, в соответствии с обратной матрицей формирования луча), для получения дискретизированных сигналов от спутника сбора. Процессор 135 формирования луча может отправлять дискретизированные сигналы на процессор 145 мультистатического SAR для обработки.
Процессор 145 мультистатического SAR может принимать дискретизированные сигналы от каждого из одного или более спутников 122 сбора в течение данного периода времени и использовать встроенную информацию о синхронизации и фазе (например, в комбинации с информацией о фазе от спутника сбора, определенной на основе маякового сигнала) и известную информацию о сигнале луча, чтобы определить геопространственную информацию для каждого отраженного сигнала луча. Процессор 145 мультистатического SAR может синтезировать мультистатические данные из нескольких дискретизированных сигналов (например, представляющих несколько сигналов луча) от каждого из нескольких спутников сбора, представляющих отраженные сигналы в течение одного и того же периода времени, для определения геопространственной информации по апертуре, связанной с размерами положений спутников сбора. В некоторых примерах процессор 145 мультистатического SAR может объединять информацию от нескольких спутников сбора, нескольких сигналов лучей и по периодам времени для получения мультистатической и синтезированной апертуры для повышения разрешения и точности. Хотя процессор 145 мультистатического SAR показан как отдельный, он может быть включен или совместно расположен с сетевыми устройствами 141.
На фиг. 2A проиллюстрирован антенный узел 121 спутника 120, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, использующий сбор данных на низкой околоземной орбите, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Как показано на фиг. 2А, антенный узел 121 может содержать узел 127 облучающей решетки и отражатель 122, форма которого позволяет имеет фокальную область 123, где электромагнитные сигналы (например, входящие электромагнитные сигналы 280) концентрируются при приеме от удаленного источника. Аналогичным образом, сигнал, излучаемый узлом 127 облучающей решетки, расположенным в фокальной области 123, будет отражаться отражателем 122 в уходящую плоскую волну (например, уходящие электромагнитные сигналы 280). Узел 127 облучающей решетки и отражатель 122 могут быть связаны с собственной диаграммой направленности антенны, сформированной комбинацией собственных диаграмм направленности облучающих элементов для каждого из множества облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки.
Спутник 120 может работать в соответствии с собственной диаграммой направленности антенны антенного узла 121, когда спутник 120 находится на орбите обслуживания, как описано в данном документе. Собственная диаграмма направленности антенны может быть основана по меньшей мере частично на диаграмме направленности облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки, относительном положении (например, расстоянии 129 фокусного смещения или его отсутствии в сфокусированном положении) узла 127 облучающей решетки по отношению к отражателю 122 и т.д. Собственная диаграмма направленности антенны может быть связана с зоной покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Антенные узлы 121, описанные в данном документе, могут быть выполнены с возможностью поддержки конкретной зоны покрытия обслуживания с собственной зоной покрытия диаграммы направленности антенны антенного узла 121, а различные конструктивные характеристики могут быть определены вычислительным путем (например, путем анализа или моделирования) и/или измерены экспериментально (например, в испытательном диапазоне антенны или при фактическом использовании).
Как показано на фиг. 2A, узел 127 облучающей решетки антенного узла 121 расположен между отражателем 122 и фокальной областью 123 отражателя 122. В частности, узел 127 облучающей решетки расположен на расстоянии 129 фокусного смещения от фокальной области 123. Соответственно, узел 127 облучающей решетки антенного узла 121 может быть расположен в расфокусированном положении по отношению к отражателю 122. Хотя на фиг. 2А он проиллюстрирован как узел 127 облучающей решетки прямого смещения, можно использовать передний узел 127 облучающей решетки, а также другие типы конфигураций, включая использование вторичного отражателя (например, антенны Кассегрена и т.д.), или конфигурацию без отражателя 122 (например, DRA).
На фиг. 2B проиллюстрирован узел 127 облучающей решетки антенного узла 121, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, использующий сбор данных на низкой околоземной орбите, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Как показано на фиг. 2B, узел 127 облучающей решетки может иметь несколько облучающих элементов 128 для передачи сигналов (например, сигналов, связанных с услугой связи, сигналов, связанных с конфигурацией или управлением спутника 120, принятых сигналов сбора данных или расположения датчиков).
Используемый в данном документе облучающий элемент 128 может относиться к приемному элементу антенны, передающему элементу антенны или элементу антенны, выполненному с возможностью поддержки как передачи, так и приема (например, элементу приемопередатчика). Приемный элемент антенны может включать в себя физический преобразователь (например, радиочастотный (РЧ) преобразователь), который преобразует электромагнитный сигнал в электрический сигнал, а передающий элемент антенны может включать в себя физический преобразователь, который излучает электромагнитный сигнал при возбуждении электрическим сигналом. В некоторых случаях для передачи и приема можно использовать один и тот же физический преобразователь.
Каждый из облучающих элементов 128 может включать в себя, например, рупорный облучатель, преобразователь поляризации (например, поляризованный рупорный облучатель с перегородкой, который может функционировать как два объединенных элемента с разными поляризациями), многопортовый многодиапазонный рупорный облучатель (например, двухдиапазонный 20 ГГц/30 ГГц с двойной поляризацией (LHCP/RHCP), щелевой резонатор, инвертированный F, щелевой волновод, устройство Вивальди, спиральную, петлевую, патч-антенну или любую другую конфигурацию элемента антенны или комбинацию взаимосвязанных подэлементов. Каждый из облучающих элементов 128 может также включать в себя преобразователь РЧ-сигнала или быть иным образом соединенным с ним, малошумящий усилитель (МШУ) или усилитель мощности (УМ), а также может быть соединен с ретрансляторами в спутнике 120, которые могут выполнять другую обработку сигналов, такую как преобразование частоты, обработка формирования луча и т.п.
Отражатель 122 может быть выполнен с возможностью отражения сигналов между узлом 127 облучающей решетки и одним или более целевыми устройствами (например, пользовательскими терминалами 150, терминалами 130 узлов доступа) или объектами (например, элементами местности, транспортными средствами, зданиями, воздушными объектами). Каждый облучающий элемент 128 узла 127 облучающей решетки может быть связан с соответствующей собственной диаграммой направленности облучающих элементов, которая может быть связан с проецируемой областью покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов (например, проецируемой на земную поверхность, плоскость или объем после отражения от отражателя 122). Совокупность зон покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов для антенны с несколькими облучателями может называться собственной диаграммой направленности антенны. Узел 127 облучающей решетки может содержать любое количество облучающих элементов 128 (например, десятки, сотни, тысячи и т.д.), которые могут находиться в любом подходящем расположении (например, в виде линейной решетки, дугообразной решетки, плоской решетки, сотовой решетки, многогранной решетки, сферической решетки, эллипсоидальной решетки или их комбинаций). Облучающие элементы 128 могут иметь порты или апертуры различных форм, таких как круглая, эллиптическая, квадратная, прямоугольная, шестиугольная и другие.
На фиг. 3А, 3B, 4A и 4B проиллюстрированы примеры характеристик антенны для антенного узла 121-a, имеющего узел 127-a облучающей решетки, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, использующий сбор данных на низкой околоземной орбите, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Антенный узел 121-а может работать в условиях, при которых принятые передачи из данного местоположения распределяются по множеству облучающих элементов 128-а, или распределяется передаваемая мощность от облучающего элемента 128-а по относительно большой площади или в обоих условиях.
На фиг. 3A показана схема 201 собственной диаграммы 210-а направленности облучающих элементов, связанных с облучающими элементами 128-а узла 127-а облучающей решетки. В частности, на схеме 201 проиллюстрированы собственные диаграммы 210-a-1, 210-a-2 и 210-a-3 направленности облучающих элементов, связанные с облучающими элементами 128-a-1, 128-a-2 и 128-a-3 соответственно. Собственные диаграммы 210-a направленности облучающих элементов могут представлять пространственную диаграмму направленности излучения, связанную с каждым из соответствующих облучающих элементов 128. Например, когда облучающий элемент 128-a-2 находится в режиме передачи, передаваемые электромагнитные сигналы могут отражаться от отражателя 122-a и распространяться в преимущественно конической собственной диаграмме 210-a-2 направленности облучающих элементов (хотя возможны и другие формы в зависимости от характеристик облучающего элемента 128 и/или отражателя 122). Хотя для антенного узла 121-a показаны три собственных диаграммы 210-a направленности облучающих элементов, каждый из облучающих элементов 128 антенного узла 121 связан с соответствующей собственной диаграмме 210 направленности облучающих элементов. Совокупность собственных диаграмм 210-а направленности облучающих элементов, связанных с антенным узлом 121-а (например, собственных диаграмм 210-а-1, 210-а-2, 210-а-2 направленности облучающих элементов и других собственных диаграмм 210-a направленности облучающих элементов, которые не проиллюстрированы), может называться собственной диаграммой 220-a направленности антенны.
Каждый из облучающих элементов 128-a также может быть связан с зоной 211-a покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов (например, зонами 211-a-1, 211-a-2 и 211-a-3 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, связанными с облучающими элементами 128-a-1, 128-a-2 и 128-a-3 соответственно), представляющей проекцию собственных диаграмм 210-a направленности облучающих элементов на опорную поверхность (например, земную или водную поверхность, опорную поверхность на возвышении или какую-либо другую опорную плоскость или поверхность). Зона 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов может представлять собой зону, в которой различные устройства (например, терминалы 130 узла доступа и/или пользовательские терминалы 150) могут принимать сигналы, переданные соответствующим облучающим элементом 128. В дополнительном или альтернативном варианте зона 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов может представлять собой зону, в которой передачи от различных устройств могут приниматься соответствующим облучающим элементом 128. Например, устройство, расположенное в представляющей интерес зоне 230-а, расположенной в пределах зон 211-а-1, 211-а-2 и 211-а-3 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, может принимать сигналы, передаваемые облучающими элементами 128-а-1, 128-а-2 и 128-а-3, и может иметь передачи, принимаемые облучающими элементами 128-а-1, 128-а-2 и 128-3-а. Комбинация зон 211-a покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, связанных с антенным узлом 121-a (например, зон 211-a-1, 211-a-2, 211-a-2 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов и других зон 211-a покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, которые не проиллюстрированы), может называться зоной 221-a покрытия собственной диаграммы направленности антенны.
Узел 127-а облучающей решетки может работать в расфокусированном положении по отношению к отражателю 122-а таким образом, что собственные диаграммы 210-а направленности облучающих элементов и, таким образом, зоны 211-а покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов по существу перекрываются. Следовательно, каждое положение в зоне 221-a покрытия собственной диаграммы направленности антенны может быть связано с множеством облучающих элементов 128 таким образом, что для передач в представляющую интерес точку или приемов из представляющей интерес точки может использоваться множество облучающих элементов 128. Следует понимать, что схема 201 изображена не в масштабе и что каждая из зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающего элемента обычно намного больше, чем отражатель 122-а.
На фиг. 3B показана схема 202, иллюстрирующая прием сигнала антенным узлом 121-а для передач 240-а из представляющей интерес точки 230-а. Передачи 240-а из представляющей интерес точки 230-а могут освещать весь отражатель 122-а или некоторую часть отражателя 122-а, а затем фокусироваться и направляться к узлу 127-а облучающей решетки в соответствии с формой отражателя 122-а и углом падения передачи 240 на отражателе 122-а. Узел 127-а облучающей решетки может работать в расфокусированном положении по отношению к отражателю 122-а таким образом, что передача 240-а может быть сфокусирована на множестве облучающих элементов 128 (например, облучающих элементах 128-а-1, 128-a-2 и 128-a-3, связанных с зонами 211-a-1, 211-a-2 и 211-a-3 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, каждая из которых содержит представляющую интерес точку 230-b).
На фиг. 4A показана схема 203 профилей 250-а усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов, связанных с тремя облучающими элементами 128-а узла 127-а облучающей решетки, по отношению к углам, измеренным от нулевого угла 235-а смещения. Например, профили 250-a-1, 250-a-2 и 250-a-3 усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов могут быть связаны с облучающими элементами 128-a-1, 128-a-2 и 128-a-3 соответственно и, следовательно, могут представлять профили усиления собственных диаграмм 210-a-1, 210-a-2 и 210-a-3 направленности облучающих элементов. Как показано на схеме 203, усиление каждого профиля 250 усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов может затухать под углами, смещенными в любом направлении от пикового усиления. На схеме 203 уровень 255-а контура луча может представлять требуемый уровень усиления (например, для обеспечения требуемой скорости передачи информации) для поддержки услуги связи или другой услуги приема или передачи посредством антенного узла 121-а, который, следовательно, может быть использован для определения границы соответствующих зон 211-a покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов (например, зон 211-a-1, 211-a-2 и 211-a-3 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов). Уровень 255-а контура луча может представлять, например, затухание на -1 дБ, -2 дБ или -3 дБ от пикового усиления или может определяться абсолютной мощностью сигнала, уровнем SNR или уровнем SINR. Хотя показаны три профиля 250-а усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов, другие профили 250-а усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов могут быть связаны с другими облучающими элементами 128-а.
Как показано на схеме 203, каждый из профилей 250-а усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов может пересекаться с другим профилем 250-а усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов на существенной части профиля усиления над уровнем 255-а контура луча. Соответственно, на схеме 203 проиллюстрировано расположение профилей 250 усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов, где несколько облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки могут поддерживать передачу сигнала под определенным углом (например, в определенном направлении собственной диаграммы 220-a направленности антенны). В некоторых примерах это состояние может упоминаться как наличие облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки или зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, имеющих высокую степень перекрытия.
На фиг. 4B показана схема 204, иллюстрирующая двухмерную решетку идеализированных зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов нескольких облучающих элементов 128 узла 127-a облучающей решетки (например, включая облучающие элементы 128-a-1, 128-a-2 и 128-а-3). Зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов могут быть проиллюстрированы по отношению к опорной поверхности (например, плоскости на расстоянии от спутника связи, плоскости на некотором расстоянии от земли, сферической поверхности на некоторой высоте, земной поверхности и т.д.) и могут дополнительно включать в себя объем, смежный с опорной поверхностью (например, по существу конический объем между опорной поверхностью и спутником связи, объем ниже опорной поверхности и т.д.). Несколько зон 211-а покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов могут совместно образовывать зону 221-а покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Хотя проиллюстрировано восемь зон 211-а покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, узел 127 облучающей решетки может иметь любое количество облучающих элементов 128 (например, меньше восьми или более восьми), каждый из которых связан с зоной 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов.
Границы каждой зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов могут соответствовать соответствующей собственной диаграмме 210 направленности облучающих элементов на уровне 255-a контура луча, а пиковое усиление каждой зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов может иметь местоположение, обозначенное «x» (например, номинальное выравнивание, или ось соответствующей собственной диаграммы 210 направленности облучающих элементов, или зона 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов). Зоны 211a-1, 211-a-2 и 211-a-3 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов могут соответствовать проекциям собственных диаграмм направленности облучающих элементов, связанных с профилями 250-a-1, 250-a-2 и 250-a-3 усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов соответственно, причем на схеме 203 проиллюстрированы профили 250 усиления собственной диаграммы направленности облучающих элементов вдоль плоскости сечения 260-a схемы 204.
Зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов упоминаются в данном документе как идеализированные, поскольку для простоты зоны покрытия показаны круглыми. Однако в различных примерах зона 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов может иметь некоторую форму, отличную от круга (например, эллипс, шестиугольник, прямоугольник и т.д.). Таким образом, зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов в виде тайлов могут иметь большее перекрытие друг с другом (например, в некоторых случаях могут перекрываться более трех зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов), чем показано на схеме 204.
На схеме 204, которая может представлять состояние, в котором узел 127-а облучающей решетки находится в расфокусированном положении по отношению к отражателю 122-а, существенная часть (например, большая часть) каждой зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов перекрывается с соседней зоной 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов. Местоположения в пределах зоны покрытия обслуживания (например, общая зона покрытия множества сфокусированных лучей антенного узла 121) могут находиться в пределах зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов двух или более облучающих элементов 128. Например, антенный узел 121-а может быть сконфигурирован таким образом, чтобы максимально увеличить площадь, в которой перекрываются более двух зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов. В некоторых примерах это состояние может также упоминаться как наличие облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки или зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, имеющих высокую степень перекрытия. Хотя проиллюстрированы восемь зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, узел 127 облучающей решетки может иметь любое количество облучающих элементов 128, связанных с зонами 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов подобным образом.
В некоторых случаях один антенный узел 121 может быть использован для передачи и приема сигналов между пользовательскими терминалами 150 или терминалами 130 узла доступа. В других примерах спутник 120 может содержать отдельные антенные узлы 121 для приема сигналов и передачи сигналов. Узел 121 приемной антенны спутника 120 может быть направлен на ту же или аналогичную зону покрытия обслуживания, что и узел 121 передающей антенны спутника 120. Таким образом, некоторые зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов для антенных облучающих элементов 128, выполненных с возможностью приема, могут естественным образом соответствовать зонам 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов для облучающих элементов 128, выполненных с возможностью передачи. В этих случаях приемные облучающие элементы 128 могут быть сопоставлены способом, аналогичным их соответствующим передающим облучающим элементам 128 (например, с аналогичными диаграммами направленности решетки различных узлов 127 облучающей решетки, с аналогичной проводкой и/или схемными соединениями с аппаратными средствами обработки сигналов, аналогичными конфигурациями и/или алгоритмами программного обеспечения и т.д.), что приводит к аналогичным путям прохождения сигнала и обработке для передачи и приема зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов. Однако, в некоторых случаях может быть выгодно сопоставлять приемные облучающие элементы 128 и передающие облучающие элементы 128 разными способами.
Множество собственных диаграмм 210 направленности облучающих элементов с высокой степенью перекрытия могут быть объединены посредством формирования луча для обеспечения одного или более сфокусированных лучей 125. Формирование луча для сфокусированного луча 125 может быть выполнено путем регулирования фазы сигнала или временной задержки и/или амплитуды сигналов для сигналов, передаваемых и/или принимаемых несколькими облучающими элементами 128 одного или более узлов 127 облучающей решетки, имеющих перекрывающиеся зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов. Такое регулирование фазы и/или амплитуды может упоминаться как применение весовых значений луча (например, коэффициентов формирования луча) к сигналам облучающих элементов. Для передач (например, от передающих облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки) относительные фазы, а иногда и амплитуды сигналов, подлежащих передаче, регулируются таким образом, что энергия, передаваемая облучающими элементами 128, будет конструктивно накладываться в требуемом местоположении (например, в местоположении зоны 126 покрытия сфокусированного луча). Для приема (например, посредством приемных облучающих элементов 128 узла 127 облучающей решетки и т.д.) относительные фазы, а иногда и амплитуды принятых сигналов регулируются (например, путем применения одинаковых или разных весовых значений луча) таким образом, что энергия, принятая из требуемого местоположения (например, в местоположении зоны 126 покрытия сфокусированного луча) облучающими элементами 128, будет конструктивно накладываться на данную зону 126 покрытия сфокусированного луча.
Термин «формирование луча» может использоваться для обозначения применения весовых значений луча для передачи, приема или обоих. Вычисление весовых значений или коэффициентов луча может включать в себя прямое или косвенное обнаружение характеристик канала связи. Процессы вычисления весового значения луча и применения весового значения луча могут выполняться в одних и тех же или разных компонентах системы. Адаптивные формирователи луча могут включать в себя функциональную возможность, которая поддерживает динамическое вычисление весовых значений или коэффициентов луча.
Сфокусированные лучи 125 можно направлять, выборочно формировать и/или иным образом реконфигурировать путем применения различных весовых значений луча. Например, количество активных собственных диаграмм 210 направленности облучающих элементов или зон 126 покрытия сфокусированных лучей, размер формы сфокусированных лучей 125, относительное усиление собственных диаграмм 210 направленности облучающих элементов и/или сфокусированных лучей 125 и другие параметры могут варьироваться в зависимости от времени. Антенные узлы 121 могут применять формирование луча для формирования относительно узких сфокусированных лучей 125 и могут формировать сфокусированные лучи 125 с улучшенными характеристиками усиления. Узкие сфокусированные лучи 125 могут позволять отличать сигналы, передаваемые одним лучом, от сигналов, передаваемых другими сфокусированными лучами 125, чтобы, например, избегать интерференции между переданными или принятыми сигналами или определять пространственное разделение принятых сигналов.
В некоторых примерах узкие сфокусированные лучи 125 могут позволить повторно использовать частоту и поляризацию в большей степени, чем при формировании больших сфокусированных лучей 125. Например, сфокусированные лучи 125, которые являются узко сформированными, могут поддерживать передачу сигналов посредством несмежных зон 126 покрытия сфокусированных лучей, которые не перекрываются, в то время как перекрывающиеся сфокусированные лучи 125 могут быть выполнены ортогональными по частоте, поляризации или времени. В некоторых примерах более обширное повторное использование за счет использования меньших сфокусированных лучей 125 может увеличить количество передаваемых и/или принимаемых данных. В дополнительном или альтернативном варианте формирование луча можно использовать для обеспечения более резкого снижения усиления на краю луча, что может обеспечить более высокое усиление луча на большей части сфокусированного луча 125. Таким образом, методы формирования луча могут обеспечивать повторное использование более высокой частоты и/или большую пропускную способность системы для данной величины полосы пропускания системы.
Некоторые спутники 120 могут использовать OBBF для электронного управления сигналами, передаваемыми и/или принимаемыми посредством решетки облучающих элементов 128 (например, с применением весовых значений луча к сигналам облучающих элементов на спутнике 120). Например, спутник 120 может иметь встроенную возможность формирования луча с помощью фазированной антенной решетки с несколькими облучателями на луч (MFPB). В некоторых примерах весовые значения лучей могут быть вычислены в наземном вычислительном центре (например, в терминале 130 узла доступа, в сетевом устройстве 141, в диспетчере услуги связи) и затем переданы на спутник 120. В некоторых примерах весовые значения лучей могут быть предварительно сконфигурированы или иным образом определены на спутнике 120 для бортового применения.
В некоторых случаях на спутнике 120 могут потребоваться значительные возможности обработки для управления фазой и усилением каждого облучающего элемента 128, который используется для формирования сфокусированных лучей 125. Такая вычислительная мощность может увеличить сложность спутника 120. Таким образом, в некоторых случаях спутник 120 может работать с GBBF, чтобы уменьшить сложность спутника 120, при этом обеспечивая преимущество электронного формирования узких сфокусированных лучей 125. В некоторых примерах весовые значения или коэффициенты луча могут применяться в наземном сегменте 102 (например, на одной или более наземных станциях) перед передачей соответствующих сигналов на спутник 120, что может включать в себя мультиплексирование сигналов облучающих элементов в наземном сегменте 102 в соответствии с различными методами временного, частотного или пространственного мультиплексирования, помимо другой обработки сигналов. Соответственно, спутник 120 может соответственно принимать и в некоторых случаях демультиплексировать такую сигнализацию и передавать связанные сигналы облучающих элементов через соответствующие антенные облучающие элементы 128 для формирования сфокусированных лучей 125 передачи, которые по меньшей мере частично основаны на весовых значениях луча, применяемых в наземном сегменте 102. В некоторых примерах спутник 120 может принимать сигналы облучающих элементов через соответствующие антенные облучающие элементы 128 и передавать принятые сигналы облучающих элементов в наземный сегмент 102 (например, на одну или более наземных станций), что может включать в себя мультиплексирование сигналов облучающих элементов на спутнике 120 в соответствии с различными методами временного, частотного или пространственного мультиплексирования, помимо другой обработки сигналов. Наземный сегмент 102 может соответственно принимать и в некоторых случаях демультиплексировать такую сигнализацию и применять весовые значения луча к принятым сигналам облучающих элементов для создания сигналов сфокусированных лучей, которые соответствуют соответствующим сфокусированным лучам 125.
В другом примере спутниковая система 100 в соответствии с настоящим раскрытием изобретения может поддерживать различные методы сквозного формирования лучей, которые могут быть связаны с формированием сквозных сфокусированных лучей 125 через спутник 120 или другое транспортное средство, работающее как сквозной ретранслятор. Например, спутник 120 может включать в себя несколько путей передачи/приема сигнала (например, ретрансляторов), каждый из которых соединен между приемным облучающим элементом и передающим облучающим элементом. В системе сквозного формирования лучей весовые значения лучей могут быть вычислены в центральной системе обработки (CPS) (например, процессоре 135 формирования лучей) наземного сегмента 102, и сквозные весовые значения лучей могут применяться в пределах наземного сегмента 102, а не на спутнике 120. Сигналы внутри сквозных сфокусированных лучей 125 могут передаваться и приниматься в решетке терминалов 130 узлов доступа, которые могут представлять собой спутниковые узлы доступа (SAN). Любой подходящий тип сквозного ретранслятора можно использовать в системе сквозного формирования луча, и различные типы терминалов 130 узла доступа можно использовать для связи с различными типами сквозных ретрансляторов.
Сквозной формирователь луча внутри CPS может вычислить один набор весовых значений сквозного луча, который учитывает: (1) пути восходящего канала связи беспроводного сигнала вверх к сквозному ретранслятору; (2) пути передачи/приема сигнала через сквозной ретранслятор; и (3) пути нисходящего канала связи беспроводного сигнала вниз от сквозного ретранслятора. Весовые значения луча могут быть представлены математически в виде матрицы. В некоторых примерах спутниковые системы OBBF и GBBF могут иметь размеры вектора весовых значений луча, заданные количеством облучающих элементов 128 на антенном узле 121. И напротив, векторы весовых значений сквозного луча могут иметь размеры, заданные количеством терминалов 130 узла доступа, а не количеством облучающих элементов 128 на сквозном ретрансляторе. Как правило, количество терминалов 130 узла доступа не совпадает с количеством облучающих элементов 128 на сквозном ретрансляторе. Кроме того, сформированные сквозные сфокусированные лучи 125 не заканчиваются ни передающими, ни приемными облучающими элементами 128 сквозного ретранслятора. Наоборот, сформированные сквозные сфокусированные лучи 125 могут эффективно ретранслироваться, поскольку сквозные сфокусированные лучи 125 могут иметь пути прохождения сигнала восходящего канала связи, пути прохождения сигнала ретрансляции (через спутник 120 или другой подходящий сквозной ретранслятор) и пути прохождения сигнала нисходящего канала связи.
Поскольку система сквозного формирования луча может учитывать как пользовательский канал связи, так и фидерный канал связи, а также сквозной ретранслятор, требуется только один набор весовых значений луча для формирования требуемых сквозных сфокусированных лучей 125 в конкретном направлении (например, прямых сфокусированных лучей 125 или обратных сфокусированных лучей 125). Таким образом, один набор весовых значений сквозного прямого луча приводит к тому, что сигналы, передаваемые от терминалов 130 узла доступа по прямому восходящему каналу связи, через сквозной ретранслятор и по прямому нисходящему каналу связи, объединяются для формирования сквозных прямых сфокусированных лучей 125. И наоборот, сигналы, передаваемые от обратных пользователей через обратный восходящий канал связи, через сквозной ретранслятор и обратный нисходящий канал связи, имеют весовые значения сквозных обратных лучей, применяемые для формирования сквозных обратных сфокусированных лучей 125. В некоторых условиях может быть сложно или невозможно различить характеристики восходящего канала связи и нисходящего канала связи. Соответственно, сформированные сфокусированные лучи 125 фидерного канала связи, направленность сформированных сфокусированных лучей и отношение несущей к интерференции (C/I) отдельных восходящих и нисходящих каналов связи больше не могут играть свою традиционную роль в конструкции системы, в то время как концепции отношения несущей к интерференции (Es/No) восходящих и нисходящих каналов связи и сквозное отношение C/I могут по-прежнему иметь значение.
На фиг. 5A и 5B проиллюстрирован пример формирования луча для формирования зон 126 покрытия сфокусированных лучей над зоной 221-b покрытия собственной диаграммы направленности антенны в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. На фиг. 5A схема 300 иллюстрирует зону 221-b покрытия собственной диаграммы направленности антенны, которая включает в себя несколько областей 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, которые могут быть обеспечены расфокусированным антенным узлом 121 с несколькими облучателями. Каждая из зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов может быть связана с соответствующим облучающим элементом 128 узла 127 облучающей решетки антенного узла 121. На фиг. 5B схема 350 показывает диаграмму направленности зон 126 покрытия сфокусированного луча над зоной 310 покрытия обслуживания в континентальной части Соединенных Штатов. Зоны 126 покрытия сфокусированного луча могут быть обеспечены путем применения коэффициентов формирования луча к сигналам, передаваемым посредством облучающих элементов 128, связанных с несколькими зонами 211 покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, показанными на фиг. 5A.
Каждая из зон 126 покрытия сфокусированного луча может иметь связанный с ней сфокусированный луч 125, который, в некоторых примерах, может быть основан на заранее определенной конфигурации формирования луча, выполненной с возможностью поддержки услуги связи или другой основной цели или цели в режиме реального времени в пределах соответствующих зон 126 покрытия сфокусированного луча. Каждый из сфокусированных лучей 125 может быть сформирован из комбинации сигналов, передаваемых посредством нескольких облучающих элементов 128 для тех зон 211 собственной диаграммы направленности облучающих элементов, которые включают в себя соответствующую зону 126 покрытия сфокусированного луча. Например, сфокусированный луч 125, связанный с зоной 126-с покрытия сфокусированного луча, показанной на фиг. 5B, может представлять собой комбинацию сигналов посредством восьми облучающих элементов 128, связанных с зонами 211-b покрытия собственной диаграммы направленности облучающих элементов, показанными темными сплошными линиями на фиг. 5A. В различных примерах сфокусированные лучи 125 с перекрывающимися зонами 126 покрытия сфокусированного луча могут быть ортогональны по частоте, поляризации и/или времени, в то время как неперекрывающиеся сфокусированные лучи 125 могут быть неортогональными друг другу (например, диаграмму повторного использования частот в виде тайлов). В других примерах неортогональные сфокусированные лучи 125 могут иметь различные степени перекрытия, причем методы подавления интерференции, такие как ACM, отмена интерференции или пространственно-временное кодирование, используют для управления межлучевой интерференцией.
Формирование луча можно применять к сигналам, передаваемым или принимаемым через спутник с использованием OBBF, GBBF или путей передачи/приема сигналов со сквозным формированием луча. Таким образом, услуга, предоставляемая в зонах 126 покрытия сфокусированного луча, проиллюстрированных на фиг. 5B, может быть основана на зоне 221-b покрытия собственной диаграммы направленности антенны антенного узла 121, а также на применяемых весовых значениях луча. Хотя зона 310 покрытия обслуживания проиллюстрирована как обеспечиваемая по существу равномерной диаграммой направленности зон 126 покрытия сфокусированного луча (например, имеющей равные или по существу равные размеры зоны покрытия луча и величины перекрытия), в некоторых примерах зоны 126 покрытия сфокусированного луча для зоны 310 покрытия обслуживания могут быть неравномерными. Например, в зонах с более высокой плотностью населения может быть предоставлена услуга связи с использованием относительно меньших сфокусированных лучей 125, в то время как в зонах с более низкой плотностью населения может быть предоставлена услуга связи с использованием относительно больших сфокусированных лучей 125.
На фиг. 6 показана схема спутниковой системы 600, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, использующий сбор данных на низкой околоземной орбите, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Спутниковая система 600 может включать в себя спутник 120-а освещения и несколько спутников 122 сбора. Например, спутниковая система 600 может включать в себя спутник 120-а GEO и несколько спутников 122 сбора (например, спутники 122-с и 122-d сбора). В некоторых примерах спутниковая система 600 может включать в себя более одного спутника 120 освещения, каждый из которых может находиться на аналогичной орбите (например, в разных орбитальных позициях GEO). Спутники 122 сбора могут находиться на орбите, отличной от орбиты спутника освещения (например, LEO или MEO).
Спутник 120-а освещения может представлять собой спутник связи и может осуществлять передачу по нескольким каналам для создания сфокусированных лучей (например, сфокусированных лучей 125 с формированием луча). На фиг. 6 проиллюстрированы три сфокусированных луча: сфокусированные лучи 125-а, 125-b и 125-с. Каждый из сфокусированных лучей 125 может быть связан с соответствующей зоной 126 покрытия пользовательского луча. Поскольку зоны 126-a, 126-b и 126-c покрытия пользовательского луча расположены рядом друг с другом, каждый из соответствующих сфокусированных лучей 125-a, 125-b и 125-c может использовать другую комбинацию частотного диапазона и поляризации (например, «цвет»). Например, каждый из сфокусированных лучей 125-a, 125-b и 125-c может быть связан с одинаковой поляризацией (например, RHCP или LHCP) и может использовать разные частотные диапазоны или частотный диапазон для двух сфокусированных лучей 125-125-c. а, 125-b и 125-с могут быть одинаковым, и два сфокусированных луча могут использовать разные (например, ортогональные) поляризации.
Сигналы связи, передаваемые спутником 120, можно использовать в качестве источника освещения для мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой. Например, прямые сигналы 170 нисходящего канала связи могут отражаться от поверхности 160 или объектов 155 и приниматься спутниками 122 сбора в мультистатической конфигурации. Как проиллюстрировано на фиг. 6, несколько спутников сбора могут иметь по меньшей мере частично перекрывающиеся поля 620 обзора. В некоторых примерах поля 620 обзора спутников освещения могут быть выполнены с возможностью покрытия зоны, которая может охватывать ограниченное количество (например, одну, две и т.д.) зон 126 покрытия пользовательского луча, связанной со сфокусированными лучами 125, имеющими такой же «цвет». Например, зоны 126 покрытия пользовательского луча сфокусированных лучей того же цвета могут быть разделены расстоянием разделения, а поля 620 обзора могут быть расположены таким образом, чтобы покрывать зону, не превышающую определенное кратное расстояние разделения. Спутники 122 сбора могут принимать отраженные сигналы 128 в диапазоне полосы пропускания, который включает в себя каждый из сфокусированных лучей 125. Например, сфокусированные лучи 125 могут использовать четырех-, пяти-, шести-, семи- или восьмицветное расположения, в котором частотный диапазон, используемый для передачи сигналов 170 луча, может быть разделен на две, три или четыре поддиапазона, связанные с разными сфокусированными лучами 125. Каждый из спутников 122 сбора может осуществлять прием во всем диапазоне частотного диапазона и в нескольких поляризациях и, таким образом, может одновременно принимать отраженные сигналы 128, связанные с различными сфокусированными лучами.
Спутники 122 сбора могут выполнять обработку сигналов, включая оцифровку (например, дискретизацию) и сжатие, и могут отправлять дискретизированные сигналы в процессор 145 мультистатического SAR для обработки. В некоторых примерах спутники 122 сбора могут отправлять дискретизированные сигналы в процессор 145 мультистатического SAR посредством спутника 120 освещения (например, того же спутника, который передал лучевые сигналы 125, для которых он улавливает отраженные сигналы 128 луча). В некоторых примерах спутник 120 освещения может представлять собой сквозной ретранслятор или может использоваться в системе GBBF, а спутники 122 сбора могут передавать сигналы обратного восходящего канала связи по каналам 172 связи на спутник 120 освещения (например, спутник 122-c сбора может передавать сигналы обратного восходящего канала связи по каналу 172-c связи, а спутник 122-d сбора может передавать сигналы обратного восходящего канала связи по каналу 172-d связи). Спутник 120 освещения может ретранслировать сигналы обратного восходящего канала связи в сигналах обратного нисходящего канала связи (не показаны) на один или более терминалов узла доступа (не показаны). Терминалы узла доступа могут принимать сигналы обратного нисходящего канала связи и отправлять сигналы обратного нисходящего канала связи в процессор 135 формирования луча для обработки. Процессор 135 формирования луча может восстанавливать сигналы луча восходящего канала связи (например, включая дискретизированные сигналы 128 отраженных лучей), переданные спутниками 122 сбора, и передавать сигналы луча восходящего канала связи на процессор 145 мультистатического SAR. Процессор 135 формирования луча также может отправлять коэффициенты формирования луча, используемые при создании сигналов 125 луча, в процессор 145 мультистатического SAR.
Процессор 145 мультистатического SAR может обрабатывать дискретизированные сигналы 128 отраженных лучей от каждого из спутников 122 сбора для получения данных мультистатического SAR, соответствующих зонам 126 покрытия пользовательского луча. Например, для получения данных мультистатического SAR, соответствующих зоне 126-а покрытия пользовательского луча, процессор 145 мультистатического SAR может отфильтровывать дискретизированные сигналы 128 отраженных лучей (например, соответствующие сигналам 128-с и 128-d отраженных лучей) для частотного диапазона, связанного с сигналом 170-а сфокусированного луча. Кроме того, процессор 145 мультистатического SAR может обрабатывать дискретизированные сигналы 128 отраженных лучей в соответствии с профилем усиления пользовательского луча 125-a в зоне 126-a покрытия луча. Например, зоны с более высокой мощностью сигнала могут иметь большие весовые значения в обрабатываемом сигнале. Пространственное разделение нескольких спутников сбора может предоставить возможность интерферометрии по пересекающемуся курсу. Кроме того, пространственное и временное разнесение нескольких спутников 122 сбора может обеспечить дополнительное разрешение. Например, данная зона 126-а покрытия пользовательского луча может попадать в поля 620 обзора нескольких разных спутников 122 сбора в течение периода времени. Процессор 145 мультистатического SAR может различать разные сигналы 170 сфокусированного луча на основе поля обзора, а также информации о сигнале (например, сигнала луча). В некоторых случаях несколько спутников сбора, из которых показаны только два, могут проходить над зоной 126-а покрытия пользовательского луча в разные моменты данного периода времени. Процессор 145 мультистатического SAR может обрабатывать дискретизированные отраженные сигналы 128 луча от каждого из спутников 122 сбора, чтобы обеспечить различную интерферометрию по пересекающемуся курсу и временное разнесение для получения данных изображения, связанных с отраженными сигналами в зоне 126-a покрытия пользовательского луча. Кроме того, разные отраженные сигналы могут быть получены из сигналов, передаваемых разными спутниками 120 освещения (например, которые могут использовать разные частотные диапазоны или поляризаций) одной и той же зоны. Процессор 145 мультистатического SAR может выполнять аналогичные операции для каждой зоны 126 покрытия пользовательского луча (например, зон 125-b и 125-c покрытия пользовательского луча с сигналами 170-b и 170-d сфокусированного луча) и объединять данные из каждой зоны 126 покрытия пользовательского луча для создания изображения требуемой географической области (625).
На фиг. 7 проиллюстрирован пример схемы 700 технологического процесса, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, использующий сбор данных на низкой околоземной орбите, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Схема 700 технологического процесса может быть реализована в спутниковой системе 100 или 200. Например, схема технологического процесса может быть реализована в спутниковой системе, содержащей процессор 145-a мультистатического SAR, процессор 135-a формирования луча, один или более терминалов 130-a узла доступа, один или более спутников 120-a освещения и один или более спутников 122-e сбора. В некоторых случаях один или более спутников 120-а освещения могут предоставлять услугу связи для нескольких зон покрытия пользовательского луча посредством нескольких пользовательских сфокусированных лучей и могут представлять собой спутник GEO. Один или более спутников 122-e сбора могут представлять собой спутники LEO или MEO.
Спутник 120-а освещения может передавать маяковый сигнал 180-а, который может использоваться спутниками 122-е сбора в качестве эталона частоты и/или фазы. Например, спутники 122-е сбора могут синхронизировать синхронизацию с маяковым сигналом 180-а для определения информации о фазе для принятых отраженных сигналов.
Процессор 135-a формирования луча может получать сигналы луча прямого канала связи (FL) на этапе 705. Например, данные нисходящего канала связи, предназначенные для пользовательских терминалов, могут быть определены и сформированы (например, закодированы, модулированы) в сигналы луча FL для передачи в данный период времени (например, в позиции или в период времени). На этапе 710 процессор 135-a формирования луча может применять коэффициенты формирования луча к сигналам луча FL для получения сигналов 720 AN FL. Например, сигналы 720 AN FL могут представлять собой сигналы, соответствующие облучающим элементам спутника 120-b для GBBF, или могут представлять собой сигналы для передачи терминалами 130-a узла доступа в системе сквозного формирования луча. Процессор 135-a формирования луча может предоставлять сигналы 720 AN FL терминалам 130-a узла доступа.
Терминалы 130-a узла доступа могут передавать сигналы 725 прямого восходящего канала связи (F-UL) на основе сигналов 720 AN FL, принятых от процессора 135-a формирования луча. Спутник 120-b может принимать сигналы 725 F-UL и передавать сигналы 730 прямого нисходящего канала связи (F-DL), которые могут формировать сфокусированные лучи на основе коэффициентов формирования луча, применяемых процессором 135-a формирования луча. Например, в системе GBBF каждый канал спутника 120-b может передавать сигнал, принятый от терминала 130-a узла доступа, которые могут объединяться для формирования сфокусированных лучей. В альтернативном варианте в системе сквозного формирования луча спутник 120-b может включать в себя несколько путей передачи/приема сигнала, и каждый путь приема/передачи сигнала может передавать составные сигналы 725 F-UL, принятые из одного или более терминалов 130-а узла доступа.
Сигналы 730 F-DL, формирующие сфокусированные лучи, несущие сигналы луча, могут отражаться от поверхности 160-b как отраженные сигналы 732 луча и могут приниматься спутниками 122-e сбора. Спутники 122-e сбора могут производить дискретизацию отраженных сигналов 732 луча и отправлять дискретизированные отраженные сигналы 732 луча в процессор 145-a мультистатического SAR для обработки. Спутники 122-e сбора также могут принимать сигналы 730 F-DL напрямую (например, не отраженные) и могут использовать сигналы 730 F-DL для определения различной информации для дискретизированных отраженных сигналов 732 луча. Например, в дополнительном варианте или в качестве альтернативы использованию маякового сигнала 180-a спутники 122-e сбора могут использовать сигналы 730 F-DL в качестве эталона для определения частоты, фазы или времени поступления отраженных сигналов 732 луча. Кроме того, спутники 122-е сбора могут использовать сигналы 730 F-DL для определения атмосферных коррекций или согласованности для отраженных сигналов 732 луча. Спутники 122-e сбора могут передавать сигналы 745 обратного восходящего канала связи (R-UL), содержащие дискретизированные отраженные сигналы луча, на спутник 120-b (который в некоторых случаях может представлять собой тот же спутник, что и спутник освещения, или другой спутник). Спутник 120-b может ретранслировать сигналы R-UL в сигналах 755 R-DL на терминалы 130-a узла доступа. Терминалы 130-a узла доступа могут принимать и обрабатывать (например, дискретизировать) сигналы 755 R-DL и отправлять сигналы 760 RL, содержащие дискретизированные сигналы 755 R-DL, в процессор 135-a формирования луча.
Процессор 135-a формирования луча может применять коэффициенты луча RL к сигналам 760 RL на этапе 775. Например, в системе GBBF каждый приемный сигнал спутника 120-b может находиться в отдельном сигнале 755 R-DL. В альтернативном варианте в системе сквозного формирования луча спутник 120-b может ретранслировать сигналы 745 R-UL по нескольким путям передачи/приема сигнала, и, таким образом, каждый сигнал 755 R-DL, принятый терминалом 130-a узла доступа, может представлять собой составной сигнал, включающий в себя сигналы от нескольких сфокусированных лучей RL, переносимых по меньшей мере подмножеством нескольких путей передачи/приема сигнала спутника 120-b. Таким образом, процессор 135-a формирования луча может принимать составные сигналы от каждого из нескольких терминалов 130-a узла доступа и применять коэффициенты формирования луча RL, представляющие матрицы сквозного формирования луча между лучами RL и несколькими терминалами 130-a узла доступа, для восстановления сигналов луча RL. Процессор 135-a формирования луча может отправлять сигналы луча RL в процессор 145-a мультистатического SAR для обработки.
Процессор 145-a мультистатического SAR может получать дискретизированные отраженные сигналы 732 луча из сигналов 780 луча RL. В альтернативном варианте процессор 145-a мультистатического SAR может получать дискретизированные отраженные сигналы 732 луча по другому маршруту. Например, спутники 122-e сбора могут передавать дискретизированные отраженные сигналы луча непосредственно на наземную станцию (не показана). Процессор 145-a мультистатического SAR может обрабатывать дискретизированные отраженные сигналы 732 луча от каждого из спутников 122-e сбора для получения данных мультистатического SAR, соответствующих зонам покрытия пользовательского луча сигналов 730 F-DL. Процессор 145-a мультистатического SAR также может получать информацию о сигнале для сигналов 730 F-DL от процессора 135-a формирования луча. Например, процессор 135-a формирования луча может предоставлять сигналы 765 луча FL процессору 145-a мультистатического SAR. Кроме того, процессор 135-a формирования луча может предоставлять коэффициенты 770 луча процессору 145-a мультистатического SAR.
Процессор 145-a мультистатического SAR может обрабатывать дискретизированные отраженные сигналы 732 луча на основе сигналов 765 луча FL и коэффициентов 770 луча на этапе 785. Например, для данного луча FL, сформированного спутником 120-b освещения, процессор 145-a мультистатического SAR может оценивать дискретизированные отраженные сигналы луча 732 от каждого спутника 122-e сбора, имеющего поле обзора, включая части луча FL и весь луч FL. Например, процессор 145-a мультистатического SAR может использовать коэффициенты 770 луча для определения свойств луча FL, включая профиль усиления, и может использовать сигналы 765 луча FL для определения информации о радиолокаторе (например, дальности, отражательной способности), связанной с отраженными сигналами 732 луча ввиду местности или объектов, с которыми сталкиваются сигналы 730 F-DL. Процессор 145-a мультистатического SAR может использовать дискретизированные отраженные сигналы 732 луча, соответствующие одновременным (например, коррелированным по фазам) сигналам 730 F-DL от нескольких спутников 122-e сбора для увеличения дальности и точности. Кроме того, процессор 145-a мультистатического SAR может использовать дискретизированные отраженные сигналы 732 луча от нескольких спутников 122-e для сбора в несколько моментов времени для получения синтезированной апертуры, соответствующей информации изображения, связанной с лучом FL. Таким образом, процессор 145-a мультистатического SAR может построить изображение зоны покрытия луча для каждого луча FL на основе дискретизированных отраженных сигналов 732 луча от нескольких спутников 122-e сбора, которые имеют поля обзора, по меньшей мере частично перекрывающиеся с зоной покрытия луча в течение определенного периода времени. Например, процессор 145-a мультистатического SAR может определить степень перекрытия поля обзора для каждого спутника 122-e сбора с зоной покрытия луча и применить профиль перекрытия и усиления луча для взвешивания дискретизированного отраженного сигнала 732 луча от каждого из спутников 122-e сбора для каждого момента времени.
На фиг. 8 показана схема процессора 145-b мультистатического SAR, который поддерживает методы работы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, использующего сбор данных на низкой околоземной орбите, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Процессор 145-b мультистатического SAR может содержать детектор 810 сигнала мультистатического SAR, детектор 820 сигнала луча SAR, процессор 830 сигнала луча SAR и процессор 840 изображений. Каждый из этих модулей может напрямую или косвенно осуществлять связь друг с другом (например, посредством одной или более шин).
Детектор 810 сигнала мультистатического SAR может принимать дискретизированные отраженные сигналы луча 805 в мультистатической системе с одним или более спутниками освещения и одним или более спутниками сбора. Например, один или более спутников освещения могут представлять собой спутники GEO, а спутники сбора могут находиться на другой орбите (например, LEO или MEO). Один или более спутников освещения могут представлять собой спутники связи и могут осуществлять передачу по нескольким каналам для создания сфокусированных лучей. Сигналы сфокусированных лучей могут отражаться от местности и объектов, и отраженные сигналы могут приниматься и дискретизироваться на спутниках сбора. Спутники сбора могут использовать маяковый сигнал (например, маяковый сигнал 180) или сами сигналы сфокусированного луча (например, прямые, неотраженные сигналы сфокусированного луча) в качестве эталона для определения частоты, фазы или времени поступления отраженных сигналов луча. Детектор 810 сигнала мультистатического SAR может обрабатывать дискретизированные отраженные сигналы 805 луча для получения информации о сигнале для каждого из нескольких сфокусированных лучей (например, на основе частотного диапазона, поляризации или поля обзора спутников сбора). Детектор 810 сигнала мультистатического SAR может передавать информацию 815 сигнала сфокусированного луча в детектор 820 сигнала луча SAR.
Детектор 820 сигнала луча SAR может принимать информацию 815 сигнала сфокусированного луча от детектора 810 сигнала мультистатического SAR. Детектор 820 сигнала луча SAR также может принимать информацию 822 луча, которая может включать в себя сигналы луча или коэффициенты луча (например, матрицу 823 формирования луча, используемую для формирования прямых лучей нисходящего канала связи), связанные со сфокусированными лучами с формированием луча. Детектор 820 сигнала луча SAR может для каждой зоны покрытия луча определять информацию отраженного сигнала (например, дальность, отражательная способность) на основе информации 815 сигнала сфокусированного луча и информации 822 луча. Например, детектор 820 сигнала луча SAR может определять информацию отраженного сигнала для каждого сигнала луча, принятого на каждом спутнике сбора, и отправлять информацию 825 отраженного сигнала в процессор 830 сигнала луча SAR. Например, детектор 820 сигнала луча SAR может определять информацию 825 отраженного сигнала на основе профилей усиления сигнала сфокусированного луча и сигнала луча.
Процессор 830 сигнала луча SAR может принимать информацию 825 отраженного сигнала и может определять информацию изображения, связанную с каждой зоной покрытия сфокусированного луча, на основе информации 825 отраженного сигнала. Процессор 830 сигнала луча SAR может применять интерферометрию из информации 825 отраженного сигнала от разных спутников сбора и может дополнительно синтезировать апертуру для формирования изображений в пределах каждой зоны покрытия сфокусированного луча на основе информации отраженного сигнала от нескольких спутников сбора в течение разных периодов времени. Например, процессор 830 сигнала луча SAR может принимать информацию для местоположения спутников сбора в каждый момент времени для синтеза апертуры с использованием нескольких спутников сбора, а также нескольких спутников сбора с течением времени. Процессор 830 сигнала луча SAR может передавать информацию 835 изображения луча в процессор 840 изображений.
Процессор 840 изображений может создавать изображение 850 из информации 835 изображения луча. Например, процессор 840 изображений может объединять информацию 835 изображения луча для разных зон покрытия луча или назначать свойства изображения (например, яркость, оттенок) пикселям изображения на основе информации 835 изображения луча.
На фиг. 9 показана схема системы 900, содержащей устройство 905, которое поддерживает методы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Устройство 905 может представлять собой пример или содержать компоненты системы обработки приема, как описано в данном документе. Устройство 905 может содержать компоненты для двунаправленной передачи данных, включая компоненты для передачи и приема сообщений, включая процессор 910 мультистатического SAR, контроллер 915 ввода-вывода (I/O), контроллер 920 базы данных, запоминающее устройство 925, процессор 930 и базу данных 935. Эти компоненты могут иметь электронную связь через одну или более шин (например, шину 940).
Процессор 910 мультистатического SAR может представлять собой пример процессора 145 мультистатического SAR, как описано в данном документе. В некоторых случаях процессор 910 мультистатического SAR может быть реализован в аппаратных средствах, программном обеспечении, выполняемом процессором, программно-аппаратных средствах или любой их комбинации. Например, процессор 910 мультистатического SAR может принимать дискретизированные отраженные сигналы луча (например, через контроллер 915 I/O) и обрабатывать дискретизированные отраженные сигналы луча для создания изображений мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой. Дискретизированные отраженные сигналы луча могут соответствовать сигналам, принятым одним или более спутниками сбора, и могут быть приняты системой 900 через спутник (например, через спутник освещения) или непосредственно от спутника сбора на наземную станцию. Процессор 910 мультистатического SAR может обрабатывать дискретизированные отраженные сигналы луча в соответствии с информацией луча (например, сигналы луча, коэффициенты луча) для получения информации луча для каждого из спутников сбора в течение определенного периода времени. Процессор 910 мультистатического SAR может создавать значения пикселей изображения (например, интенсивность, оттенок) на основе обработанной информации луча и дополнительной информации, относящейся к спутникам сбора (например, местоположение, атмосферная коррекция). Процессор 910 мультистатического SAR может выводить изображения в выходных сигналах 950 через контроллер 915 I/O (например, для отображения на устройстве отображения или сохранения на носителе данных).
Контроллер 915 I/O может управлять входными сигналами 945 и выходными сигналами 950 для устройства 905. Контроллер 915 I/O также может управлять периферийными устройствами, не интегрированными в устройство 905. В некоторых случаях контроллер 915 I/O может представлять физическое соединение или порт с внешним периферийным устройством. В некоторых случаях контроллер 915 I/O может использовать операционную систему, такую как iOS®, ANDROID®, MS-DOS®, MS-WINDOWS®, OS/2®, UNIX®, LINUX® или другую известную операционную систему. В других случаях контроллер 915 I/O может представлять модем, клавиатуру, мышь, сенсорный экран или аналогичное устройство или взаимодействовать с ними. В некоторых случаях контроллер 915 I/O может быть реализован как часть процессора. В некоторых случаях пользователь может взаимодействовать с устройством 905 через контроллер 915 I/O или через аппаратные компоненты, управляемые контроллером 915 I/O.
Контроллер 920 базы данных может управлять хранением и обработкой данных в базе 935 данных. В некоторых случаях пользователь может взаимодействовать с контроллером 920 базы данных. В других случаях контроллер 920 базы данных может работать автоматически без взаимодействия с пользователем. База 935 данных может представлять собой пример одиночной базы данных, распределенной базы данных, нескольких распределенных баз данных, хранилища данных, озера данных или базы данных аварийного резервного копирования. База данных 935 может, например, хранить несколько наборов весовых значений луча для использования мультистатической системой 910 формирования луча.
Запоминающее устройство 925 может включать в себя оперативное запоминающее устройство (RAM) и постоянное запоминающее устройство (ROM). Запоминающее устройство 925 может хранить машиночитаемое, исполняемое компьютером программное обеспечение, включая команды, которые при выполнении (например, процессором 930) приводят к выполнению процессором различных функций, описанных в данном документе. Например, запоминающее устройство 925 может хранить команды для операций процессора 910 мультистатического SAR, описанного в данном документе. В некоторых случаях запоминающее устройство 925 может содержать, среди прочего, базовую систему ввода/вывода (BIOS), которая может управлять базовыми аппаратными или программными операциями, такими как взаимодействие с периферийными компонентами или устройствами.
Процессор 930 может включать в себя интеллектуальное аппаратное устройство (например, процессор общего назначения, DSP, центральный процессор (ЦП), микроконтроллер, ASIC, FPGA, программируемое логическое устройство, дискретный вентильный или транзисторный логический компонент, дискретный аппаратный компонент или любую их комбинацию). В некоторых случаях процессор 930 может быть выполнен с возможностью работы с массивом памяти с использованием контроллера запоминающего устройства. В других случаях контроллер запоминающего устройства может быть интегрирован в процессор 930. Процессор 930 может быть выполнен с возможностью исполнения машиночитаемых команд, хранящихся в запоминающем устройстве 925, для выполнения различных функций.
На фиг. 10 показана блок-схема, иллюстрирующая способ 1000, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, использующий сбор данных на низкой околоземной орбите, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Операции способа 1000 могут быть реализованы спутниковой системой или ее компонентами, как описано в данном документе. Например, операции способа 1000 могут выполняться спутниковой системой 100 или спутниковой системой 600. В некоторых примерах компоненты спутниковой системы могут выполнять набор команд для управления функциональными элементами спутниковой системы для выполнения функций, описанных ниже. В дополнительном или альтернативном варианте компоненты спутниковой системы могут выполнять аспекты функций, описанных ниже, с использованием аппаратных средств специального назначения.
На этапе 1005 первый спутник спутниковой системы может передавать первый набор сигналов прямого нисходящего канала связи через антенну, освещающую географический регион, при этом каждый из первого набора лучей прямого нисходящего канала связи в пределах географического региона формируется из по меньшей мере подмножества первого набора сигналов прямого нисходящего канала связи. Передача первого множества сигналов прямого нисходящего канала связи от первого спутника может включать в себя применение, на первом спутнике, первой матрицы формирования луча к множеству сигналов прямого восходящего канала связи, принятых от спутникового узла доступа, для получения первого множества сигналов прямого нисходящего канала связи. В альтернативном варианте передача первого множества сигналов прямого нисходящего канала связи от первого спутника может включать в себя передачу от множества спутниковых узлов доступа соответствующих сигналов прямого восходящего канала связи и ретрансляцию по множеству путей передачи/приема сигнала первого спутника соответствующих сигналов прямого восходящего канала связи, при этом каждый из первого множества сигналов прямого нисходящего канала связи содержит составной элемент из по меньшей мере подмножества соответствующих сигналов прямого восходящего канала связи. Первый набор сигналов прямого нисходящего канала связи может представлять собой сигналы луча, несущие данные связи для пользовательских терминалов в первом наборе лучей прямого нисходящего канала связи. Первый спутник может представлять собой спутник GEO. Операции на этапе 1005 могут быть выполнены в соответствии со способами, описанными в данном документе. В некоторых примерах аспекты операций на этапе 1005 могут выполняться спутником 120 освещения, как описано со ссылкой на фиг. 1 или 6.
На этапе 1010 набор вторых спутников может принимать соответствующие первые сигналы, включающие в себя отражения первого набора лучей прямого нисходящего канала связи. Второй набор спутников может представлять собой спутники LEO или MEO. Операции на этапе 1010 могут быть выполнены в соответствии со способами, описанными в данном документе. В некоторых примерах аспекты операций 1010 могут выполняться спутниками 122 сбора, как описано со ссылкой на фиг. 1 или 6.
На этапе 1015 процессор мультистатического SAR может определять компоненты по меньшей мере подмножества соответствующих первых сигналов, связанных с каждым из набора лучей прямого нисходящего канала связи, на основе данных сигнала каждого из набора лучей прямого нисходящего канала связи. Например, первое множество лучей прямого нисходящего канала связи может содержать множество лучей прямого нисходящего канала связи, имеющее первую комбинацию поляризации и частотного диапазона, и по меньшей мере подмножество соответствующих первых сигналов может содержать соответствующие составные отражения от множества лучей прямого нисходящего канала связи, имеющего первую комбинацию поляризации и частотного диапазона. Операции на этапе 1015 могут быть выполнены в соответствии со способами, описанными в данном документе. В некоторых примерах аспекты операций на этапе 1015 могут выполняться детектором сигнала луча SAR, как описано со ссылкой на фиг. 8.
На этапе 1020 процессор мультистатического SAR может обрабатывать на основе первой матрицы формирования луча, используемой для формирования первого набора лучей прямого нисходящего канала связи, соответствующие первые сигналы, принятые набором вторых спутников, для получения изображения географического региона. Обработка соответствующих первых сигналов, принятых набором вторых спутников, для получения изображения может быть основана на сигналах луча из первого набора лучей прямого нисходящего канала связи. Операции на этапе 1020 могут быть выполнены в соответствии со способами, описанными в данном документе. В некоторых примерах аспекты операций на этапе 1020 могут выполняться процессором 830 сигнала луча SAR, как описано со ссылкой на фиг. 8.
Аспекты этапов 1005, 1010, 1015 или 1020 могут выполняться в течение нескольких продолжительностей времени. Например, первый спутник может передавать второе множество сигналов прямого нисходящего канала связи, соответствующих второй продолжительности времени, при этом второе множество сигналов прямого нисходящего канала связи формирует второе множество лучей прямого нисходящего канала связи над географическим регионом. Множество вторых спутников могут принимать соответствующие вторые сигналы, содержащие отражения второго множества лучей прямого нисходящего канала связи. Процессор мультистатического SAR может обрабатывать соответствующие вторые сигналы, принятые множеством вторых спутников, для получения изображения географического региона. Обработка соответствующих вторых сигналов может быть основана на той же матрице формирования луча, которую использовали для создания первого множества сигналов прямого нисходящего канала связи, или в некоторых случаях на второй, отличной матрице формирования луча.
Следует отметить, что описанные методы относятся к возможным вариантам реализации и что операции и компоненты могут быть переупорядочены или иным образом модифицированы, и что возможны другие варианты реализации. Дополнительные части двух или более их способов или устройств могут быть объединены.
Информация и сигналы, описанные в данном документе, могут быть представлены с использованием любой из множества различных технологий и методов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и микросхемы, которые могут упоминаться в описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любой их комбинацией.
Различные иллюстративные блоки и модули, описанные в связи с раскрытием изобретения в данном документе, могут быть реализованы или выполнены с процессором общего назначения, процессором цифровых сигналов (DSP), специализированной интегральной схемой (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицей (FPGA) или другим программируемым логическим устройством, схемой на дискретных компонентах или транзисторной логической схемой, дискретными аппаратными компонентами или любой их комбинацией, предназначенной для выполнения описанных в данном документе функций. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но в альтернативном варианте процессор может представлять собой любой обычный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств (например, комбинация DSP и микропроцессора, нескольких микропроцессоров, одного или более микропроцессоров в сочетании с ядром DSP или любая другая подобная конфигурация).
Описанные в данном документе функции могут быть реализованы в аппаратных средствах, программном обеспечении, выполняемом процессором, программно-аппаратных средствах или любой их комбинации. Если они реализованы в программном обеспечении, выполняемом процессором, функции могут храниться или передаваться в виде одной или более команд или кода на машиночитаемом носителе. Другие примеры и варианты реализации входят в объем изобретения и прилагаемой формулы изобретения. Например, из-за характера программного обеспечения функции, описанные в данном документе, могут быть реализованы с использованием программного обеспечения, выполняемого процессором, аппаратных средств, программно-аппаратных средств, аппаратной реализации или комбинации любого из вышеперечисленного. Элементы, реализующие функции, также могут быть физически расположены в различных положениях, в том числе могут быть распределены таким образом, что части функций реализуются в разных физических местоположениях.
Машиночитаемые носители включают в себя как энергонезависимые компьютерные носители данных, так и средства связи, включая любой носитель, облегчающий перенос компьютерной программы из одного места в другое. Энергонезависимый носитель данных может представлять собой любой доступный носитель, к которому может иметь доступ компьютер общего назначения или специального назначения. В качестве примера, а не ограничения, энергонезависимые машиночитаемые носители могут включать в себя оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), электрически стираемое программируемое ROM (EEPROM), флэш-память, компакт-диск (CD) ROM или другое хранилище на оптических дисках, хранилище на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства или любой другой энергонезависимый носитель, который можно использовать для переноса или хранения требуемых средств программного кода в виде команд или структур данных, к которым может иметь доступ компьютер общего назначения или специального назначения или процессор общего назначения или специального назначения. Кроме того, любое подключение надлежащим образом называется машиночитаемым носителем. Например, если программное обеспечение передается с веб-сайта, сервера или другого удаленного источника с использованием коаксиального кабеля, оптоволоконного кабеля, витой пары, цифровой абонентской линии (DSL) или беспроводных технологий, таких как инфракрасный порт, радиосвязь и микроволновая связь, то коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, витая пара, DSL или беспроводные технологии, такие как инфракрасный порт, радиосвязь и микроволновая связь, включены в определение носителя. Диск и диск, используемый в данном документе, включают в себя CD, лазерный диск, оптический диск, цифровой универсальный диск (DVD), гибкий диск и диск Blu-ray, причем диски обычно воспроизводят данные магнитным способом, тогда как диски воспроизводят данные оптическим способом с помощью лазеров. Комбинации вышеперечисленного также входят в объем машиночитаемых носителей.
Используемый в данном документе, в том числе в формуле изобретения, термин «или», используемый в списке элементов (например, в списке элементов, предваряемом такой фразой, как «по меньшей мере одно из» или «одно или более из») означает включающий список, такой как, например, список «по меньшей мере одного из A, B или C» означает A, или B, или C, или AB, или AC, или BC, или ABC (т.е. A, B и C). Кроме того, используемая в данном документе фраза «на основе» не должна толковаться как ссылка на закрытый набор условий. Например, типовой этап, описанный фразой «на основе условия А», может быть основан как на условии А, так и на условии В без отступления от объема настоящего изобретения. Другими словами, используемая в данном документе фраза «на основе» должна толковаться так же, как фраза «на основе по меньшей мере частично».
На прилагаемых фигурах аналогичные компоненты или элементы могут быть обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Кроме того, различные компоненты одного и того же типа можно отличить по стоящему после ссылочной позиции дефису и второй метке, которая отличает их среди аналогичных компонентов. Если в спецификации используется только первая ссылочная позиция, описание применимо к любому из аналогичных компонентов, имеющих одну и ту же первую ссылочную позицию, независимо от второй ссылочной позиции или другой последующей ссылочной позиции.
Описание, изложенное в данном документе в связи с приложенными графическими материалами, описывает типовые конфигурации и не представляет все примеры, которые могут быть реализованы или которые входят в объем формулы изобретения. Используемый в данном документе термин «типовой» означает «служащий в качестве примера, экземпляра или иллюстрации», а не «предпочтительный» или «преимущественный по сравнению с другими примерами». Подробное описание включает в себя конкретные подробности с целью обеспечения понимания описанных методов. Тем не менее, эти методы можно осуществлять на практике без этих конкретных подробностей. В некоторых случаях хорошо известные конструкции и устройства показаны в виде блок-схем, чтобы не усложнять понимание концепций описанных примеров.
Описание в данном документе предоставлено для того, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники реализовать или использовать настоящее изобретение. Специалистам в данной области техники будут довольно очевидны различные модификации изобретения, и определенные в данном документе общие принципы могут быть применены к другим вариантам без отступления от объема настоящего изобретения. Таким образом, изобретение не ограничено примерами и конструкциями, описанными в настоящем документе, но должно иметь самый широкий объем, соответствующий принципам и новым признакам, раскрытым в данном документе.
Изобретение относится к области спутниковой связи. Техническим результатом является создание усовершенствованных способа и системы получения изображения географического региона с применением мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, применяющего сбор данных на низкой околоземной орбите. Упомянутый технический результат достигается за счет того, что путник освещения, находящийся на первой орбите, сигналы луча (например, сигналы связи, несущие модулированные данные на пользовательские терминалы) от антенной решетки в различные зоны покрытия луча в соответствии с матрицей формирования луча; каждый из спутников сбора, находящихся на второй орбите, принимает отражения сигналов луча; отраженные сигналы, принятые на спутниках сбора, могут обрабатываться в соответствии с сигналами луча и матрицей формирования луча, применяемыми для передачи сигналов луча, для получения изображения географической области. В некоторых случаях спутники сбора могут ретранслировать принятые сигналы для обработки посредством спутника освещения. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 14 ил.
1. Способ получения изображения географического региона, включающий:
передачу от первого спутника (120) первого множества сигналов (170) прямого нисходящего канала связи посредством антенны (121), освещающей географический регион (625), при этом каждый из первого множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи в пределах географического региона (625) сформирован по меньшей мере из подмножества первого множества сигналов (170) прямого нисходящего канала связи;
прием множеством вторых спутников (122) соответствующих первых сигналов (128), содержащих отражения первого множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи;
обработку на основе, по меньшей мере частично, первой матрицы (823) формирования луча, применяемой для формирования первого множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи, соответствующих первых сигналов (128), принятых множеством вторых спутников (122), для получения изображения (850) географического региона (625).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первое множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи содержит множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи, имеющих первую комбинацию поляризации и частотного диапазона, при этом по меньшей мере подмножество соответствующих первых сигналов (128) содержат соответствующие составные отражения от множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи, имеющих первую комбинацию поляризации и частотного диапазона, при этом обработка включает:
определение компонентов указанного по меньшей мере подмножества соответствующих первых сигналов (128), связанных с каждым из множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи, на основе, по меньшей мере частично, данных сигнала каждого из множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что первое множество сигналов (170) прямого нисходящего канала связи соответствует первой продолжительности времени, при этом способ дополнительно включает:
передачу от первого спутника второго множества сигналов (170) прямого нисходящего канала связи, соответствующих второй продолжительности времени, при этом второе множество сигналов (170) прямого нисходящего канала связи формируют второе множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи над указанным географическим регионом (625);
прием множеством вторых спутников (122) соответствующих вторых сигналов (128), содержащих отражения второго множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи;
обработку на основе, по меньшей мере частично, второй матрицы (823) формирования луча, применяемой для формирования второго множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи, соответствующих вторых сигналов (128), принятых множеством вторых спутников (122), для получения изображения (850) географического региона (625).
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что первое множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи связаны с первой диаграммой покрытия луча, содержащей первое множество зон (126) покрытия луча, связанное с первой поляризацией и первым частотным диапазоном, а второе множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи связаны со второй диаграммой покрытия луча, содержащей второе множество зон (126) покрытия луча, связанное с первой поляризацией и первым частотным диапазоном, при этом второе множество зон (126) покрытия луча смещены относительно первого множества зон (126) покрытия луча.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что первое множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи связано с первой диаграммой покрытия луча, содержащей первую зону (126) покрытия луча, связанную с первой комбинацией поляризации и частотного диапазона, а второе множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи связано со второй диаграммой покрытия луча, содержащей вторую зону (126) покрытия луча, связанную со второй комбинацией поляризации и частотного диапазона, при этом вторая зона (126) покрытия луча по существу перекрывается с первой зоной (126) покрытия луча.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что передача первого множества сигналов (170) прямого нисходящего канала связи от первого спутника (120) включает:
применение на первом спутнике (120) первой матрицы (823) формирования луча к множеству сигналов (175) прямого восходящего канала связи, принятых от спутникового узла (130) доступа, для получения первого множества сигналов (170) прямого нисходящего канала связи.
7. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что передача первого множества сигналов (170) прямого нисходящего канала связи от первого спутника (120) включает:
передачу от множества спутниковых узлов (130) доступа соответствующих сигналов (175) прямого восходящего канала связи; и
ретрансляцию посредством множества путей передачи/приема сигнала первого спутника (120) соответствующих сигналов (175) прямого восходящего канала связи, при этом каждый из первого множества сигналов (170) прямого нисходящего канала связи содержит комбинацию по меньшей мере подмножества соответствующих сигналов (175) прямого восходящего канала связи.
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что первое множество сигналов (170) прямого нисходящего канала связи содержит множество прямых потоков пользовательских данных для передачи на множество пользовательских терминалов (150) в пределах географического региона (625).
9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что первый спутник (120) представляет собой геостационарный (GEO) спутник, а множество вторых спутников (122) представляет собой спутники на низкой околоземной орбите (LEO).
10. Система формирования изображений, содержащая:
первый спутник (120), выполненный с возможностью передачи первого множества сигналов (170) прямого нисходящего канала связи посредством антенны (121), освещающей географический регион (625), при этом каждый из первого множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи в пределах географического региона (625) сформирован по меньшей мере из подмножества первого множества сигналов (170) прямого нисходящего канала связи;
множество вторых спутников (122), выполненных с возможностью приема соответствующих первых сигналов (128), содержащих отражения первого множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи; и
по меньшей мере один процессор, выполненный с возможностью обработки на основе, по меньшей мере частично, первой матрицы (823) формирования луча, применяемой для формирования первого множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи, соответствующих первых сигналов (128), принятых множеством вторых спутников (122), для получения изображения (850) географического региона (625).
11. Система формирования изображений по п. 10, отличающаяся тем, что первое множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи содержит множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи, имеющее первую комбинацию поляризации и частотного диапазона, и по меньшей мере подмножество соответствующих первых сигналов (128) содержит соответствующие составные отражения от множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи, имеющего первую комбинацию поляризации и частотного диапазона, при этом указанный по меньшей мере один процессор выполнен с возможностью определения компонентов указанного по меньшей мере подмножества соответствующих первых сигналов (128), связанных с каждым из множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи, на основе, по меньшей мере частично, данных сигнала каждого из множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи.
12. Система формирования изображений по п. 10 или 11, отличающаяся тем, что первое множество сигналов (170) прямого нисходящего канала связи соответствует первой продолжительности времени, при этом:
первый спутник (120) выполнен с возможностью передачи второго множества сигналов (170) прямого нисходящего канала связи, соответствующего второй продолжительности времени, при этом второе множество сигналов (170) прямого нисходящего канала связи формирует второе множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи над географическим регионом (625);
множество вторых спутников (122) выполнено с возможностью приема соответствующих вторых сигналов (128), содержащих отражения второго множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи; и
указанный по меньшей мере один процессор выполнен с возможностью обработки на основе, по меньшей мере частично, второй матрицы (823) формирования луча, применяемой для формирования второго множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи, соответствующих вторых сигналов (128), принятых множеством вторых спутников (122), для получения изображения (850) географического региона (625).
13. Система формирования изображений по п. 12, отличающаяся тем, что первое множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи связаны с первой диаграммой покрытия луча, содержащей первое множество зон (126) покрытия луча, связанное с первой поляризацией и первым частотным диапазоном, а второе множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи связаны со второй диаграммой покрытия луча, содержащей второе множество зон (126) покрытия луча, связанное с первой поляризацией и первым частотным диапазоном, при этом второе множество зон (126) покрытия луча смещены относительно первого множества зон (126) покрытия луча.
14. Система формирования изображений по п. 12, отличающаяся тем, что первое множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи связано с первой диаграммой покрытия луча, содержащей первую зону (126) покрытия луча, связанную с первой комбинацией поляризации и частотного диапазона, а второе множество лучей (125) прямого нисходящего канала связи связано со второй диаграммой покрытия луча, содержащей вторую зону (126) покрытия луча, связанную со второй комбинацией поляризации и частотного диапазона, при этом вторая зона (126) покрытия луча по существу перекрывается с первой зоной (126) покрытия луча.
15. Система формирования изображений по любому из пп. 10-14, отличающаяся тем, что первый спутник (120) выполнен с возможностью применения первой матрицы (823) формирования луча к множеству сигналов (175) прямого восходящего канала связи, принятых от спутникового узла (130) доступа, для получения первого множества сигналов (170) прямого нисходящего канала связи.
16. Система формирования изображений по любому из пп. 10-14, дополнительно содержащая:
множество спутниковых узлов (130) доступа, выполненных с возможностью передачи соответствующих сигналов (175) прямого восходящего канала связи,
при этом первый спутник (120) содержит множество путей передачи/приема сигналов, выполненных с возможностью ретрансляции соответствующих сигналов (175) прямого восходящего канала связи, при этом каждый из первого множества сигналов (170) прямого нисходящего канала связи содержит комбинацию по меньшей мере подмножества соответствующих сигналов (175) прямого восходящего канала связи.
17. Система формирования изображений по любому из пп. 10-16, отличающаяся тем, что первое множество сигналов (170) прямого нисходящего канала связи содержит множество прямых потоков пользовательских данных для передачи на множество пользовательских терминалов (150) в пределах географического региона (625).
18. Система формирования изображений по любому из пп. 10-17, отличающаяся тем, что первый спутник (120) представляет собой геостационарный (GEO) спутник, а множество вторых спутников (122) представляет собой спутники на низкой околоземной орбите (LEO).
| US2007090990 A1, 26.04.2007 | |||
| US10574338 B1, 25.02.2020 | |||
| WO2019173149 A1, 12.09.2019 | |||
| CN111667185 A, 15.09.2020 | |||
| N | |||
| Sakar, M | |||
| Rodriguez-Cassola, P | |||
| Prats-Iraola and A | |||
| Moreira, "Azimuth Reconstruction Algorithm for Multistatic SAR Formations With Large Along-Track Baselines," in IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol | |||
| Способ окисления боковых цепей ароматических углеводородов и их производных в кислоты и альдегиды | 1921 |
|
SU58A1 |
| Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
