阅读说明：本技术 星载sar收发链路相位抖动问题定位方法 (Satellite-borne SAR transceiving link phase jitter problem positioning method ) 是由 矫远波 刘开雨 王宇 于 2019-08-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种星载SAR收发链路相位抖动问题定位方法,包括：获取第一主收发链路对应的第一主相位历程和第一备收发链路对应的第一备相位历程；先确定所述第一主收发链路中第一单机的主机是否存在故障；所述第一单机的主机的故障检测完成后再确定所述第一备收发链路中所述第一单机的备机是否存在故障；或者,先确定所述第一所述第一备收发链路中第一单机的备机是否存在故障；所述第一单机的备机的故障检测完成后再确定所述第一主收发链路中所述第一单机的主机是否存在故障。本发明的方案能够定位导致星载SAR收发链路相位抖动问题的单机故障,并进一步在定位出单机故障后可以及时进行维修以排除故障,为单机故障问题快速定位节约了时间。(The invention discloses a satellite-borne SAR transceiving link phase jitter problem positioning method, which comprises the following steps: acquiring a first main phase process corresponding to a first main transceiving link and a first standby phase process corresponding to a first standby transceiving link; firstly, determining whether a host of a first stand-alone machine in the first main transceiving link has a fault; after the fault detection of the host of the first stand-alone machine is completed, determining whether a standby machine of the first stand-alone machine in the first standby transceiving link has a fault; or, determining whether a standby machine of a first stand-alone machine in the first standby transceiving link has a fault; and determining whether the host of the first stand-alone machine in the first main transceiving link has a fault after the fault detection of the standby machine of the first stand-alone machine is completed. The scheme of the invention can position the single machine fault which causes the phase jitter problem of the satellite-borne SAR receiving and transmitting link, and further can carry out maintenance in time to remove the fault after the single machine fault is positioned, thereby saving time for rapidly positioning the single machine fault problem.)

星载SAR收发链路相位抖动问题定位方法

技术领域

本发明涉及雷达微波遥感领域，具体涉及一种星载合成孔径雷达(SAR，SyntheticAperture Radar)收发链路相位抖动问题定位方法。

背景技术

双基星载SAR是一种采用编队卫星形成基线并通过干涉处理来获取地表高程信息的技术。双星单独或编队重复飞行，利用三轨法获取地表形变。具体地，如图1所示，卫星多次航过同一目标区域，长时间内对同一目标区域进行多次观测，利用所获得的SAR复图像序列中包含的相位信息，采用先进的信号处理方法，获取在观测时间内发生的地表精确形变信息。干涉成像处理具有对相位信息敏感的特点，并需要雷达发射信号具有良好的相位稳定度。

星载SAR收发链路中的各个单机内部均有备份设计。因此，单机设备内部分为主机、备机；收发链路分为主收发链路和备收发链路两个链路。如图2所示，调频信号源输出的线性调频信号经预功率放大器和可调衰减器调整功率后输入至微波组合，微波组合将输入的信号通过雷达接收机输出至数据形成器，数据形成器将输入的微波信号转化为数字信号，即雷达数据；对雷达数据进行数字脉冲压缩处理，进一步得到收发链路的相位历程。

雷达的总体设计使得星载SAR收发链路中的各个单机均需符合相位稳定度要求，在各个单机设备的调试、测试和验收测试过程中，如图3所示，可以利用矢量网络分析仪测试收发链路中调频信号源、预功率放大器的发射相位以及雷达接收机的接收相位，得到工作频带内的相位非线性、相位稳定度指标；收发链路中的微波组合为无源单机，其内部电路对相位特性的影响可以忽略。在本申请的单机调试、测试和验收测试阶段，对各单机的相位特性进行了指标测试，实测相位稳定度指标合格(即满足星载SAR干涉成像的需求)，均在0.2°以内。但在收发链路的集成测试阶段，主收发链路对应的主相位历程和备收发链路对应的备相位历程均存在抖动问题，相位稳定度指标恶化为2°，不满足星载SAR干涉成像的需求。

并且，相关技术中收发链路的集成测试方法不能对引起相位历程抖动问题的故障单机进行定位。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种星载SAR收发链路相位抖动问题定位方法。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种星载SAR收发链路相位抖动问题定位方法，包括：

获取第一收发链路的第一主收发链路对应的第一主相位历程和所述第一收发链路的第一备收发链路对应的第一备相位历程；所述第一收发链路是由调频信号源、预功率放大器、可调衰减器、微波组合、雷达接收机和数据形成器连接组成的；

先确定所述第一主收发链路中第一单机的主机是否存在故障；所述第一单机的主机的故障检测完成后再确定所述第一备收发链路中所述第一单机的备机是否存在故障；或者，先确定所述第一所述第一备收发链路中第一单机的备机是否存在故障；所述第一单机的备机的故障检测完成后再确定所述第一主收发链路中所述第一单机的主机是否存在故障；所述第一单机为以下单机之一：所述预功率放大器、所述微波组合和所述雷达接收机；其中，

在所述第一备收发链路中未设置有所述第一单机的备机的情况下，当所述第一主相位历程存在抖动，且所述第一备相位历程未存在抖动时，确定所述第一单机的主机存在故障；

在所述第一主收发链路中未设置有所述第一单机的主机的情况下，当所述第一备相位历程存在抖动，且所述第一主相位历程未存在抖动时，确定所述第一单机的备机存在故障。

上述方案中，在所述第一备收发链路中未设置有所述预功率放大器的备机的情况下，当所述第一主相位历程存在抖动，且所述第一备相位历程未存在抖动时，确定所述预功率放大器的主机存在故障；

或者，

在所述第一主收发链路中未设置有所述预功率放大器的主机的情况下，当所述第一备相位历程存在抖动，且所述第一主相位历程未存在抖动时，确定所述预功率放大器的备机存在故障。

上述方案中，在所述第一备收发链路中未设置有所述微波组合的备机的情况下，当所述第一主相位历程存在抖动，且所述第一备相位历程未存在抖动时，确定所述微波组合的主机存在故障；

或者，

在所述第一主收发链路中未设置有所述微波组合的主机的情况下，当所述第一备相位历程存在抖动，且所述第一主相位历程未存在抖动时，确定所述微波组合的备机存在故障。

上述方案中，在所述第一备收发链路中未设置有所述雷达接收机的备机的情况下，当所述第一主相位历程存在抖动，且所述第一备相位历程未存在抖动时，确定所述雷达接收机的主机存在故障；

或者，

在所述第一主收发链路中未设置有所述雷达接收机的主机的情况下，当所述第一备相位历程存在抖动，且所述第一主相位历程未存在抖动时，确定所述雷达接收机的备机存在故障。

上述方案中，在获取第一收发链路的第一主收发链路对应的第一主相位历程和所述第一收发链路的第一备收发链路对应的第一备相位历程之前，所述方法还包括：

获取第二收发链路的第二主收发链路对应的第二主相位历程和所述第二收发链路的第二备收发链路对应的第二备相位历程；所述第二收发链路是由所述调频信号源、所述可调衰减器和所述数据形成器连接组成的；

判断所述第二主相位历程和所述第二备相位历程是否存在相位抖动，得到第二判断结果；

当第二判断结果表征所述第二主相位历程和所述第二备相位历程均未存在相位抖动时，确定所述调频信号源未存在单机故障。

上述方案中，所述方法还包括：

当所述第二判断结果表征所述第二主相位历程存在相位抖动时，确定所述调频信号源为故障单机，且所述调频信号源的主机存在故障；或者，

当所述第二判断结果表征所述第二备相位历程存在相位抖动时，确定所述调频信号源为故障单机，且所述调频信号源的备机存在故障。

上述方案中，确定相应相位历程的相位稳定度指标大于0.5°时，确定所述相应相位历程存在相位抖动。

本发明实施例提供的技术方案，获取第一收发链路的第一主收发链路对应的第一主相位历程和所述第一收发链路的第一备收发链路对应的第一备相位历程；所述第一收发链路是由调频信号源、预功率放大器、可调衰减器、微波组合、雷达接收机和数据形成器连接组成的；先确定所述第一主收发链路中第一单机的主机是否存在故障；所述第一单机的主机的故障检测完成后再确定所述第一备收发链路中所述第一单机的备机是否存在故障；或者，先确定所述第一所述第一备收发链路中第一单机的备机是否存在故障；所述第一单机的备机的故障检测完成后再确定所述第一主收发链路中所述第一单机的主机是否存在故障；所述第一单机为以下单机之一：所述预功率放大器、所述微波组合和所述雷达接收机；其中，在所述第一备收发链路中未设置有所述第一单机的备机的情况下，当所述第一主相位历程存在抖动，且所述第一备相位历程未存在抖动时，确定所述第一单机的主机存在故障；在所述第一主收发链路中未设置有所述第一单机的主机的情况下，当所述第一备相位历程存在抖动，且所述第一主相位历程未存在抖动时，确定所述第一单机的备机存在故障。本发明实施例的方案，由于分别对预功率放大器、微波组合和雷达接收机的主机和备机进行了故障检测，所以能够定位导致星载SAR收发链路相位抖动问题的单机故障，并进一步在定位出单机故障后可以及时进行维修以排除故障，为单机故障问题快速定位节约了时间。

附图说明

图1为星载SAR的卫星多次航过差分干涉成像示意图；

图2为星载SAR收发链路工作原理示意图；

图3为星载SAR收发链路各单机相位测试示意图；

图4为本发明实施例星载SAR收发链路相位抖动问题定位的方法流程示意图一；

图5为本发明实施例星载SAR收发链路相位抖动问题定位的方法流程示意图二；

图6为本发明应用实施例调频信号源的故障排查连接示意图；

图7为本发明应用实施例预功率放大器的主机的故障排查连接示意图；

图8为本发明应用实施例收发链路的单机设备问题定位流程图；

图9为本发明应用实施例收发链路的问题定位流程图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细阐述。

在本发明的各种实施例中，在星载SAR的收发链路集成测试状态下进行相位抖动问题的定位，通过逐个单机(包含主机和备机)问题定位的排故流程，即先判断某个单机的主机是否存在故障，再判断该单机的备机是否存在故障(也可以先判断该单机的备机是否存在故障，再判断该单机的主机是否存在故障)，在确定该单机的主机、备机均不存在故障后，再进行下一个单机的判断。如此，能够尽早完成单机故障问题的定位，若某一个单机存在故障，用户可及时进行维修以排除故障，无需等待其他单机(包含主机和备机)的问题定位，为单机快速定位问题并排除故障节约了时间。

在本发明的各种实施例中，在判断某个单机的主机是否存在故障时，将该单机的主机连接至主收发链路，并配置该单机的备机不连接备收发链路，对比主收发链路和备收发链路的相位历程是否存在抖动，定位单机故障；具体地，当主收发链路的相位历程存在抖动，且备收发链路的相位历程不存在抖动时，确定该单机的主机存在故障。在判断某个单机的备机是否存在故障时，将该待机的备机连接至备收发链路，并配置该单机的主机不连接主收发链路，对比主收发链路和备收发链路的相位历程是否存在抖动，当主收发链路的相位历程不存在抖动，且备收发链路的相位历程存在抖动时，确定该单机的备机存在故障。

在本发明的各种实施例中，将判定收发链路的相位历程是否抖动的相位稳定度指标阈值设置为0.5°，也就是说，当收发链路的相位历程的相位稳定度指标大于0.5°时，确定该收发链路的相位历程存在抖动，当收发链路的相位历程的相位稳定度指标小于或等于0.5°时，确定该收发链路稳定(即未存在抖动)。实际应用时，相位稳定度指标阈值也可以是其它数值，可由用户根据需要自行设置。

本发明实施例提供一种星载SAR收发链路相位抖动问题定位方法，如图4所示，所述方法包括以下步骤：

步骤401：获取第一收发链路的第一主收发链路对应的第一主相位历程和所述第一收发链路的第一备收发链路对应的第一备相位历程；

这里，所述第一收发链路是由调频信号源、预功率放大器、可调衰减器、微波组合、雷达接收机和数据形成器连接组成的。

步骤402：先确定所述第一主收发链路中第一单机的主机是否存在故障；所述第一单机的主机的故障检测完成后再确定所述第一备收发链路中所述第一单机的备机是否存在故障；或者，先确定所述第一所述第一备收发链路中第一单机的备机是否存在故障；所述第一单机的备机的故障检测完成后再确定所述第一主收发链路中所述第一单机的主机是否存在故障；

这里，所述第一单机为以下单机之一：所述预功率放大器、所述微波组合和所述雷达接收机；

其中，在所述第一备收发链路中未设置有所述第一单机的备机的情况下，当所述第一主相位历程存在抖动，且所述第一备相位历程未存在抖动时，确定所述第一单机的主机存在故障；

在所述第一主收发链路中未设置有所述第一单机的主机的情况下，当所述第一备相位历程存在抖动，且所述第一主相位历程未存在抖动时，确定所述第一单机的备机存在故障。

在一实施例中，在所述第一备收发链路中未设置有所述预功率放大器的备机的情况下，当所述第一主相位历程存在抖动，且所述第一备相位历程未存在抖动时，确定所述预功率放大器的主机存在故障。

在所述第一主收发链路中未设置有所述预功率放大器的主机的情况下，当所述第一备相位历程存在抖动，且所述第一主相位历程未存在抖动时，确定所述预功率放大器的备机存在故障。

在一实施例中，在所述第一备收发链路中未设置有所述微波组合的备机的情况下，当所述第一主相位历程存在抖动，且所述第一备相位历程未存在抖动时，确定所述微波组合的主机存在故障。

在所述第一主收发链路中未设置有所述微波组合的主机的情况下，当所述第一备相位历程存在抖动，且所述第一主相位历程未存在抖动时，确定所述微波组合的备机存在故障。

在一实施例中，在所述第一备收发链路中未设置有所述雷达接收机的备机的情况下，当所述第一主相位历程存在抖动，且所述第一备相位历程未存在抖动时，确定所述雷达接收机的主机存在故障。

在所述第一主收发链路中未设置有所述雷达接收机的主机的情况下，当所述第一备相位历程存在抖动，且所述第一主相位历程未存在抖动时，确定所述雷达接收机的备机存在故障。

实际应用时，调频信号源作为线性调频信号的产生设备，也存在故障的情况；在定位预功率放大器、微波组合和雷达接收机是否为故障单机之前，应该先排除调频信号源的故障，在确定调频信号源无故障的情况下，才能继续判断预功率放大器、微波组合和雷达接收机是否为故障单机；并且，若确定调频信号源存在故障，应该先维修调频信号源单机，在确定调频信号源的故障已恢复之后，再继续排查预功率放大器、微波组合和雷达接收机的故障问题。

基于此，在一实施例中，在获取第一收发链路的第一主收发链路对应的第一主相位历程和所述第一收发链路的第一备收发链路对应的第一备相位历程之前，如图5所示，所述方法还包括：

步骤501：获取第二收发链路的第二主收发链路对应的第二主相位历程和所述第二收发链路的第二备收发链路对应的第二备相位历程；

这里，所述第二收发链路是由所述调频信号源、所述可调衰减器和所述数据形成器连接组成的。

步骤502：判断所述第二主相位历程和所述第二备相位历程是否存在相位抖动，得到第二判断结果。

步骤503：当第二判断结果表征所述第二主相位历程和所述第二备相位历程均未存在相位抖动时，确定所述调频信号源未存在单机故障。

在一实施例中，所述方法还包括：

当所述第二判断结果表征所述第二主相位历程存在相位抖动时，确定所述调频信号源为故障单机，且所述调频信号源的主机存在故障；或者，

当所述第二判断结果表征所述第二备相位历程存在相位抖动时，确定所述调频信号源为故障单机，且所述调频信号源的备机存在故障。

下面结合应用实施例对本发明再作进一步详细的描述。

在本应用实施例的星载SAR收发链路相位抖动问题定位方法中，先排查调频信号源是否为故障单机，再分别排查预功率放大器、微波组合和雷达接收机是否为故障单机；所述方法具体包括以下步骤：

步骤1：判断调频信号源是否为故障单机。

具体地，如图6所示，将调频信号源、可调衰减器和数据形成器连接组成收发链路，使得调频信号源的主机和备机输出的主线性调频信号和备线性调频信号通过可调衰减器A和可调衰减器B输出至数据形成器；其中，可调衰减器A和可调衰减器B的作用是衰减主线性调频信号和备线性调频信号的功率，使得输出到数据形成器的信号满足数据形成器输入信号的功率要求；数据形成器将输入的微波信号变换为数字信号，对数字信号进行数字脉冲压缩处理，进一步得到主相位历程和备相位历程。

这里，如果主相位历程和备相位历程都稳定(即都不存在抖动)，则可以确定调频信号源无故障；如果某个相位历程存在抖动(即相位稳定度指标大于0.5°)，则可以确定调频信号源是故障单机。其中，如果主相位历程存在抖动，可以确定调频信号源的主机存在故障；如果备相位历程存在抖动，可以确定调频信号源的备机存在故障。

步骤2：判断预功率放大器的主机是否存在故障。

具体地，如图7所示，将调频信号源、预功率放大器、可调衰减器、微波组合、雷达接收机和数据形成器连接组成收发链路，其中，只将预功率放大器的主机连接至主收发链路，而预功率放大器的备机不连接备收发链路。使得调频信号源的主机输出的主线性调频信号通过预功率放大器的主机输出至可调衰减器A，调频信号源的备机输出的备线性调频信号直接输出至可调衰减器B，可调衰减器A和可调衰减器B衰减输入的信号的功率并输出至微波组合，使得输出到微波组合的信号满足微波组合输入信号的功率要求，微波组合再将信号通过雷达接收机输出至数据形成器，由数据形成器将微波信号变换为数字信号，对数字信号进行数字脉冲压缩处理，得到主相位历程和备相位历程。对比主相位历程和备相位历程，若主相位历程存在相位抖动(即相位稳定度大于0.5°)，且备相位历程相位稳定，则可以确定预功率放大器的主机存在故障。

步骤3：判断预功率放大器的备机是否存在故障。

具体地，采用和步骤2中判断预功率放大器的主机是否存在故障类似的方式，将预功率放大器的主机和备机的连接状态互换，即只将预功率放大器的备机连接至备收发链路，而预功率放大器的主机不连接主收发链路，通过对比主相位历程和备相位历程，在主相位历程不存在相位抖动，且备相位历程存在相位抖动时，确定预功率放大器的备机存在故障。

步骤4：分别判断微波组合的主机、备机以及雷达接收机的主机、备机是否存在故障。

具体地，采用和步骤2和步骤3类似的方式进行判断。

当判断微波组合的主机是否存在故障时，只将微波组合的主机连接至主收发链路，而微波组合的备机不连接备收发链路，通过对比主相位历程和备相位历程，确定微波组合的主机是否存在故障；当判断微波组合的备机是否存在故障时，只将微波组合的备机连接至备收发链路，而微波组合的主机不连接主收发链路，通过对比主相位历程和备相位历程，确定微波组合的备机是否存在故障。

当判断雷达接收机的主机是否存在故障时，只将雷达接收机的主机连接至主收发链路，而雷达接收机的备机不连接备收发链路，通过对比主相位历程和备相位历程，确定雷达接收机的主机是否存在故障；当判断雷达接收机的备机是否存在故障时，只将雷达接收机的备机连接至备收发链路，而雷达接收机的主机不连接主收发链路，通过对比主相位历程和备相位历程，确定雷达接收机的备机是否存在故障。

下面结合流程图对应用实施例的技术方案再作进一步详细的描述。

如图8所示，在收发链路中定位单机设备的问题，具体包括以下步骤：

步骤801：在收发链路中配置单机A的主机连接主收发链路，单机A的备机不连接备收发链路；确定主收发链路的主相位历程和备收发链路的备相位历程；之后执行步骤802；

这里，单机A可以是收发链路中连接的任意一个单机。

步骤802：判断主相位历程和备相位历程是否表征主收发链路相位不稳定，但备收发链路相位稳定；若是，则确定单机A的主机发生故障；若否，则执行步骤803。

步骤803：在收发链路中配置单机A的备机连接备收发链路，单机A的主机不连接主收发链路；确定主收发链路的主相位历程和备收发链路的备相位历程，之后执行步骤804。

步骤804：判断主相位历程和备相位历程是否表征备收发链路相位不稳定，但主收发链路相位稳定；若是，则确定单机A的备机发生故障；若否，则执行步骤805。

步骤805：确定单机A无故障。

在上述收发链路中定位单机设备问题的过程中，可以先判断单机A的主机是否存在故障，再判断单机A的备机是否存在故障；当然，实际应用时，也可以先判断单机A的备机是否存在故障，再判断单机A的主机是否存在故障。

如图9所示，在收发链路中定位问题，还可以包括以下步骤：

步骤901：配置由调频信号源、可调衰减器和数据形成器连接组成的收发链路；确定主收发链路的主相位历程和备收发链路的备相位历程，之后执行步骤902。

步骤902：判断主相位历程和备相位历程是否表征主收发链路相位不稳定，但备收发链路相位稳定；或者，判断主相位历程和备相位历程是否表征备收发链路相位不稳定，但主收发链路相位稳定；若是，则确定调频信号源的主机或备机存在故障；若否，则执行步骤903。

步骤903：配置由调频信号源、预功率放大器、可调衰减器、微波组合、雷达接收机和数据形成器连接组成的收发链路，之后执行步骤904。

步骤904：配置主收发链路中设置有预功率放大器的主机，但备收发链路中未设置有预功率放大器的备机；或者，备收发链路中设置有预功率放大器的备机，但主收发链路中未设置有预功率放大器的主机。确定主收发链路的主相位历程和备收发链路的备相位历程，之后执行步骤905。

步骤905：判断主相位历程和备相位历程是否表征主收发链路相位不稳定，但备收发链路相位稳定；或者，判断主相位历程和备相位历程是否表征备收发链路相位不稳定，但主收发链路相位稳定；若是，则确定预功率放大器的主机或备机存在故障；若否，则执行步骤906。

步骤906：配置主收发链路中设置有微波组合的主机，但备收发链路中未设置有微波组合的备机；或者，备收发链路中设置有微波组合的备机，但主收发链路中未设置有微波组合的主机。确定主收发链路的主相位历程和备收发链路的备相位历程，之后执行步骤907。

步骤907：判断主相位历程和备相位历程是否表征主收发链路相位不稳定，但备收发链路相位稳定；或者，判断主相位历程和备相位历程是否表征备收发链路相位不稳定，但主收发链路相位稳定；若是，则确定微波组合的主机或备机存在故障；若否，则执行步骤908。

步骤908：配置主收发链路中设置有雷达接收机的主机，但备收发链路中未设置有雷达接收机的备机；或者，备收发链路中设置有雷达接收机的备机，但主收发链路中未设置有雷达接收机的主机。确定主收发链路的主相位历程和备收发链路的备相位历程，之后执行步骤909。

步骤909：判断主相位历程和备相位历程是否表征主收发链路相位不稳定，但备收发链路相位稳定；或者，判断主相位历程和备相位历程是否表征备收发链路相位不稳定，但主收发链路相位稳定；若是，则确定雷达接收机的主机或备机存在故障；若否，则执行步骤910。

步骤910：确定调频信号源、预功率放大器、微波组合和雷达接收机均无故障。

实际应用时，对于在上述收发链路的问题定位，可以按照任意顺序判断预功率放大器、微波组合和雷达接收机的主机或备机是否存在故障。

本应用实施例提供的方案，具备以下优点：

第一，解决了星载SAR系统收发链路相位抖动问题的故障定位。

第二，若确定收发链路中某个单机出现故障，可以及时进行维修以排除故障，为单机故障的问题快速定位节约了时间。

第三，操作方法简单易行，可以应用在单基、双基和多基星载SAR系统的相位问题定位中，或应用在调频信号源输出非线性调频信号的雷达系统中，应用范围广。

需要说明的是：本发明实施例中的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

另外，本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。