[go: up one dir, main page]

RU2817767C1 - Method of obtaining image of geographic region and imaging system - Google Patents

Method of obtaining image of geographic region and imaging system Download PDF

Info

Publication number
RU2817767C1
RU2817767C1 RU2023115105A RU2023115105A RU2817767C1 RU 2817767 C1 RU2817767 C1 RU 2817767C1 RU 2023115105 A RU2023115105 A RU 2023115105A RU 2023115105 A RU2023115105 A RU 2023115105A RU 2817767 C1 RU2817767 C1 RU 2817767C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
satellite
forward downlink
satellites
beam coverage
Prior art date
Application number
RU2023115105A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Крейг А. МИЛЛЕР
Дэвид Д. ГРИНИДЖ
Кеннет В. БЮР
Дэвид Дж. ХАНЧАРИК
Original Assignee
Виасат, Инк.
Filing date
Publication date
Application filed by Виасат, Инк. filed Critical Виасат, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2817767C1 publication Critical patent/RU2817767C1/en

Links

Abstract

FIELD: satellite communication.
SUBSTANCE: said technical result is achieved due to the fact that the illumination satellite in the first orbit, beam signals (e.g., communication signals carrying modulated data to user terminals) from an antenna array to different beam coverage areas in accordance with the beam forming matrix; each of the collection satellites in the second orbit receives beam signal reflections; reflected signals received on collection satellites, may be processed in accordance with beam signals and beam forming matrix used to transmit beam signals to obtain an image of a geographic area. In some cases, the collection satellites can relay the received signals for processing by the illumination satellite.
EFFECT: creation of an improved method and system for obtaining an image of a geographic region using a multistatic synthetic aperture radar using data collection in a low earth orbit.
18 cl, 14 dwg

Description

Уровень техникиState of the art

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.The following applies generally to multi-orbit satellite systems and, more specifically, to multistatic synthetic aperture radars employing low-Earth orbit data acquisition. Synthetic aperture radar can be used to improve spatial resolution by combining signals associated with multiple radar illuminator or receiver locations. Uses of synthetic aperture radar include scientific or environmental monitoring, and surveillance of the movement of objects of interest to assets or military intelligence.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

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.The described methods relate to improved methods, systems, devices and apparatus supporting multi-static synthetic aperture radar using data acquisition in low Earth orbit. In some examples, an illumination satellite may be in a first orbit and multiple acquisition satellites may be in a second orbit. The lighting satellite can transmit beamforming lighting signals, such as beamforming communication signals, to different beamforming coverage areas. Each of the collection satellites can receive beamforming reflections of illumination signals. The reflected signals received at the acquisition satellites may be processed in conjunction with a beamforming matrix used to transmit beamforming lighting signals to produce an image of a geographic area. In some cases, beamforming lighting signals may carry communication signals (eg, modulated data) intended for user terminals in coverage areas. In some cases, collection satellites may relay received signals for processing by an illumination satellite.

Краткое описание графических материалов Brief description of graphic materials

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.In fig. 1A shows a diagram of a satellite system that supports a multistatic synthetic aperture radar employing low-Earth orbit data acquisition, in accordance with the examples disclosed herein.

На фиг. 1B проиллюстрирован антенный узел спутника, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.In fig. 1B illustrates a satellite antenna assembly that supports a multistatic synthetic aperture radar, in accordance with the examples disclosed herein.

На фиг. 1C проиллюстрирован узел облучающей решетки антенного узла, который поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.In fig. 1C illustrates a feed array assembly of an antenna assembly that supports a multistatic synthetic aperture radar, in accordance with the examples disclosed herein.

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.In fig. 2A-2B illustrate examples of antenna performance for an antenna assembly having a feed array assembly that supports a multistatic synthetic aperture radar, in accordance with the examples disclosed herein.

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.In fig. 3A and 3B illustrate an example of beamforming for generating focused beam coverage areas over a local antenna pattern coverage area in accordance with the examples disclosed herein.

На фиг. 4 проиллюстрирован пример системы обработки приема, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.In fig. 4 illustrates an example of a reception processing system that supports a multistatic synthetic aperture radar, in accordance with the examples disclosed herein.

На фиг. 5 проиллюстрирован пример диаграммы покрытия составного луча, которая поддерживает мультистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.In fig. 5 illustrates an example of a composite beam coverage pattern that supports a multistatic synthetic aperture radar, in accordance with the examples disclosed herein.

На фиг. 6 показана схема системы, содержащей устройство, которое поддерживает методы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.In fig. 6 is a diagram of a system comprising an apparatus that supports multistatic synthetic aperture radar techniques in accordance with the examples disclosed herein.

На фиг. 7 показана последовательность операций процесса, которая поддерживает методы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.In fig. 7 illustrates a process flow that supports multistatic synthetic aperture radar techniques in accordance with the examples disclosed herein.

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.In fig. 8 shows a diagram of a multi-static SAR processor that supports multi-static synthetic aperture radar techniques using low-Earth orbit data acquisition, in accordance with the examples disclosed herein.

На фиг. 9 показана схема системы, содержащей устройство, которое поддерживает методы мультистатического радиолокатора с синтезированной апертурой, в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.In fig. 9 is a diagram of a system comprising an apparatus that supports multistatic synthetic aperture radar techniques in accordance with examples disclosed herein.

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.In fig. 10 is a block diagram illustrating a method that supports a multistatic synthetic aperture radar using low-Earth orbit data acquisition, in accordance with the examples disclosed herein.

Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention

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. A system in accordance with the methods described herein can support various examples of multistatic synthetic aperture radar using low-Earth orbit data acquisition. In some cases, a communications satellite can be used as an illumination source for a multistatic synthetic aperture radar. A communications satellite may, for example, be in geostationary orbit and may operate in a multiple spot beam mode, transmitting or receiving in accordance with a number of relatively narrow spot beams aimed at different regions of the earth. A satellite system containing an illumination satellite may use on-satellite beamforming, ground-based beamforming, or end-to-end beamforming.

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).The satellite system may contain a number of collection satellites, which may be in a different orbit (eg, low Earth orbit) than the illumination satellite. Illumination signals transmitted by an illumination satellite can be reflected from the earth's surface, including objects or other elements, and received by collection satellites in a multistatic configuration. Collection satellites may transmit information (eg, digital samples) from the received signals to one or more ground stations (eg, directly or through one or more other satellites, such as a lighting satellite). The aperture for displaying the received signals may be determined by the number of collection satellites receiving signals reflected in multiple directions, including the spatial relationship between the collection satellites and the relative movement of the collection satellites relative to the illuminated region and the position of the illumination satellite. Multistatic data from multiple sampled signals (eg, representing multiple beam signals) from each of multiple collection satellites representing reflected signals during the same time period can be used to determine geospatial aperture information associated with the size of the collection satellite positions. The multistatic aperture can be combined with a synthetic aperture for each of the illumination sources (for example, when the collection satellites intersect their orbital paths). Images for a region (eg, including one or more beam coverage areas) can be obtained from reflected signals and beam information (eg, beam coefficients, beam signals).

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.Various examples of multistatic synthetic aperture radar techniques using low-Earth orbit data acquisition are proposed herein, and such examples are not intended to limit the scope, applicability, or configuration of the examples in accordance with the principles described herein. Rather, in the following description, those skilled in the art will be provided with descriptions that enable embodiments of the principles described herein to be implemented. Various changes may be made to the function and arrangement of elements.

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.Thus, in various embodiments of the invention in accordance with the examples disclosed herein, various procedures or components may be omitted, replaced, or added as necessary. For example, it should be understood that the methods may be performed in an order different from that described, and that various steps may be added, omitted, or combined. Additionally, aspects and elements described with respect to certain examples may be combined in various other examples. It should also be understood that the following systems, methods, devices and software may individually or collectively constitute components of a larger system, and other procedures may take precedence over or otherwise alter their use.

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.In fig. 1 shows a diagram of a satellite system 100 that supports a multistatic synthetic aperture radar using low-Earth orbit data acquisition, in accordance with the examples disclosed herein. The satellite system 100 may utilize a number of network architectures, including a space segment 101 and a ground segment 102. The space segment 101 may include one or more satellites 120. The ground segment 102 may include one or more access node terminals 130 (e.g., gateway terminals , ground stations), as well as other central processing centers or devices such as network operations centers (NOCs) or satellite and gateway terminal command centers (not shown). In some examples, ground segment 102 may also include user terminals 150 that are provided with communication service via satellite 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.).In various examples, satellite 120 may be configured to support wireless communications between one or more access node terminals 130 and/or various user terminals 150 located within the service coverage area, which in some examples may be the primary mission or purpose of satellite 120. In some In examples, satellite 120 may be deployed in a geostationary orbit (GEO) such that its orbital position with respect to ground devices is relatively stationary or stationary within an operational tolerance or other orbital window (eg, within an orbital position). In other examples, satellite 120 may operate in any suitable orbit (eg, low Earth orbit (LEO), medium Earth orbit (MEO), etc.).

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)).Satellite 120 may use an antenna assembly 121, such as a phased array antenna assembly (e.g., a direct radiating array (DRA)), a phased array feed reflector (PAFR) antenna, or any other mechanism known in the art to receive or transmit signals (for example, communication or broadcasting services or data collection services). In support of a communications service, satellite 120 may receive forward uplink signals 175 from access node terminals 130 and transmit forward downlink signals 170 to one or more user terminals 150. Satellite 120 may also receive reverse uplink signals 171 from one or more user terminals 150 and transmit reverse downlink signals 176 to one or more access node terminals 130. Satellite 120 may use a variety of physical layer modulation and transmission coding techniques to transmit signals between access node terminals 130 or user terminals 150 (eg, adaptive coding and modulation (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. Antenna assembly 121 may support communication or other signal reception via one or more focused beamforming beams 125, which may otherwise be referred to as service beams, satellite beams, or any other suitable terminology. The signals may pass through the antenna assembly 121 according to the spatial electromagnetic radiation pattern of the spot beams 125. In support of a communications service, the spot beam 125 may use a single carrier, such as a single frequency or a continuous range of frequencies, which may also be associated with a single polarization. In some examples, the spot beam 125 may be referred to as a user spot beam or user beam. For example, user spot beam 125 may be configured to support one or more forward downlink signals 170 and/or one or more reverse uplink signals 171 between satellite 120 and user terminals 150. Communication between satellite 120 and access node terminals 130 may be accomplished through access node spot beams (not shown), which may also be called gateway beams.

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).Spot beam 125 may support communication service between target devices (eg, user terminals 150 and/or access node terminals 130) or other signal reception within spot beam coverage area 126. The focus beam coverage area 126 may be defined by the area of the electromagnetic radiation pattern of the corresponding focus beam 125 projected onto the ground or some other reference surface having a signal strength, signal-to-noise ratio (SNR), or signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR ) of the focused beam 125 above a threshold value (eg, an absolute threshold value or a threshold value relative to the center of the beam). The spot beam coverage area 126 may cover any suitable service area (eg, circular, elliptical, hexagonal, local, regional, national) and can support communication service with any number of target devices located within the spot beam coverage area 126. In various examples, target devices, such as airborne or subsea target devices, may be located within the focus beam 125, but are not located on the support surface of the focus beam coverage area 126 (e.g., support surface 160, which may be an earth surface, a land surface , the surface of a body of water such as a lake or ocean, or a supporting surface at an elevation or height).

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.Beamforming for a communication channel can be accomplished by adjusting the signal phase (or time delay) and sometimes the signal amplitude of signals transmitted and/or received by multiple feed elements of one or more antenna assemblies 121 with overlapping local feed element radiation patterns. In some examples, some or all of the feed elements may be arranged in an array of constituent receive and/or transmit feed elements that interact with each other to provide various examples of on-board beamforming (OBBF), ground-based beamforming (GBBF), end-to-end beamforming or other types of beamforming.

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. The satellite 120 may support multiple beamforming spot beams 125 covering respective spot beam coverage areas 126, each of which may or may not overlap with adjacent spot beam coverage areas 126. For example, satellite 120 may support a service coverage area (eg, regional coverage area, national coverage area, hemispherical coverage area) formed by a combination of any number (eg, tens, hundreds, thousands) of spot beam coverage areas 126. Satellite 120 may support a communications service over one or more frequency bands and any number of subbands thereof. For example, satellite 120 may support Ku-, K-, or Ka-band, C-band, X-band, S-band, L-band, and International Telecommunications Union (ITU) V-band operation, and the like.

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).In some examples, a service coverage area may be defined as a coverage area from and/or to which either a terrestrial transmission source or a terrestrial receiver may be engaged in a communications service (e.g., transmit and/or receive signals associated therewith) via satellite 120 and may be defined by a plurality of focused beam coverage areas 126. In some systems, the service coverage area for each communication channel (eg, forward uplink coverage, forward downlink coverage, reverse uplink coverage, and/or reverse downlink coverage) may be different. While the service coverage area may only be active when satellite 120 is engaged in service (e.g., in a service orbit), satellite 120 may have (e.g., be designed or configured to have) its own antenna pattern based on the physical components of the antenna assembly 121 and their relative positions. The intrinsic radiation pattern of the satellite antenna 120 may refer to the distribution of energy relative to the satellite antenna node 121 (eg, the energy transmitted by and/or received by the antenna node 121).

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.In some service coverage areas, adjacent spot beam coverage areas 126 may have some degree of overlap. In some examples, a multi-color diagram (eg, a two-, three-, or four-color reuse diagram) may be used, with “color” referring to a combination of orthogonal communication resources (eg, frequency resources, polarization, etc.). In an example four-color diagram, overlapping focus beam coverage zones 126 may be assigned one of four colors, and each color may be assigned a unique combination of frequencies (e.g., frequency range or ranges, one or more channels) and/or signal polarization (e.g., right circular polarization (RHCP), left-handed circular polarization (LHCP), etc.) or other orthogonal resources. Assigning different colors to respective spot beam coverage areas 126 that have overlapping regions can reduce or eliminate interference between spot beams 125 associated with those overlapping spot beam coverage areas 126 (e.g., by scheduling transmissions that correspond to the respective spot beams according to the respective colors, by filtering transmissions that correspond to the corresponding focused beams according to the corresponding colors). Accordingly, these combinations of frequency and antenna polarization can be reused in a repeating non-overlapping "four-color" reuse pattern. In some examples, the communication service may be provided using more or fewer colors. In an additional or alternative embodiment, time sharing among the focused beams 125 and/or other interference suppression techniques may be used. For example, spot beams 125 may simultaneously use the same resources (same polarization and frequency range) with interference suppressed using suppression techniques such as ACM, interference cancellation, space-time coding, and the like.

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. In some examples, satellite 120 may be configured as a curved tube satellite. In a curved tube configuration, satellite 120 may perform frequency and polarization conversion on received carrier signals before retransmitting the signals to their destination. In some examples, satellite 120 may support a raw curved tube architecture with phased array antennas used to create relatively small spot beams 125 (eg, via GBBF). Satellite 120 may support K common paths, each of which may be allocated as a forward path or a return path at any given time. Relatively large reflectors can be illuminated by a phased array of antenna feed elements, allowing for the creation of different focused beam patterns 125 within the constraints of reflector size and the number and placement of antenna feed elements. Phased array feed reflectors can be used to receive uplink signals, transmit downlink signals, or both.

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).Satellite 120 may operate in a multiple spot beam mode, transmitting or receiving in accordance with a number of relatively narrow spot beams 125 directed to different regions of the earth. This may provide separation of user terminals 150 into different narrow spot beams 125 or otherwise support spatial separation of transmitted or received signals. In some examples, beamforming networks (BFNs) associated with receive (Rx) or transmit (Tx) phased arrays may be dynamic, allowing the locations of Tx spot beams 125 (e.g., downlink spot beams 125) and Rx spot beams 125 to move. (eg, uplink spot beams 125).

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). User terminals 150 may include various devices configured to transmit signals via satellite 120, which may include fixed terminals (e.g., land-based fixed terminals) or mobile terminals such as terminals on boats, aircraft, land vehicles and so on. User terminal 150 may transmit data and information via satellite 120, which may include communication through access node terminal 130 with a destination device, such as network device 141, or some other device or distributed server associated with network 140. User terminal 150 150 can transmit signals in accordance with various modulation and transmission coding techniques at the physical layer, including, for example, those defined by the following standards: Digital Video Broadcasting - Satellite - Second Generation (DVB-S2), Worldwide Compatibility for Microwave Access (WiMAX), a cellular communications protocol such as Long Term Evolution (LTE) or fifth generation (5G) protocol, or Data Over Cable Interface Specification (DOCSIS) standards.

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.Access node terminal 130 may transmit forward uplink signals 175 to satellite 120 and receive reverse downlink signals 176 from it. The access node terminals 130 may also be referred to as ground stations, gateways, gateway terminals, or hubs. The access node terminal antenna system 131 may be bifacial and may be designed with sufficient transmit power and receive sensitivity to reliably communicate with satellite 120. In some examples, access node terminals 130 may include a parabolic reflector with high directivity in the direction of satellite 120 and low directivity in others. directions. The access node terminals 130 may comprise a variety of alternative configurations and include performance characteristics such as high isolation between orthogonal polarizations, high efficiency across operating frequency bands, low noise, and the like.

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.In support of the communications service, access node terminal 130 may schedule traffic to user terminals 150. Alternatively, such scheduling may occur in other parts of the satellite system 100 (for example, in one or more network devices 141, which may include a NOC and/or gateway command center). Although in FIG. 1 shows a single access node terminal 130, examples in accordance with the present invention may be implemented in communication systems having multiple access node terminals 130, each of which may be connected to others and/or to one or more networks 140 or network devices 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).Satellite 120 may communicate with access node terminal 130 by transmitting reverse downlink signals 176 and/or receiving forward uplink signals 175 via one or more access node spot beams. Each of the access node spot beams may be associated with a separate return channel of the antenna node 121 (eg, GBBF) or each access node spot beam may be associated with multiple channels of the antenna node 121 (eg, OBBF or end-to-end beamforming).

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.Access node terminal 130 may provide an interface between network 140 and satellite 120 and, in some examples, may be configured to receive data and information sent between network 140 and one or more user terminals 150. Access node terminal 130 may format data and information for delivery to respective user terminals 150. Likewise, access node terminal 130 may be configured to receive signals from satellite 120 (eg, originating from one or more user terminals 150 and directed to a destination accessible via network 140). Access node terminal 130 may also format received signals for transmission over network 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.The network(s) 140 may be any type of network and may include, for example, the Internet, an Internet Protocol (IP) network, an intranet, a wide area network (WAN), a metropolitan area network (MAN). ), local area network (LAN), virtual private network (VPN), virtual LAN (VLAN), fiber optic network, hybrid fiber-coaxial network, cable network, public switched telephone network (PSTN), public switched data network (PSDN ), a public land mobile network and/or any other type of network supporting communications between devices as described in this document. Network(s) 140 may include both wired and wireless connections, as well as optical links. Network(s) 140 may connect access node terminal 130 to other access node terminals, which may be in communication with the same satellite 120 or with other satellites 120 or other vehicles.

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.One or more network devices 141 may be associated with the access node terminals 130 and may control aspects of the satellite system 100. In various examples, the network device 141 may be co-located or otherwise located adjacent to the access node terminals 130 or may be a remote installation that communicates with access node terminals 130 and/or network(s) 140 via wired and/or wireless communication channel(s). Network devices 141 may include a beamforming processor 135 that may perform aspects related to generating coefficients for beamforming (eg, for OBBF, GBBF, end-to-end beamforming) and applying the coefficients (eg, for GBBF or end-to-end beamforming). For example, beamforming processor 135 may create coefficients to be applied to beam signals, and may apply coefficients to beam signals to obtain access node signals to be transmitted from one or more access node terminals 130, and may provide access node signals to one or more terminals. 130 access nodes for transmission.

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. Satellite 120 can be used as an illumination source for a multistatic synthetic aperture radar. Satellite system 100 may also include one or more collection satellites 122 that are in a different orbit than satellite 120. For example, lighting satellite 120 may be a GEO satellite, while collection satellites 122 may be LEO or MEO satellites. . Lighting signals transmitted by satellite 120 (eg, forward downlink signals 170) may be reflected from surface 160 or objects 155 and received by collection satellites 122 in a multistatic configuration. That is, the same illumination signal (e.g., forward downlink signals 170) may be reflected and received at different angles by collection satellites at different orbital positions that have simultaneous fields of view that include one or more focused beam coverage areas 126 . Thus, at each point in space and time, each of the collection satellites 122 can sample the same signal reflected in different directions. In addition, the acquisition satellites 122 may sample the signal over multiple time points. For example, as acquisition satellites 122 traverse their orbital path, they may produce multiple samples of signals (eg, forward downlink signals 170) reflected from a given spot beam coverage area 126. Thus, the aperture for displaying received signals may be determined by the number of collection satellites 122 sampling the signal reflected in multiple directions, including the spatial relationship between collection satellites 122 and the relative movement of collection satellites 122 relative to the illuminated region (e.g., a given spot beam coverage area 126 ) and satellite 120 lighting.

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.In some cases, collection satellites 122 may transmit information (eg, digital samples) from the received signals to one or more ground stations. For example, collection satellites 122 may transmit information via satellite 120 to one or more access node terminals 130. In some cases, the collection satellites 122 may transmit information over a communications link 172 associated with a communications service provided by the satellite 120. In some cases, the signals transmitted by the collection satellites 122 over a communications link 172 may be used by the satellite 120 or access node terminals 130 to determine the position of the satellites. 122 fees. For example, communication channel 172 may be synchronized with satellite 120 or include timestamp information, and the position of acquisition satellites 122 may be determined based on the timing information. In some cases, the position may be determined based on the timing information and the known orbit of the collection satellites 122.

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.In some examples, satellite system 100 may include more than one satellite for lighting. For example, satellite system 100 may include multiple GEO satellites, each of which transmits spot beams 125, with some spot beams from each of the multiple GEO satellites at least partially overlapping. Multiple GEO satellites covering the same area can provide additional precision through temporal and spatial diversity. For example, a first illumination signal may be transmitted from a first GEO satellite and collected by each of multiple LEO acquisition satellites, and a second illumination signal may be transmitted from a second GEO satellite and collected by each of several LEO acquisition satellites. Thus, cross-course interferometry can be used to improve ranging and azimuth accuracy through the long baseline triangulation provided by multiple illumination and acquisition satellites. A large effective aperture can provide higher accuracy than a synthetic aperture and can also be combined with a synthetic aperture for each of the illumination sources (for example, when collection satellites cross their orbital paths). Multiple illumination sources can also increase the effective cross-section of the target being diffused by simultaneously receiving multiple signals from different angles.

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.Using the 120 GEO satellite for lighting may provide other benefits. For example, high power (e.g., kilowatts or more) can be used to transmit synthetic aperture radar illumination signals. This may limit the LEO satellite's duty cycle to transmit to short bursts or fractions of its orbital period. In contrast, GEO communications satellites are generally much larger and designed to operate continuously. Thus, LEO collection satellites 122 that do not transmit lighting signals may be simpler and more economical to manufacture.

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.In some cases, an illumination satellite (eg, GEO satellite 120) may transmit a reference signal (eg, a beacon signal) used to determine the frequency, phase, or timing of signals received by the collection satellites 122. For example, GEO satellite 120 may transmit a beacon signal 180 across a wide area, including a service area having beam coverage areas 126 and collection satellites 122 . In some cases, collection satellites 122 may use the beacon signal 180 to determine the frequency, phase, or arrival time of the reflected beam signals 128 . In an additional or alternative embodiment, the collection satellites 122 may receive the forward downlink signals 170 (eg, just before the reflection) and use the forward downlink signals 170 as a reference to determine the frequency, phase, or arrival time of the reflected beam signals 128.

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.In some cases, beam signals 170 may be modulated to include timing and phase reference information. For example, beam signals 170 may include timestamps in each of several synchronization periods. In an additional or alternative embodiment, the beam signals 170 may include phase reference information, such as phase reference symbols, which can be used by collection satellites 122 to match the phase reference information in the beacon signal to provide phase information in the reflected signals.

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.In some cases, collection satellites 122 may sample the reflected signals and send the sampled signals to the multistatic SAR processor 145 for processing. Collection satellites 122 may transmit sampled signals via GEO satellite 120 to one or more access node terminals 130, which may transmit sampled signals to network devices 141. For example, collection satellite 122-a may transmit sampled signals on a reverse uplink channel 172-a. communication, and the acquisition satellite 122-b may transmit the sampled signals on the reverse uplink of communication channel 172-b. In some cases, satellite 120 may be an end-to-end relay such that each of multiple access node terminals 130 may receive a composite signal of sampled signals via respective subsets of the GEO satellite 120's transmit/receive paths. Beamforming processor 135 may combine composite signals received at multiple access node terminals 130 (eg, according to an inverse beamforming matrix) to obtain sampled signals from the collection satellite. Beamforming processor 135 may send the sampled signals to multistatic SAR processor 145 for processing.

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.Multi-static SAR processor 145 may receive sampled signals from each of one or more collection satellites 122 during a given period of time and use the built-in timing and phase information (for example, in combination with phase information from the collection satellite determined based on the beacon signal) and known beam signal information to determine geospatial information for each reflected beam signal. Multi-static SAR processor 145 may synthesize multi-static data from multiple sampled signals (e.g., representing multiple beam signals) from each of multiple collection satellites representing return signals during the same time period to determine geospatial aperture information associated with position sizes collection satellites. In some examples, multistatic SAR processor 145 may combine information from multiple acquisition satellites, multiple beam signals, and across time periods to produce multistatic and synthetic aperture for improved resolution and accuracy. Although shown as separate, multistatic SAR processor 145 may be included or co-located with network devices 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. In fig. 2A illustrates an antenna assembly 121 of a satellite 120 that supports a multistatic synthetic aperture radar using low-Earth orbit data acquisition, in accordance with the examples disclosed herein. As shown in FIG. 2A, antenna assembly 121 may include a feed array assembly 127 and a reflector 122 shaped to have a focal region 123 where electromagnetic signals (eg, incoming electromagnetic signals 280) are concentrated when received from a remote source. Likewise, a signal emitted by the feed array node 127 located at the focal region 123 will be reflected by the reflector 122 into an outgoing plane wave (eg, outgoing electromagnetic signals 280). The feed array assembly 127 and the reflector 122 may be coupled to a proprietary antenna pattern formed by a combination of the distinct feed element patterns for each of the plurality of feed elements 128 of the feed array assembly 127.

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).Satellite 120 may operate according to antenna node 121's own antenna pattern when satellite 120 is in a servicing orbit, as described herein. The antenna's own radiation pattern may be based at least in part on the radiation pattern of the feed elements 128 of the feed array assembly 127, the relative position (e.g., focal offset distance 129 or lack thereof in the focused position) of the feed array assembly 127 relative to the reflector 122, etc. d. The antenna's own radiation pattern can be related to the coverage area of the antenna's own radiation pattern. The antenna nodes 121 described herein may be configured to support a specific service coverage area with the antenna node 121's own antenna pattern coverage area, and various design characteristics may be determined computationally (e.g., by analysis or simulation) and/or measured experimentally (e.g. in the antenna test range or in actual use).

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).As shown in FIG. 2A, a feed array unit 127 of the antenna assembly 121 is located between the reflector 122 and a focal region 123 of the reflector 122. Specifically, the feed array unit 127 is located at a focal offset distance 129 from the focal area 123. Accordingly, the feed array unit 127 of the antenna assembly 121 may be located in a defocused position relative to the reflector 122. Although in FIG. 2A is illustrated as a forward bias feed array assembly 127, a front feed array assembly 127 may be used, as well as other types of configurations including the use of a secondary reflector (e.g., Cassegrain antenna, etc.), or a configuration without reflector 122 (e.g., 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). In fig. 2B illustrates a feed array assembly 127 of an antenna assembly 121 that supports a multistatic synthetic aperture radar using low-Earth orbit data acquisition, in accordance with the examples disclosed herein. As shown in FIG. 2B, feed array assembly 127 may have multiple feed elements 128 for transmitting signals (eg, signals associated with a communications service, signals associated with the configuration or control of satellite 120, received data acquisition signals, or sensor locations).

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. As used herein, feed element 128 may refer to a receiving antenna element, a transmitting antenna element, or an antenna element configured to support both transmission and reception (eg, a transceiver element). The receiving antenna element may include a physical transducer (eg, a radio frequency (RF) transducer) that converts the electromagnetic signal into an electrical signal, and the transmitting antenna element may include a physical transducer that emits an electromagnetic signal when excited by the electrical signal. In some cases, the same physical converter can be used for transmission and reception.

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. Each of the feed elements 128 may include, for example, a feed horn, a polarization converter (e.g., a polarized baffle horn that can function as two combined elements with different polarizations), a multi-port, multi-band feed horn (e.g., a dual-band 20 GHz/30 GHz dual polarized (LHCP/RHCP), slot resonator, inverted F, slot waveguide, Vivaldi device, helix, loop, patch antenna, or any other antenna element configuration or combination of interconnected subelements. Each of the feed elements 128 may also include. an RF signal converter or otherwise coupled thereto, a low noise amplifier (LNA), or a power amplifier (PA), and may also be coupled to repeaters in satellite 120 that may perform other signal processing such as frequency conversion, beamforming processing and so on.

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.The reflector 122 may be configured to reflect signals between the illumination array node 127 and one or more target devices (eg, user terminals 150, access node terminals 130) or objects (eg, terrain, vehicles, buildings, airborne objects). Each feed element 128 of the feed array assembly 127 may be associated with a corresponding feed pattern of its own, which may be associated with a projected coverage area of the feed array's own pattern (e.g., projected onto a ground surface, plane, or volume after reflection from reflector 122). The set of coverage areas of the own radiation pattern of the feeding elements for an antenna with several feeds can be called the antenna’s own radiation pattern. The irradiation array assembly 127 may contain any number of irradiation elements 128 (e.g., tens, hundreds, thousands, etc.), which may be in any suitable arrangement (e.g., a linear array, an arcuate array, a flat array, a honeycomb array, polyhedral lattice, spherical lattice, ellipsoidal lattice or combinations thereof). Irradiating elements 128 may have ports or apertures of various shapes, such as circular, elliptical, square, rectangular, hexagonal, and others.

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.In fig. 3A, 3B, 4A, and 4B illustrate examples of antenna performance for an antenna assembly 121-a having a feed array assembly 127-a that supports a multistatic synthetic aperture radar using low-Earth orbit data acquisition, in accordance with the examples disclosed herein. document. Antenna assembly 121-a may operate under conditions in which received transmissions from a given location are distributed over a plurality of feed elements 128-a, or the transmitted power from feed element 128-a is distributed over a relatively large area, or both.

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.In fig. 3A shows a diagram 201 of the intrinsic radiation pattern 210-a of the feed elements associated with the feed elements 128-a of the feed array assembly 127-a. In particular, diagram 201 illustrates the intrinsic radiation patterns 210-a-1, 210-a-2 and 210-a-3 associated with the feed elements 128-a-1, 128-a-2 and 128-a- 3 respectively. The feed element's own radiation patterns 210-a may represent the spatial radiation pattern associated with each of the respective feed elements 128. For example, when the feed element 128-a-2 is in transmit mode, the transmitted electromagnetic signals may be reflected from the reflector 122-a and propagate in a predominantly conical intrinsic radiation pattern 210-a-2 of the irradiating elements (although other shapes are possible depending on the characteristics of the irradiating element 128 and/or reflector 122). Although three feed element signatures 210-a are shown for antenna assembly 121-a, each feed element 128 of antenna assembly 121 is associated with a corresponding feed element pattern 210. A set of intrinsic radiation patterns 210-a of the feed elements associated with antenna assembly 121-a (for example, intrinsic radiation patterns 210-a-1, 210-a-2, 210-a-2 of the feed elements and other intrinsic radiation patterns 210-a feed elements that are not illustrated) may be referred to as the antenna's own radiation pattern 220-a.

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. Each of the feed elements 128-a may also be associated with a self-pattern coverage area 211-a (e.g., self-pattern coverage areas 211-a-1, 211-a-2, and 211-a-3, associated with the irradiating elements 128-a-1, 128-a-2 and 128-a-3, respectively), representing the projection of the irradiating elements' own radiation patterns 210-a onto a supporting surface (for example, a ground or water surface, a supporting surface on an elevated surface, or any other reference plane or surface). The feed element's own beam coverage area 211 may be an area in which various devices (e.g., access node terminals 130 and/or user terminals 150) can receive signals transmitted by the corresponding feed element 128. In an additional or alternative embodiment, the feed element's own beam coverage area 211 The radiation pattern of the feed elements may be an area in which transmissions from various devices can be received by the corresponding feed element 128. For example, a device located in the zone of interest 230-a located within the zones 211-a-1, 211-a-2 and 211-a-3 covering the feed elements' own radiation pattern, can receive signals transmitted by feed elements 128-a-1, 128-a-2 and 128-a-3, and may have transmissions received by feed elements 128-a- 1, 128-a-2 and 128-3-a. A combination of self-pattern coverage zones 211-a associated with antenna assembly 121-a (e.g., self-pattern coverage zones 211-a-1, 211-a-2, 211-a-2 and other beam-pattern coverage zones 211 -a self-pattern coverage of feed elements that are not illustrated) may be referred to as antenna self-pattern coverage area 221-a.

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.The irradiation array assembly 127-a may operate in a defocused position relative to the reflector 122-a such that the irradiation elements' own radiation patterns 210-a, and thus the irradiation elements' own radiation pattern coverage areas 211-a, substantially overlap. Therefore, each position in the antenna's own radiation pattern coverage area 221-a may be associated with a plurality of feed elements 128 such that a plurality of feed elements 128 may be used for transmissions to or receptions from a point of interest. 201 is not to scale and that each of the coverage areas 211 of the irradiating element's own radiation pattern is typically much larger than the reflector 122-a.

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).In fig. 3B is a diagram 202 illustrating signal reception by antenna assembly 121-a for transmissions 240-a from point of interest 230-a. Transmissions 240-a from point of interest 230-a may illuminate all of reflector 122-a or some portion of reflector 122-a and then be focused and directed toward irradiating array node 127-a according to the shape of reflector 122-a and the transmission's incidence angle. 240 on reflector 122-a. The feed array assembly 127-a may be operated in a defocused position relative to the reflector 122-a such that transmission 240-a may be focused on a plurality of feed elements 128 (e.g., feed elements 128-a-1, 128-a-2 and 128-a-3 associated with the coverage areas 211-a-1, 211-a-2 and 211-a-3 of the own radiation pattern of the irradiating elements, each of which contains a point of interest 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.In fig. 4A shows a diagram 203 of the self-pattern gain profiles 250a of the feed elements associated with the three feed elements 128a of the feed array assembly 127a, with respect to angles measured from the zero offset angle 235a. For example, feed element self-pattern gain profiles 250-a-1, 250-a-2, and 250-a-3 may be associated with feed elements 128-a-1, 128-a-2, and 128-a-3, respectively. and therefore can represent the gain profiles of the feed elements' own radiation patterns 210-a-1, 210-a-2 and 210-a-3. As shown in diagram 203, the gain of each gain profile 250 of the feed elements' own radiation pattern may decay at angles offset in any direction from the peak gain. In diagram 203, beam contour layer 255-a may represent a required gain level (eg, to provide a required information rate) to support a communications service or other receive or transmit service via antenna node 121-a, which may therefore be used to determine boundaries of the corresponding self-pattern coverage zones 211-a (eg, self-pattern coverage zones 211-a-1, 211-a-2 and 211-a-3). The beam contour level 255a may represent, for example, -1 dB, -2 dB, or -3 dB attenuation from peak gain, or may be determined by absolute signal power, SNR level, or SINR level. Although three feed element self-gain profiles 250a are shown, other feed element self-gain profiles 250a may be associated with other feed elements 128a.

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. As shown in diagram 203, each of the self-beam gain profiles 250a may intersect with another self-beam gain profile 250a for a significant portion of the gain profile above the beam contour level 255a. Accordingly, diagram 203 illustrates the arrangement of feed element self-pattern gain profiles 250, where multiple feed elements 128 of the feed array assembly 127 can support signal transmission at a particular angle (eg, in a particular direction of the antenna's own radiation pattern 220-a). In some examples, this condition may be referred to as the presence of feed elements 128 of feed array node 127 or coverage areas 211 of the feed elements' own radiation pattern having a high degree of overlap.

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.In fig. 4B is a diagram 204 illustrating a two-dimensional array of idealized feed element self-pattern coverage zones 211 of multiple feed elements 128 of a feed array node 127-a (e.g., including feed elements 128-a-1, 128-a-2, and 128-a-3 ). Coverage zones 211 of the irradiating elements' own radiation pattern may be illustrated with respect to a reference surface (e.g., a plane at a distance from a communications satellite, a plane at some distance from the ground, a spherical surface at some height, the earth's surface, etc.) and may additionally include a volume adjacent to the support surface (eg, a substantially conical volume between the support surface and the communications satellite, a volume below the support surface, etc.). Several feed element self-pattern coverage zones 211-a can jointly form an antenna self-pattern coverage zone 221-a. Although eight self-pattern coverage zones 211a are illustrated, the feed array assembly 127 may have any number of feed elements 128 (e.g., less than eight or more than eight), each of which is associated with a self-pattern coverage zone 211.

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. The boundaries of each self-beam coverage zone 211 may correspond to a corresponding self-beam coverage 210 at beam contour level 255-a, and the peak gain of each self-beam coverage zone 211 may have a location designated "x" (e.g., nominal alignment, or the axis of the corresponding own radiation pattern 210 of the irradiating elements, or the coverage area 211 of the own radiation pattern of the irradiating elements). Zones 211a-1, 211-a-2 and 211-a-3 of the coverage of the own radiation pattern of the irradiating elements can correspond to the projections of the own radiation patterns of the irradiating elements associated with the profiles 250-a-1, 250-a-2 and 250-a- 3 amplification of the own radiation pattern of the irradiating elements, respectively, and diagram 203 illustrates the amplification profiles 250 of the own radiation pattern of the irradiating elements along the section plane 260-a of the circuit 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. The coverage areas 211 of the feed elements' own radiation pattern are referred to herein as idealized since the coverage areas are shown as circular for simplicity. However, in various examples, the coverage area 211 of the irradiating elements' own radiation pattern may have some shape other than a circle (eg, ellipse, hexagon, rectangle, etc.). Thus, the tile-based self-pattern coverage zones 211 may have more overlap with each other (e.g., in some cases, more than three tile-based self-pattern coverage zones 211 may overlap) than shown in diagram 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.In diagram 204, which may represent a state in which the feed array node 127-a is in a defocused position with respect to the reflector 122-a, a substantial portion (e.g., the majority) of each coverage zone 211 of its own feed element radiation pattern overlaps with an adjacent zone. 211 covering the own radiation pattern of the irradiating elements. Locations within a service coverage area (e.g., the total coverage area of multiple spot beams of antenna assembly 121) may be within the native feed element coverage area 211 of two or more feed elements 128. For example, antenna assembly 121-a may be configured in this manner. , to maximize the area in which more than two coverage zones 211 of the irradiating elements' own radiation pattern overlap. In some examples, this condition may also be referred to as the presence of feed elements 128 of feed array node 127 or coverage areas 211 of the feed elements' own radiation pattern having a high degree of overlap. Although eight feed element self-pattern coverage zones 211 are illustrated, the feed array assembly 127 may have any number of feed elements 128 associated with the feed element self-pattern coverage zones 211 in a similar manner.

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.In some cases, a single antenna assembly 121 may be used to transmit and receive signals between user terminals 150 or access node terminals 130. In other examples, satellite 120 may include separate antenna assemblies 121 for receiving signals and transmitting signals. The receiving antenna assembly 121 of the satellite 120 may be directed to the same or similar service coverage area as the transmitting antenna assembly 121 of the satellite 120. Thus, some coverage areas 211 of the native feed element radiation pattern for the receiving antenna feed elements 128 are configured to receive. may naturally correspond to the coverage areas 211 of the intrinsic radiation pattern of the feed elements for the feed elements 128 configured to transmit. In these cases, the receiving feed elements 128 may be matched in a manner similar to their corresponding transmitting feed elements 128 (e.g., with similar array patterns of the various feed array nodes 127, with similar wiring and/or circuit connections to signal processing hardware, similar configurations, and /or software algorithms, etc.), which leads to similar signal paths and processing for transmitting and receiving coverage areas 211 of the irradiating elements' own radiation pattern. However, in some cases it may be advantageous to match the receiving feed elements 128 and the transmitting feed elements 128 in different ways.

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.A plurality of highly overlapped feed elements' own radiation patterns 210 may be combined through beamforming to provide one or more focused beams 125. Beamforming for the focused beam 125 may be accomplished by adjusting the phase of the signal or the time delay and/or amplitude of the signals for the signals. transmitted and/or received by several irradiating elements 128 of one or more nodes 127 of the irradiating array, having overlapping zones 211 covering the own radiation pattern of the irradiating elements. Such phase and/or amplitude adjustment may be referred to as the application of beam weights (eg, beamforming coefficients) to the feed element signals. For transmissions (e.g., from the transmitting feed elements 128 of the feed array assembly 127), the relative phases, and sometimes the amplitudes, of the signals to be transmitted are adjusted such that the energy transmitted by the feed elements 128 will be constructively superimposed at the desired location (e.g., at the location focused beam coverage area 126). For reception (e.g., by receiving feed elements 128 of feed array assembly 127, etc.), the relative phases and sometimes amplitudes of the received signals are adjusted (e.g., by applying the same or different beam weights) such that the energy received from desired location (eg, at the location of the focus beam coverage area 126) by the irradiating elements 128 will be structurally superimposed on the given focus beam coverage area 126.

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.The term "beamforming" can be used to refer to the application of beam weights for transmission, reception, or both. Calculating beam weights or coefficients may involve directly or indirectly detecting characteristics of a communication channel. The processes of calculating the beam weight and applying the beam weight can be performed in the same or different components of the system. Adaptive beamformers may include functionality that supports dynamic calculation of beam weights or coefficients.

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.The focused beams 125 can be directed, selectively shaped, and/or otherwise reconfigured by applying different beam weights. For example, the number of active self-patterns 210 of the feed elements or focus beam coverage areas 126, the size of the shape of the focus beams 125, the relative gain of the self-patterns 210 of the feed elements and/or focus beams 125, and other parameters may vary over time. Antenna assemblies 121 may employ beamforming to generate relatively narrow focused beams 125 and may generate focused beams 125 with improved gain characteristics. Narrow spot beams 125 may allow signals transmitted by one beam to be distinguished from signals transmitted by other spot beams 125 to, for example, avoid interference between transmitted or received signals or determine spatial separation of received signals.

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.In some examples, narrow spot beams 125 may allow frequency and polarization reuse to a greater extent than when forming large spot beams 125. For example, spot beams 125 that are narrowly formed may support signal transmission through non-contiguous spot beam coverage areas 126 that do not overlap, while the overlapping spot beams 125 may be orthogonal in frequency, polarization, or time. In some examples, greater reuse through the use of smaller spot beams 125 may increase the amount of data transmitted and/or received. In an additional or alternative embodiment, beamforming can be used to provide a sharper reduction in gain at the edge of the beam, which can provide higher beam gain over a larger portion of the focused beam 125. Thus, beamforming techniques can provide higher frequency reuse and/or greater system capacity for a given amount of system bandwidth.

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. Some satellites 120 may use OBBF to electronically control the signals transmitted and/or received through the feed element array 128 (eg, by applying beam weights to the feed element signals on the satellite 120). For example, satellite 120 may have built-in beamforming capability using a multi-feed per beam (MFPB) phased array antenna. In some examples, beam weights may be calculated at a ground computing center (eg, access node terminal 130, network device 141, communications service manager) and then transmitted to satellite 120. In some examples, beam weights may be preconfigured or otherwise defined on satellite 120 for airborne use.

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.In some cases, satellite 120 may require significant processing capability to control the phase and gain of each feed element 128 that is used to generate focused beams 125. Such processing power may increase the complexity of satellite 120. Thus, in some cases, satellite 120 may operate with GBBF to reduce the complexity of satellite 120 while providing the benefit of electronically shaping narrow focused beams 125. In some examples, beam weights or coefficients may be applied at ground segment 102 (e.g., at one or more ground stations) before transmitting the corresponding signals to satellite 120. which may include multiplexing the signals of the feed elements in the ground segment 102 in accordance with various time, frequency, or spatial multiplexing techniques, among other signal processing. Accordingly, satellite 120 may accordingly receive and in some cases demultiplex such signaling and transmit associated feed element signals through corresponding antenna feed elements 128 to form focused transmit beams 125 that are based at least in part on beam weights applied in ground segment 102. In some examples, satellite 120 may receive feed element signals through respective antenna feed elements 128 and transmit the received feed element signals to a ground segment 102 (e.g., one or more ground stations), which may include multiplexing the feed element signals on satellite 120 to according to various time, frequency or spatial multiplexing techniques, in addition to other signal processing. Ground segment 102 may accordingly receive and in some cases demultiplex such signaling and apply beam weights to the received feed element signals to create spot beam signals that correspond to corresponding spot beams 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. In another example, the satellite system 100 in accordance with the present disclosure may support various end-to-end beamforming techniques, which may involve the formation of end-to-end spot beams 125 via satellite 120 or other vehicle operating as an end-to-end relay. For example, satellite 120 may include multiple signal transmission/reception paths (eg, repeaters), each of which is coupled between a receiving feed element and a transmitting feed element. In an end-to-end beamforming system, beam weights may be calculated at a central processing system (CPS) (eg, beamforming processor 135) of ground segment 102, and end-to-end beam weights may be applied within ground segment 102 rather than on satellite 120. Signals within end-to-end spot beams 125 may be transmitted and received within an array of access node terminals 130, which may be satellite access nodes (SANs). Any suitable type of end-to-end repeater can be used in an end-to-end beamforming system, and different types of access node terminals 130 can be used to communicate with different types of end-to-end repeaters.

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. The end-to-end beamformer within the CPS can compute one set of end-to-end beam weights that takes into account: (1) the uplink paths of the wireless signal up to the end-to-end repeater; (2) signal transmission/reception paths through an end-to-end repeater; and (3) the wireless signal downlink path from the end-to-end repeater. The beam weights can be represented mathematically as a matrix. In some examples, OBBF and GBBF satellite systems may have beam weight vector sizes given by the number of feed elements 128 on antenna node 121. Conversely, end-to-end beam weight vectors may have sizes given by the number of access node terminals 130 rather than the number of feed elements 128 on a pass-through repeater. Typically, the number of access node terminals 130 does not match the number of feed elements 128 on the end-to-end repeater. In addition, the generated end-to-end spot beams 125 terminate in neither the transmitting nor receiving feed elements 128 of the end-to-end repeater. Conversely, the generated end-to-end spot beams 125 can be effectively relayed because the end-to-end spot beams 125 can have uplink signal paths, relay signal paths (via satellite 120 or other suitable end-to-end relay) and downlink signal paths.

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.Because an end-to-end beamforming system can consider both a user link and a feeder link, as well as an end-to-end repeater, only one set of beam weights is required to form the required end-to-end spot beams 125 in a particular direction (e.g., forward spot beams 125 or reverse spot beams rays 125). Thus, one set of end-to-end forward spot beam weights causes the signals transmitted from the access node terminals 130 on the forward uplink, through the end-to-end repeater, and on the forward downlink to be combined to form end-to-end forward spot beams 125. Conversely, , signals transmitted from reverse users through the reverse uplink, through the end-to-end relay and the reverse downlink have end-to-end return beam weights applied to form the end-to-end return spot beams 125. Under some conditions, it may be difficult or impossible to distinguish the characteristics of the uplink communication and downlink communication. Accordingly, the generated spot beams 125 of the feeder link, the directionality of the generated spot beams, and the carrier-to-interference (C/I) ratio of the individual uplink and downlink links can no longer play their traditional role in system design, while the carrier-to-interference ratio concepts (Es/No) of uplinks, downlinks and end-to-end C/I ratio may still be important.

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.In fig. 5A and 5B illustrate an example of beamforming for forming spot beam coverage zones 126 over the antenna's own radiation pattern coverage zone 221-b in accordance with the examples disclosed herein. In fig. 5A, diagram 300 illustrates an antenna self-pattern coverage area 221-b, which includes multiple feed element self-pattern coverage areas 211 that can be provided by a defocused multi-feed antenna assembly 121. Each of the coverage areas 211 of its own feed element radiation pattern may be associated with a corresponding feed element 128 of the feed array node 127 of the antenna node 121. In FIG. 5B, diagram 350 shows a beam pattern of spot beam coverage areas 126 over service coverage area 310 in the continental United States. Focused beam coverage areas 126 may be provided by applying beamforming coefficients to signals transmitted by feed elements 128 associated with multiple feed elements' own beam pattern coverage areas 211 shown in FIG. 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.Each of the spot beam coverage areas 126 may have an associated spot beam 125, which, in some examples, may be based on a predetermined beamforming configuration configured to support a communications service or other primary or real-time target within corresponding focused beam coverage areas 126. Each of the focus beams 125 may be formed from a combination of signals transmitted by multiple feed elements 128 for those feed elements' own radiation pattern zones 211 that include a corresponding focus beam coverage area 126. For example, the spot beam 125 associated with the spot beam coverage area 126-c shown in FIG. 5B may be a combination of signals through eight feed elements 128 associated with the feed elements' own beam pattern coverage areas 211-b, shown as dark solid lines in FIG. 5A. In various examples, spot beams 125 with overlapping spot beam coverage areas 126 may be orthogonal in frequency, polarization, and/or time, while non-overlapping spot beams 125 may be non-orthogonal to each other (eg, a tile-based frequency reuse pattern). In other examples, non-orthogonal spot beams 125 may have varying degrees of overlap, with interference suppression techniques such as ACM, interference cancellation, or space-time coding used to control interbeam interference.

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. Beamforming can be applied to signals transmitted or received via satellite using OBBF, GBBF, or end-to-end beamforming signal paths. Thus, the service provided in the spot beam coverage areas 126 illustrated in FIG. 5B may be based on the coverage area 221-b of the antenna node 121's own antenna pattern, as well as the applied beam weights. Although service coverage area 310 is illustrated as being provided by a substantially uniform beam pattern of spot beam coverage areas 126 (e.g., having equal or substantially equal beam coverage area sizes and overlap amounts), in some examples of spot beam coverage areas 126 for service coverage area 310 may be uneven. For example, higher population density areas may provide communication service using relatively smaller spot beams 125, while lower population density areas may provide communication service using relatively larger spot beams 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). In fig. 6 shows a diagram of a satellite system 600 that supports a multistatic synthetic aperture radar using low-Earth orbit data acquisition, in accordance with the examples disclosed herein. Satellite system 600 may include an illumination satellite 120a and multiple acquisition satellites 122. For example, satellite system 600 may include a GEO satellite 120-a and multiple collection satellites 122 (eg, collection satellites 122-c and 122-d). In some examples, satellite system 600 may include more than one lighting satellite 120, each of which may be in a similar orbit (eg, at different GEO orbital positions). The collection satellites 122 may be in a different orbit than the illumination satellite (eg, LEO or 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. The lighting satellite 120a may be a communications satellite and may transmit over multiple channels to create spot beams (eg, beamforming spot beams 125). In fig. 6 illustrates three spot beams: spot beams 125-a, 125-b and 125-c. Each of the spot beams 125 may be associated with a corresponding user beam coverage area 126. Because user beam coverage areas 126-a, 126-b, and 126-c are located adjacent to each other, each of the respective spot beams 125-a, 125-b, and 125-c may use a different combination of frequency range and polarization (e.g., " color"). For example, each of the spot beams 125-a, 125-b, and 125-c may be associated with the same polarization (eg, RHCP or LHCP) and may use a different frequency band or frequency range for the two spot beams 125-125-c. a, 125-b, and 125-c may be the same, and the two focused beams may use different (eg, orthogonal) polarizations.

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. The communications signals transmitted by satellite 120 can be used as an illumination source for a multistatic synthetic aperture radar. For example, direct downlink signals 170 may be reflected from surface 160 or objects 155 and received by collection satellites 122 in a multistatic configuration. As illustrated in FIG. 6, multiple collection satellites may have at least partially overlapping fields of view 620. In some examples, lighting satellite fields 620 may be configured to cover an area that may cover a limited number (e.g., one, two, etc.) of user beam coverage areas 126 associated with spot beams 125 having the same "color" " For example, user beam coverage areas 126 of spot beams of the same color may be separated by a separation distance, and fields of view 620 may be positioned to cover an area not exceeding a certain multiple of the separation distance. Collection satellites 122 may receive reflected signals 128 in a bandwidth range that includes each of the spot beams 125. For example, spot beams 125 may use a four-, five-, six-, seven-, or eight-color arrangement in which the frequency range, used to transmit beam signals 170 may be divided into two, three, or four subbands associated with different focused beams 125. Each of the collection satellites 122 can receive over the entire frequency range and in multiple polarizations and thus can simultaneously receive reflected signals 128 associated with various focused beams.

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. The collection satellites 122 may perform signal processing, including digitization (eg, sampling) and compression, and may send the sampled signals to the multistatic SAR processor 145 for processing. In some examples, acquisition satellites 122 may send sampled signals to multistatic SAR processor 145 via illumination satellite 120 (e.g., the same satellite that transmitted beam signals 125 for which it collects reflected beam signals 128). In some examples, lighting satellite 120 may be an end-to-end relay or may be used in a GBBF system, and collection satellites 122 may transmit reverse uplink signals over communication links 172 to lighting satellite 120 (e.g., collection satellite 122-c may transmit reverse uplink signals communication channel on communication channel 172-c, and the acquisition satellite 122-d may transmit reverse uplink signals on communication channel 172-d). The lighting satellite 120 may relay reverse uplink signals in reverse downlink signals (not shown) to one or more access node terminals (not shown). The access node terminals may receive the reverse downlink signals and send the reverse downlink signals to the beamforming processor 135 for processing. Beamforming processor 135 may reconstruct uplink beam signals (eg, including sampled return beam signals 128) transmitted by collection satellites 122 and transmit uplink beam signals to multistatic SAR processor 145. The beamforming processor 135 may also send the beamforming coefficients used in creating the beam signals 125 to the multistatic SAR processor 145 .

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).The multistatic SAR processor 145 may process the sampled return beam signals 128 from each of the acquisition satellites 122 to produce multistatic SAR data corresponding to the user beam coverage areas 126. For example, to obtain multi-static SAR data corresponding to a user beam coverage area 126-a, multi-static SAR processor 145 may filter sampled return beam signals 128 (e.g., corresponding to return beam signals 128-c and 128-d) for the frequency range associated with the signal 170-a focused beam. In addition, the multi-static SAR processor 145 may process the sampled return beam signals 128 in accordance with the gain profile of the user beam 125-a in the beam coverage area 126-a. For example, areas with higher signal strength may have larger weights in the processed signal. Spatial separation of multiple collection satellites can provide cross-path interferometry capabilities. Additionally, spatial and temporal separation of multiple collection satellites 122 can provide additional resolution. For example, a given user beam coverage area 126a may fall within the fields of view 620 of several different acquisition satellites 122 over a period of time. Multistatic SAR processor 145 can distinguish between different spot beam signals 170 based on the field of view as well as signal information (eg, beam signal). In some cases, multiple acquisition satellites, of which only two are shown, may pass over the user beam coverage area 126 at different times during a given time period. The multistatic SAR processor 145 may process the sampled beam returns 128 from each of the collection satellites 122 to provide different cross-path interferometry and time diversity to obtain image data associated with the returns in the user beam coverage area 126-a. In addition, different reflected signals may be obtained from signals transmitted by different lighting satellites 120 (eg, which may use different frequency bands or polarizations) of the same area. Multistatic SAR processor 145 may perform similar operations for each user beam coverage area 126 (e.g., user beam coverage areas 125-b and 125-c with spot beam signals 170-b and 170-d) and combine data from each user beam coverage area 126 beam to create an image of the desired geographic area (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.In fig. 7 illustrates an example process flow diagram 700 that supports a multistatic synthetic aperture radar using low-Earth orbit data acquisition, in accordance with the examples disclosed herein. Process flow diagram 700 may be implemented in a satellite system 100 or 200. For example, process flow diagram may be implemented in a satellite system comprising a multistatic SAR processor 145-a, a beamforming processor 135-a, one or more access node terminals 130-a , one or more lighting satellites 120-a and one or more collection satellites 122-e. In some cases, one or more lighting satellites 120a may provide communication service for multiple user beam coverage areas through multiple user spot beams and may be a GEO satellite. One or more acquisition satellites 122 may be LEO or MEO satellites.

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.Illumination satellite 120-a may transmit a beacon signal 180-a, which can be used by collection satellites 122-a as a frequency and/or phase reference. For example, acquisition satellites 122 may synchronize timing with beacon signal 180 a to determine phase information for the received reflected signals.

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.Beamforming processor 135-a may receive forward link (FL) beam signals at step 705. For example, downlink data intended for user terminals may be determined and formed (eg, encoded, modulated) into FL beam signals for transmission in a given time period (for example, in a position or in a time period). At step 710, beamforming processor 135-a may apply beamforming coefficients to the FL beam signals to obtain FL AN signals 720. For example, the AN FL signals 720 may be signals corresponding to satellite feed elements 120-b for GBBF, or may be signals to be transmitted by access node terminals 130-a in an end-to-end beamforming system. Beamforming processor 135-a may provide AN FL signals 720 to access node terminals 130-a.

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.The access node terminals 130-a may transmit forward uplink (F-UL) signals 725 based on the AN FL signals 720 received from the beamforming processor 135-a. Satellite 120-b may receive F-UL signals 725 and transmit forward downlink (F-DL) signals 730, which may form spot beams based on beamforming coefficients applied by beamforming processor 135-a. For example, in a GBBF system, each channel of satellite 120-b may transmit a signal received from access node terminal 130-a, which may be combined to form spot beams. Alternatively, in an end-to-end beamforming system, satellite 120-b may include multiple transmit/receive signal paths, and each transmit/receive signal path may transmit composite F-UL signals 725 received from one or more access node terminals 130-a .

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.F-DL signals 730 forming spot beams carrying beam signals may be reflected from surface 160-b as reflected beam signals 732 and may be received by collection satellites 122-e. The collection satellites 122-e may sample the beam returns 732 and send the sampled beam returns 732 to the multi-static SAR processor 145-a for processing. The collection satellites 122 e may also receive the F-DL signals 730 directly (eg, not reflected) and may use the F-DL signals 730 to determine various information for the sampled reflected beam signals 732 . For example, in an additional embodiment, or as an alternative to using the beacon signal 180-a, collection satellites 122-e may use the F-DL signals 730 as a reference for determining the frequency, phase, or arrival time of the reflected beam signals 732. In addition, collection satellites 122 may use F-DL signals 730 to determine atmospheric corrections or consistency for the reflected beam signals 732. Collection satellites 122-e may transmit reverse uplink (R-UL) signals 745 containing sampled beam returns to satellite 120-b (which in some cases may be the same satellite as the lighting satellite, or a different satellite ). Satellite 120-b may relay R-UL signals in R-DL signals 755 to access node terminals 130-a. The access node terminals 130-a may receive and process (eg, sample) the R-DL signals 755 and send the RL signals 760 containing the sampled R-DL signals 755 to the beamforming processor 135-a.

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.Beamforming processor 135-a may apply RL beam coefficients to RL signals 760 at step 775. For example, in a GBBF system, each satellite receive signal 120-b may be in a separate R-DL signal 755. Alternatively, in an end-to-end beamforming system, satellite 120-b may relay R-UL signals 745 over multiple signal paths, and thus each R-DL signal 755 received by access node terminal 130-a may represent a composite signal including signals from multiple RL spot beams carried by at least a subset of multiple signal transmission/reception paths of satellite 120-b. Thus, beamforming processor 135-a can receive composite signals from each of the multiple access node terminals 130-a and apply RL beamforming coefficients representing end-to-end beamforming matrices between the RL beams and the multiple access node terminals 130-a to reconstruct the signals. beam RL. Beamforming processor 135-a may send RL beam signals to multi-static SAR processor 145-a for processing.

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.Multistatic SAR processor 145-a may obtain sampled return beam signals 732 from RL beam signals 780. Alternatively, multistatic SAR processor 145-a may receive sampled beam returns 732 via a different route. For example, collection satellites 122-e may transmit sampled beam returns directly to a ground station (not shown). The multi-static SAR processor 145-a may process the sampled beam returns 732 from each of the acquisition satellites 122-e to produce multi-static SAR data corresponding to the user beam coverage areas of the F-DL signals 730. Multistatic SAR processor 145-a may also obtain signal information for F-DL signals 730 from beamforming processor 135-a. For example, beamforming processor 135-a may provide FL beam signals 765 to multistatic SAR processor 145-a. In addition, beamforming processor 135-a may provide beam coefficients 770 to multi-static SAR processor 145-a.

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.Multistatic SAR processor 145-a may process the sampled return beam signals 732 based on FL beam signals 765 and beam coefficients 770 at step 785. For example, for a given FL beam generated by illumination satellite 120-b, multistatic SAR processor 145-a may estimate the sampled reflected beam signals 732 from each collection satellite 122-e having a field of view, including portions of the FL beam and the entire FL beam. For example, multistatic SAR processor 145-a may use beam coefficients 770 to determine FL beam properties, including gain profile, and may use FL beam signals 765 to determine radar information (e.g., range, reflectivity) associated with reflected beam signals 732 due to the terrain or objects encountered by the 730 F-DL signals. Multi-static SAR processor 145-a may use sampled beam returns 732 corresponding to simultaneous (eg, phase-correlated) F-DL signals 730 from multiple collection satellites 122-e to increase range and accuracy. In addition, the multistatic SAR processor 145-a may use sampled beam returns 732 from multiple acquisition satellites 122-e to obtain a synthetic aperture corresponding to the image information associated with the FL beam. Thus, multistatic SAR processor 145-a can construct a beam coverage image for each FL beam based on sampled beam returns 732 from multiple acquisition satellites 122-e that have fields of view at least partially overlapping with the beam coverage during a certain period of time. For example, multi-static SAR processor 145-a may determine the extent to which the field of view for each collection satellite 122-e overlaps with the beam coverage area and apply a beam overlap and gain profile to weight the sampled beam return 732 from each of the collection satellites 122-e for each instant. time.

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).In fig. 8 shows a schematic diagram of a multi-static SAR processor 145-b that supports multi-static synthetic aperture radar operating techniques using low-Earth orbit data acquisition, in accordance with the examples disclosed herein. The multistatic SAR processor 145-b may include a multistatic SAR signal detector 810, a SAR beam signal detector 820, a SAR beam signal processor 830, and an image processor 840. Each of these modules may communicate with each other directly or indirectly (eg, through one or more buses).

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.Multistatic SAR signal detector 810 may receive sampled return signals of beam 805 in a multistatic system with one or more illumination satellites and one or more collection satellites. For example, one or more of the illumination satellites may be GEO satellites, and the acquisition satellites may be in a different orbit (eg, LEO or MEO). The one or more lighting satellites may be communications satellites and may transmit over multiple channels to create focused beams. Spot beam signals can be reflected from terrain and objects, and the reflected signals can be received and sampled by collection satellites. Collection satellites may use the beacon signal (eg, beacon signal 180) or the spot beam signals themselves (eg, direct, non-reflected spot beam signals) as a reference for determining the frequency, phase, or arrival time of the reflected beam signals. The multistatic SAR signal detector 810 may process the sampled beam returns 805 to obtain signal information for each of the multiple focused beams (eg, based on frequency range, polarization, or field of view of the collection satellites). The multi-static SAR signal detector 810 may provide spot beam signal information 815 to the SAR beam signal detector 820 .

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.The SAR beam signal detector 820 may receive focused beam signal information 815 from the multistatic SAR signal detector 810. SAR beam signal detector 820 may also receive beam information 822, which may include beam signals or beam coefficients (eg, beamforming matrix 823 used to form forward downlink beams) associated with beamforming focused beams. The SAR beam signal detector 820 may, for each beam coverage area, determine return signal information (eg, range, reflectivity) based on the focused beam signal information 815 and the beam information 822. For example, the SAR beam signal detector 820 may determine return signal information for each beam signal received at each acquisition satellite and send the return signal information 825 to the SAR beam signal processor 830. For example, SAR beam signal detector 820 may determine reflected signal information 825 based on the gain profiles of the focused beam signal and the beam signal.

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.The SAR beam signal processor 830 may receive the return signal information 825 and may determine image information associated with each focus beam coverage area based on the return signal information 825. The SAR beam signal processor 830 may apply interferometry from the return signal information 825 from different collection satellites and may further synthesize an aperture to form images within each focus beam coverage area based on the return signal information from multiple collection satellites over different periods of time. For example, SAR beam signal processor 830 may receive information for the location of acquisition satellites at each instant in time to synthesize an aperture using multiple acquisition satellites, as well as multiple acquisition satellites over time. The SAR beam signal processor 830 may transmit beam image information 835 to the image processor 840 .

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. The image processor 840 may create an image 850 from the beam image information 835 . For example, image processor 840 may combine beam image information 835 for different beam coverage areas or assign image properties (eg, brightness, hue) to image pixels based on beam image information 835.

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).In fig. 9 shows a diagram of a system 900 comprising a device 905 that supports multistatic synthetic aperture radar techniques in accordance with the examples disclosed herein. Apparatus 905 may be an example of or include components of a reception processing system as described herein. The device 905 may include components for bidirectional communication, including components for sending and receiving messages, including a multistatic SAR processor 910, an input/output (I/O) controller 915, a database controller 920, a storage device 925, a processor 930, and a database 935 These components may communicate electronically via one or more buses (eg, bus 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).Multistatic SAR processor 910 may be an example of multistatic SAR processor 145 as described herein. In some cases, the multistatic SAR processor 910 may be implemented in hardware, software executed by the processor, firmware, or any combination thereof. For example, multistatic SAR processor 910 may receive sampled beam returns (eg, through I/O controller 915) and process the sampled beam returns to create multistatic synthetic aperture radar images. The sampled reflected beam signals may correspond to signals received by one or more collection satellites, and may be received by the system 900 via a satellite (eg, an illumination satellite) or directly from the collection satellite to a ground station. Multi-static SAR processor 910 may process the sampled beam returns in accordance with beam information (eg, beam signals, beam coefficients) to obtain beam information for each of the collection satellites over a period of time. The multistatic SAR processor 910 may create image pixel values (eg, intensity, hue) based on the processed beam information and additional information related to the acquisition satellites (eg, location, atmospheric correction). Multistatic SAR processor 910 may output images in output signals 950 via I/O controller 915 (eg, for display on a display device or storage on a storage medium).

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.I/O controller 915 may control input signals 945 and output signals 950 to device 905. I/O controller 915 may also control peripheral devices not integrated into device 905. In some cases, I/O controller 915 may represent a physical connection or port with external peripheral device. In some cases, the 915 I/O controller may use an operating system such as iOS®, ANDROID®, MS-DOS®, MS-WINDOWS®, OS/2®, UNIX®, LINUX® or other known operating system. In other cases, the I/O controller 915 may represent or interact with a modem, keyboard, mouse, touch screen, or similar device. In some cases, the I/O controller 915 may be implemented as part of the processor. In some cases, a user may interact with device 905 through I/O controller 915 or through hardware components controlled by I/O controller 915.

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.The database controller 920 may control the storage and processing of data in the database 935 . In some cases, the user may interact with the database controller 920. In other cases, the database controller 920 may operate automatically without user interaction. The database 935 may be an example of a single database, a distributed database, multiple distributed databases, a data warehouse, a data lake, or a disaster backup database. The database 935 may, for example, store multiple sets of beam weights for use by the multistatic beamforming system 910.

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.Storage device 925 may include random access memory (RAM) and read only memory (ROM). Memory device 925 may store computer-readable, computer-executable software, including instructions that, when executed (eg, by processor 930) cause the processor to perform various functions described herein. For example, memory 925 may store instructions for operations of the multistatic SAR processor 910 described herein. In some cases, storage device 925 may include, among other things, a basic input/output system (BIOS), which may control basic hardware or software operations, such as interaction with peripheral components or devices.

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.Processor 930 may include an intelligent hardware device (e.g., a general purpose processor, DSP, central processing unit (CPU), microcontroller, ASIC, FPGA, programmable logic device, discrete gate or transistor logic component, discrete hardware component, or any combination thereof). In some cases, processor 930 may be configured to operate on the memory array using a storage controller. In other cases, the storage controller may be integrated into the processor 930. The processor 930 may be configured to execute computer-readable instructions stored in the storage device 925 to perform various functions.

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.In fig. 10 is a block diagram illustrating a method 1000 that supports a multistatic synthetic aperture radar using low-Earth orbit data acquisition, in accordance with the examples disclosed herein. The operations of method 1000 may be implemented by a satellite system or components thereof, as described herein. For example, the operations of method 1000 may be performed by satellite system 100 or satellite system 600. In some examples, components of the satellite system may execute a set of instructions to control functional elements of the satellite system to perform the functions described below. Additionally or alternatively, satellite system components may perform aspects of the functions described below using special purpose hardware.

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.At step 1005, a first satellite of the satellite system may transmit a first set of forward downlink signals through an antenna covering a geographic region, wherein each of the first set of forward downlink beams within the geographic region is formed from at least a subset of the first set of forward downlink signals. communications. Transmitting a first plurality of forward downlink signals from a first satellite may include applying, at the first satellite, a first beamforming matrix to a plurality of forward uplink signals received from the satellite access node to obtain a first plurality of forward downlink signals. Alternatively, transmitting the first plurality of forward downlink signals from the first satellite may include transmitting from a plurality of satellite access nodes corresponding forward uplink signals and relaying, over a plurality of signal transmission/reception paths of the first satellite, corresponding forward uplink signals, wherein each of the first plurality of forward downlink signals comprises a composite element of at least a subset of corresponding forward uplink signals. The first set of forward downlink signals may be beam signals carrying communication data for user terminals on the first set of forward downlink beams. The first satellite may be a GEO satellite. The operations at step 1005 may be performed in accordance with methods described herein. In some examples, aspects of the operations in step 1005 may be performed by lighting satellite 120, as described with reference to FIG. 1 or 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.At step 1010, the set of second satellites may receive respective first signals including reflections of the first set of forward downlink beams. The second set of satellites may be LEO or MEO satellites. The operations at step 1010 may be performed in accordance with methods described herein. In some examples, aspects of operations 1010 may be performed by collection satellites 122, as described with reference to FIG. 1 or 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.At step 1015, the multistatic SAR processor may determine components of at least a subset of corresponding first signals associated with each of the set of forward downlink beams based on the signal data of each of the set of forward downlink beams. For example, the first plurality of forward downlink beams may comprise a plurality of forward downlink beams having a first combination of polarization and frequency range, and at least a subset of the respective first signals may comprise corresponding composite reflections from the plurality of forward downlink beams having the first combination polarization and frequency range. The operations at block 1015 may be performed in accordance with methods described herein. In some examples, aspects of the operations in step 1015 may be performed by a SAR beam signal detector, as described with reference to FIG. 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.At step 1020, the multistatic SAR processor may process, based on the first beamforming matrix used to form the first set of forward downlink beams, the corresponding first signals received by the set of second satellites to obtain an image of the geographic region. Processing of the respective first signals received by the set of second satellites to produce an image may be based on the beam signals from the first set of forward downlink beams. The operations at block 1020 may be performed in accordance with methods described herein. In some examples, aspects of the operations at block 1020 may be performed by SAR beam signal processor 830, as described with reference to FIG. 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.Aspects of steps 1005, 1010, 1015, or 1020 may be performed over multiple durations of time. For example, a first satellite may transmit a second plurality of forward downlink signals corresponding to a second duration of time, wherein the second plurality of forward downlink signals forms a second plurality of forward downlink beams over a geographic region. A plurality of second satellites may receive respective second signals comprising reflections of a second plurality of forward downlink beams. A multistatic SAR processor may process corresponding second signals received by a plurality of second satellites to produce an image of a geographic region. The processing of the respective second signals may be based on the same beamforming matrix that was used to create the first set of forward downlink signals, or in some cases on a second, different beamforming matrix.

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.It should be noted that the techniques described are representative of possible implementations and that the operations and components may be rearranged or otherwise modified, and that other implementations are possible. Additional parts of two or more of their methods or devices may be combined.

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.The information and signals described herein may be represented using any of a variety of different technologies and methods. For example, data, instructions, commands, information, signals, bits, symbols and chips that may be mentioned in the description may be voltages, currents, electromagnetic waves, magnetic fields or particles, optical fields or particles, or any combination thereof.

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).The various illustrative blocks and modules described in connection with the disclosure herein may be implemented or implemented with a general purpose processor, digital signal processor (DSP), application specific integrated circuit (ASIC), field programmable gate array (FPGA), or other programmable a logic device, discrete or transistor logic circuit, discrete hardware components, or any combination thereof designed to perform the functions described herein. The general purpose processor may be a microprocessor, but in the alternative, the processor may be any conventional processor, controller, microcontroller, or state machine. The processor may also be implemented as a combination of computing devices (eg, a combination of a DSP and a microprocessor, multiple microprocessors, one or more microprocessors combined with a DSP core, or any other similar configuration).

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.The functions described herein may be implemented in hardware, software executed by a processor, firmware, or any combination thereof. If implemented in software executed by a processor, the functions may be stored or transmitted as one or more instructions or code on a computer-readable medium. Other examples and embodiments are included within the scope of the invention and the accompanying claims. For example, due to the nature of software, the functions described herein may be implemented using software executed by a processor, hardware, firmware, a hardware implementation, or a combination of any of the foregoing. Elements that implement functions may also be physically located in different positions, including being distributed in such a way that portions of the functions are implemented in different physical locations.

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.Computer-readable media includes both non-volatile computer storage media and communications media, including any media that facilitates transfer of a computer program from one location to another. A non-volatile storage medium can be any available medium that can be accessed by a general purpose or special purpose computer. By way of example, and not limitation, non-volatile computer-readable media may include random access memory (RAM), read-only memory (ROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, compact disc (CD) ROM, or other optical disk storage, magnetic disk storage or other magnetic storage devices, or any other non-volatile medium that can be used to carry or store required program code facilities in the form of instructions or data structures that can be accessed by a general purpose or special purpose computer or general purpose or special purpose processor. Additionally, any connection is properly referred to as a computer readable medium. For example, if software is transmitted from a website, server, or other remote source using coaxial cable, fiber optic cable, twisted pair cable, digital subscriber line (DSL), or wireless technologies such as infrared, radio, and microwave, then coaxial cable , fiber optic cable, twisted pair, DSL or wireless technologies such as infrared, radio and microwave are included in the definition of media. The disc and disc used herein include CD, laser disc, optical disc, digital versatile disc (DVD), floppy disk and Blu-ray disc, where discs generally reproduce data magnetically, while discs reproduce data optically using lasers. Combinations of the above are also included in the scope of machine-readable media.

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».As used herein, including in the claims, the term “or” when used in a list of elements (for example, in a list of elements preceded by a phrase such as “at least one of” or “one or more of”) means including a list such as, for example, a list of "at least one of A, B or C" means A or B or C or AB or AC or BC or ABC (i.e. A, B and C ). In addition, as used herein, the phrase “based on” should not be construed as a reference to a closed set of terms. For example, the exemplary step described by the phrase "based on condition A" may be based on both condition A and condition B without departing from the scope of the present invention. In other words, as used herein, the phrase “based on” should be interpreted in the same way as the phrase “based on at least in part.”

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.In the accompanying figures, similar components or elements may be designated by the same reference numerals. In addition, different components of the same type can be distinguished by a hyphen following the reference position and a second label that distinguishes them from similar components. If only the first reference numeral is used in a specification, the description applies to any of the similar components having the same first reference numeral, regardless of the second reference numeral or other subsequent reference numeral.

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.The description set forth herein in connection with the accompanying drawings describes typical configurations and does not represent all examples that may be implemented or that are within the scope of the claims. As used herein, the term “exemplary” means “serving as an example, example, or illustration” and not “preferred” or “superior to other examples.” The detailed description includes specific details in order to provide an understanding of the methods described. However, these methods can be put into practice without these specific details. In some cases, well-known structures and devices are shown in block diagram form to facilitate understanding of the concepts of the described examples.

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.The description herein is provided to enable one skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications of the invention will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the present invention. Thus, the invention is not limited to the examples and designs described herein, but is intended to have the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

Claims (36)

1. Способ получения изображения географического региона, включающий:1. A method for obtaining an image of a geographic region, including: 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;transmitting from the first satellite (120) a first plurality of forward downlink signals (170) via an antenna (121) covering a geographic region (625), wherein each of the first plurality of forward downlink beams (125) within a geographic region (625 ) is formed from at least a subset of the first set of forward downlink signals (170); прием множеством вторых спутников (122) соответствующих первых сигналов (128), содержащих отражения первого множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи;the plurality of second satellites (122) receiving corresponding first signals (128) containing reflections of the first plurality of forward downlink beams (125); 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).processing based at least in part on a first beamforming matrix (823) used to form a first plurality of forward downlink beams (125) corresponding to first signals (128) received by the plurality of second satellites (122) to obtain an image ( 850) geographic region (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:2. The method according to claim 1, characterized in that the first plurality of forward downlink beams (125) comprises a plurality of forward downlink beams (125) having a first combination of polarization and frequency range, wherein at least a subset of the corresponding first signals (128) contain corresponding composite reflections from a plurality of forward downlink beams (125) having a first combination of polarization and frequency range, wherein the processing includes: 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.determining components of said at least a subset of corresponding first signals (128) associated with each of the plurality of forward downlink beams (125) based at least in part on signal data from each of the plurality of forward downlink beams (125). 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:3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the first set of forward downlink signals (170) corresponds to the first time duration, the method further comprising: 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);transmitting from the first satellite a second plurality of forward downlink signals (170) corresponding to a second duration of time, wherein the second plurality of forward downlink signals (170) form a second plurality of forward downlink beams (125) over a specified geographic region (625) ; прием множеством вторых спутников (122) соответствующих вторых сигналов (128), содержащих отражения второго множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи;the plurality of second satellites (122) receiving corresponding second signals (128) containing reflections of a second plurality of forward downlink beams (125); 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).processing, based at least in part on a second beamforming matrix (823) used to form a second plurality of forward downlink beams (125), corresponding second signals (128) received by the plurality of second satellites (122), to obtain an image ( 850) geographic region (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.4. The method according to claim 3, characterized in that the first plurality of beams (125) of the forward downlink are associated with a first beam coverage diagram comprising a first plurality of beam coverage zones (126) associated with a first polarization and a first frequency range, and a second a plurality of forward downlink beams (125) are associated with a second beam coverage diagram comprising a second set of beam coverage zones (126) associated with a first polarization and a first frequency range, wherein the second set of beam coverage zones (126) are offset relative to the first set of zones (126) beam coverage. 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.5. The method according to claim 3, characterized in that the first set of beams (125) of the forward downlink is associated with a first beam coverage diagram containing a first beam coverage area (126) associated with a first combination of polarization and frequency range, and the second set forward downlink beams (125) are associated with a second beam coverage diagram comprising a second beam coverage area (126) associated with a second polarization and frequency range combination, wherein the second beam coverage area (126) substantially overlaps with the first beam coverage area (126). ) beam coverage. 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:6. Method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the transmission of a first plurality of forward downlink signals (170) from the first satellite (120) includes: 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.applying to the first satellite (120) a first beamforming matrix (823) to a plurality of forward uplink signals (175) received from the satellite access node (130) to obtain a first plurality of forward downlink signals (170). 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:7. Method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the transmission of a first plurality of forward downlink signals (170) from the first satellite (120) includes: передачу от множества спутниковых узлов (130) доступа соответствующих сигналов (175) прямого восходящего канала связи; иtransmitting from a plurality of satellite access nodes (130) corresponding forward uplink signals (175); And 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. relaying, through a plurality of first satellite signal transmission/reception paths (120), corresponding forward uplink signals (175), wherein each of the first plurality of forward downlink signals (170) comprises a combination of at least a subset of corresponding forward uplink signals (175) communication channel. 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).8. Method according to any one of paragraphs. 1-7, wherein the first plurality of forward downlink signals (170) comprise a plurality of forward user data streams for transmission to a plurality of user terminals (150) within a geographic region (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). 9. Method according to any one of paragraphs. 1-8, wherein the first satellite (120) is a geostationary (GEO) satellite and the plurality of second satellites (122) are low-Earth orbit (LEO) satellites. 10. Система формирования изображений, содержащая: 10. An imaging system comprising: 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;a first satellite (120) configured to transmit a first plurality of forward downlink signals (170) via an antenna (121) covering a geographic region (625), wherein each of the first plurality of forward downlink beams (125) within a geographic region (625) is formed from at least a subset of the first set of forward downlink signals (170); множество вторых спутников (122), выполненных с возможностью приема соответствующих первых сигналов (128), содержащих отражения первого множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи; иa plurality of second satellites (122) configured to receive corresponding first signals (128) containing reflections of a first plurality of forward downlink beams (125); And 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).at least one processor configured to process, based at least in part on a first beamforming matrix (823) used to generate a first plurality of forward downlink beams (125), corresponding first signals (128) received by the plurality of second satellites (122) to obtain images (850) of a geographic region (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.11. The imaging system of claim 10, wherein the first plurality of forward downlink beams (125) comprises a plurality of forward downlink beams (125) having a first combination of polarization and frequency range, and at least a subset of the corresponding first signals (128) comprises corresponding composite reflections from a plurality of beams (125) of a forward downlink communication channel having a first combination of polarization and frequency range, wherein said at least one processor is configured to determine components of said at least a subset of corresponding first signals (128 ) associated with each of the plurality of forward downlink beams (125), based at least in part on signal data from each of the plurality of forward downlink beams (125). 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:12. The imaging system according to claim 10 or 11, characterized in that the first set of forward downlink signals (170) correspond to the first time duration, wherein: 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);the first satellite (120) is configured to transmit a second plurality of forward downlink signals (170) corresponding to a second duration of time, wherein the second plurality of forward downlink signals (170) forms a second plurality of forward downlink beams (125) over a geographic region (625); множество вторых спутников (122) выполнено с возможностью приема соответствующих вторых сигналов (128), содержащих отражения второго множества лучей (125) прямого нисходящего канала связи; иa plurality of second satellites (122) configured to receive corresponding second signals (128) containing reflections of a second plurality of forward downlink beams (125); And 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).said at least one processor configured to process, based at least in part on a second beamforming matrix (823) used to form a second plurality of forward downlink beams (125), corresponding second signals (128) received by the plurality of second satellites (122) to obtain images (850) of a geographic region (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.13. The imaging system of claim 12, wherein the first plurality of forward downlink beams (125) are associated with a first beam coverage diagram comprising a first plurality of beam coverage zones (126) associated with a first polarization and a first frequency range, and a second plurality of forward downlink beams (125) are associated with a second beam coverage diagram comprising a second plurality of beam coverage zones (126) associated with a first polarization and a first frequency range, wherein the second plurality of beam coverage zones (126) are offset relative to the first multiple beam coverage zones (126). 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.14. The imaging system of claim 12, wherein the first plurality of forward downlink beams (125) are associated with a first beam coverage pattern comprising a first beam coverage area (126) associated with a first polarization and frequency range combination, and a second set of forward downlink beams (125) is associated with a second beam coverage diagram comprising a second beam coverage area (126) associated with a second polarization and frequency range combination, wherein the second beam coverage area (126) substantially overlaps with the first area (126) beam coverage. 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.15. Imaging system according to any one of claims. 10-14, characterized in that the first satellite (120) is configured to apply a first beamforming matrix (823) to a plurality of forward uplink signals (175) received from a satellite access node (130) to obtain a first plurality of signals ( 170) direct downlink communication channel. 16. Система формирования изображений по любому из пп. 10-14, дополнительно содержащая:16. Imaging system according to any one of claims. 10-14, additionally containing: множество спутниковых узлов (130) доступа, выполненных с возможностью передачи соответствующих сигналов (175) прямого восходящего канала связи,a plurality of satellite access nodes (130) configured to transmit corresponding direct uplink signals (175), 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. wherein the first satellite (120) comprises a plurality of signal transmission/reception paths configured to relay corresponding forward uplink signals (175), wherein each of the first plurality of forward downlink signals (170) comprises a combination of at least a subset of the corresponding signals (175) of the forward uplink. 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).17. Imaging system according to any one of claims. 10-16, wherein the first plurality of forward downlink signals (170) comprise a plurality of forward user data streams for transmission to a plurality of user terminals (150) within a geographic region (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).18. The imaging system according to any one of claims. 10-17, wherein the first satellite (120) is a geostationary (GEO) satellite and the plurality of second satellites (122) are low-Earth orbit (LEO) satellites.
RU2023115105A 2020-11-13 Method of obtaining image of geographic region and imaging system RU2817767C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2817767C1 true RU2817767C1 (en) 2024-04-22

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220369266A1 (en) * 2021-05-12 2022-11-17 Apple Inc. Network Selection in a Non-Terrestrial Network

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526850C2 (en) * 2012-11-28 2014-08-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" Method of obtaining radar image of portion of earth's surface and synthetic aperture radar station (versions)
WO2019173149A1 (en) * 2018-03-05 2019-09-12 Geooptics, Inc. Symmetrical multistatic radar constellation for earth observation
US10574338B1 (en) * 2013-02-27 2020-02-25 Spatial Digital Systems, Inc. Systems for surveillance using airborne platforms as receiving platforms for bistatic radars
CN111667185A (en) * 2020-06-10 2020-09-15 长光卫星技术有限公司 Method for dynamically planning multiple satellites to carry out coverage imaging on regional target

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526850C2 (en) * 2012-11-28 2014-08-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" Method of obtaining radar image of portion of earth's surface and synthetic aperture radar station (versions)
US10574338B1 (en) * 2013-02-27 2020-02-25 Spatial Digital Systems, Inc. Systems for surveillance using airborne platforms as receiving platforms for bistatic radars
WO2019173149A1 (en) * 2018-03-05 2019-09-12 Geooptics, Inc. Symmetrical multistatic radar constellation for earth observation
CN111667185A (en) * 2020-06-10 2020-09-15 长光卫星技术有限公司 Method for dynamically planning multiple satellites to carry out coverage imaging on regional target

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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. 58, no. 3, pp. 1931-1940, март 2020, doi: 10.1109/TGRS.2019.2950963. *
Горячкин О. В. И др. "Оценка погрешности измерения высоты рельефа местности бистатической радиолокационной системой космического базирования" Известия высших учебных заведений. Приборостроение, vol. 62, no. 5, 2019, pp. 477-483. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220369266A1 (en) * 2021-05-12 2022-11-17 Apple Inc. Network Selection in a Non-Terrestrial Network
US12120624B2 (en) * 2021-05-12 2024-10-15 Apple Inc. Network selection in a non-terrestrial network

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7443628B2 (en) Multistatic synthetic aperture radar using low orbit acquisition
CN110677185B (en) High-throughput satellites for relaying data between low-Earth orbit satellites and endpoints
US12436220B2 (en) Past event signal tracking
KR102908061B1 (en) Radar using end-to-end relay
RU2817767C1 (en) Method of obtaining image of geographic region and imaging system
RU2812759C1 (en) Radar using through repeater
US20160226152A1 (en) Multi-band satellite antenna assembly and associated methods
RU2803200C2 (en) Tracking previous event signal