[發明專利]基于正交靜電探測陣列的目標測向測速系統

無效

• 申請號: 201210532273.1
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103116034A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 虞健飛;馮淵;郝曉輝;孫蛟;馮時雨;宮淼;王禮沅
• 申請（專利權）人: 北京航空工程技術研究中心
• 主分類號: G01P3/50
• 分類號: G01P3/50;G01P13/02;G01C1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于正交靜電探測陣列的目標測向測速系統，屬于傳感器技術領域。

背景技術

目標運動中產生的靜電場是一種可利用的信息源，而且這種可探測的靜電場一般是很難消除的。在日益復雜的戰場環境中，對于低空飛行的目標，無論是無線電、聲還是紅外等體制的探測系統都很難充分的發揮其作戰效能。而在眾多的電子對抗技術中，靜電探測技術可以滿足日益復雜的戰場電磁環境要求。相對于無線電等主動式探測體制，靜電探測體制具有隱蔽性好、抗隱身、抗電子干擾能力強等特點；而對于聲、紅外等探測體制又具有抗環境干擾能力強的特點。靜電探測器可通過檢測目標的靜電場而獲得目標信息，該探測體制可抗隱身和現有諸多形式的電子干擾，這對探測低飛目標非常有效。靜電探測器良好的抗干擾和自身隱蔽性能使其具有較高的研究價值和良好的應用前景。目前，現有技術中基于靜電體制的測速方法存在精度低、工程實現難度大的問題。

發明內容

本發明的目的是為解決現有基于靜電體制的測速方法精度低、工程實現難度大的問題，提供一種基于正交靜電探測陣列的目標測向測速系統，能實現目標方位和速度的精確識別。

本發明的目的是通過下述方案實現的。

一種基于正交靜電探測陣列的目標測向測速系統，包括探測電極陣列、系統靜態輸入電路、微弱信號放大電路模塊、差分放大電路、AD采集電路和微處理器。

其中，探測電極陣列由6個正交分布的正方形電極組成；6個探測電極在三維坐標空間內成對稱、正交布設，形成正交靜電探測陣列，對帶電目標的靜電信號進行探測，得到含有目標方位和速度信息的感應信號序列。

微弱信號放大電路模塊包括六路相互獨立的低輸入阻抗微弱信號放大電路。

系統靜態輸入電路產生六路去噪聲信號；一路去噪聲信號與一個探測電極的輸出共同連接至一路低輸入阻抗微弱信號放大電路，經過同增益的微弱放大。

微弱信號放大電路模塊的六路輸出經過輸入差分放大電路分別進行差分放大，濾除系統噪聲，提高信號的信噪比。

差分放大電路的多個輸出分別連接至AD采集電路，進行模數轉換；模數轉換后的結果輸入至微處理器進行處理，并根據探測方程，得到目標運動的方位角及運動速度。

本發明的目標測向測速系統的工作流程為：由正交靜電探測陣列的6個探測電極在目標產生的靜電場中，感應產生與目標運動方位和速度有關的感應信號序列；6個探測電極輸出的感應信號經過相應的微弱信號放大電路以及差分放大電路放大，經過AD采集電路模數轉換，將信號轉變為微處理器模塊能夠處理的數字信號；微處理器根據探測方程，對接收到的數字信號進行處理，最終計算得到目標運動方位角和運動速度。

所述目標測向測速系統微處理器中的一種基于正交靜電探測陣列的目標測向測速方法，包括如下步驟：

步驟1，建立目標空間運動軌跡測量坐標系，定義為(X_i，Y_i，Z_i)。目標運動軌跡(假設目標為勻速直線運動)與XY平面的夾角為俯仰角β，軌跡在XY平面上的投影與X軸的夾角為方位角α。

步驟2，以目標空間運動軌跡測量坐標系的原點為探測陣列的幾何中心，布設正交靜電探測陣列。所述正交靜電探測陣列包括6個探測電極。6個探測電極為正方形電極，成正交分布，每個電極分別垂直于X、Y、Z軸的正負方向，其幾何中心距坐標原點距離為d/2，其中d為探測電極的間距。

步驟3，完成探測電極的布設后，各個探測電極獨立工作，接收目標的靜電信號，并產生輸出靜電感應信號。所述6個探測電極輸出的感應信號存在相位差。

步驟4，對每一個探測電極輸出的靜電感應信號進行差分放大、濾波處理。系統微處理器同時采集探測電極輸出的6路靜電感應信號，并放在同一時間參考序列中，由于6個探測電極的空間分布不同，其輸出的感應信號出現過零點的時刻分別為t₁、t₂、t₃、t₄、t₅和t₆。

步驟5，使用基于正交靜電探測陣列的帶電目標測向、測速方程得到目標運動的俯仰角β、方位角α及運動速度V。測向、測速方程的形式為：