[發(fā)明專利]直升機(jī)載雷達(dá)數(shù)據(jù)鏈一體化綜合射頻設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610993327.2
• 申請(qǐng)日: 2016-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN106597385A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐堯;杜自成;張明;段芳芳;景雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號(hào): G01S7/28
• 分類號(hào): G01S7/28
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 劉新瓊

技術(shù)領(lǐng)域

直升機(jī)載雷達(dá)數(shù)據(jù)鏈一體化綜合射頻系統(tǒng)是一種雷達(dá)通信一體化設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)鏈與雷達(dá)共用天線以及射頻前端，可在直升機(jī)平臺(tái)與地面控制站間建立定向數(shù)據(jù)傳輸鏈路，用于SAR圖像傳輸，信息交互，航路規(guī)劃及指令制導(dǎo)。

背景技術(shù)

目前，直升機(jī)上的通信功能主要依靠通信電臺(tái)來實(shí)現(xiàn)，由于通信電臺(tái)的傳輸速率慢，因此無法實(shí)現(xiàn)大信息量傳送。直升機(jī)平臺(tái)不能及時(shí)將戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)及編隊(duì)協(xié)同信息等內(nèi)容回傳送給指揮站，這就使得決策者無法實(shí)時(shí)獲取由直升機(jī)傳感設(shè)備探測(cè)到的戰(zhàn)場(chǎng)綜合信息，導(dǎo)致直升機(jī)的目標(biāo)打擊能力和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力將大大降低。如果能將直升機(jī)的雷達(dá)與數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行綜合一體化設(shè)計(jì)，利用雷達(dá)的高發(fā)射功率以及高靈敏度的接收機(jī)可大大增加通信距離；雷達(dá)的大帶寬為高數(shù)據(jù)率速傳輸提供了必要的條件；同時(shí)，雷達(dá)天線的強(qiáng)方向性為通信信號(hào)的保密性提供了有力的保證，并且大大增強(qiáng)了通信信號(hào)的抗干擾能力。通過使雷達(dá)數(shù)據(jù)鏈一體化綜合射頻系統(tǒng)共用天線及射頻收發(fā)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了直升機(jī)平臺(tái)與指揮站遠(yuǎn)距離大數(shù)據(jù)率的隱蔽通信，并大大減小了集成設(shè)備的體積提高了整體裝備的利用率。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

對(duì)于直升機(jī)戰(zhàn)場(chǎng)偵察/火控雷達(dá)而言，其掃描策略往往是固定的，即對(duì)感興趣的區(qū)域或目標(biāo)進(jìn)行周期掃描，一般采用固定的波束收發(fā)策略且采用定向天線。而對(duì)于地面指揮站與直升機(jī)間的數(shù)據(jù)鏈而言，通信內(nèi)容隨著戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì)及情報(bào)的緊迫性而實(shí)時(shí)變化，因此數(shù)據(jù)包的大小及發(fā)送周期實(shí)時(shí)改變且一般采用全向天線。

為使直升機(jī)載雷達(dá)數(shù)據(jù)鏈一體化綜合射頻系統(tǒng)能分時(shí)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)及數(shù)據(jù)鏈功能，必須設(shè)計(jì)一種兼容于雷達(dá)及數(shù)據(jù)鏈的整體時(shí)序關(guān)系及定向天線波束對(duì)準(zhǔn)方法。由于數(shù)據(jù)鏈復(fù)用雷達(dá)的天線和射頻前端，因此進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)依據(jù)雷達(dá)的天線和射頻前端進(jìn)行兼容設(shè)計(jì)。

技術(shù)方案

一種直升機(jī)載雷達(dá)數(shù)據(jù)鏈一體化綜合射頻設(shè)計(jì)方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：依據(jù)雷達(dá)天線和射頻前端指標(biāo)及數(shù)據(jù)率與通信距離的要求進(jìn)行鏈路預(yù)算確定信號(hào)及信道編碼方式：

根據(jù)式1.1計(jì)算接收機(jī)靈敏度P_rmin：

其中，P_T為發(fā)射機(jī)功率，G_R、G_T為收發(fā)天線增益，λ為電磁波波長(zhǎng)，L為系統(tǒng)損耗，R為要求的通信距離；

根據(jù)式1.2選擇信號(hào)及信道編碼方式

E_b/N₀＝P_rmin+114-NF-10logR_b (1.2)

其中，NF為接收機(jī)噪聲系數(shù)，R_b為數(shù)據(jù)鏈的比特率，單位為Mbps，由求得的E_b/N₀通過查誤碼表選擇波形；E_b為比特能量，N₀為噪聲功率譜密度；

步驟2：直升機(jī)與地面站進(jìn)行通信“握手”，并根據(jù)地面站的指示進(jìn)行時(shí)間對(duì)準(zhǔn)及當(dāng)前通信周期確立：

2a)直升機(jī)端采用步驟1的波形發(fā)送數(shù)據(jù)鏈建立請(qǐng)求，并等待地面站回復(fù)；

2b)直升機(jī)端發(fā)送數(shù)據(jù)鏈建立請(qǐng)求后的T_max時(shí)段內(nèi)，若收到地面站的回復(fù)則執(zhí)行步驟2c)，否則再次轉(zhuǎn)入步驟2a)；

2c)直升機(jī)端通過收到的由地面站發(fā)來的握手報(bào)文來確認(rèn)由地面站指明的當(dāng)前數(shù)據(jù)鏈交互周期T_round；

2d)自第一次握手以后，直升機(jī)和地面站開始正常數(shù)據(jù)交互；通信順序?yàn)椋菏紫扔傻孛嬲景l(fā)送本站的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息及上行數(shù)據(jù)，并指定交互周期T_round及直升機(jī)允許發(fā)送的最長(zhǎng)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)PAC_MAX；直升機(jī)收到地面站的上傳信息后，開始下發(fā)數(shù)據(jù)給地面站，若數(shù)據(jù)包時(shí)長(zhǎng)大于PAC_MAX或需要延長(zhǎng)占用信道下發(fā)數(shù)據(jù)，則需在本數(shù)據(jù)包包尾添加延長(zhǎng)占用時(shí)隙請(qǐng)示，得到地面站回復(fù)同意其延長(zhǎng)占用信道后方可繼續(xù)發(fā)送信息；延長(zhǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送完成后，由地面站再次指定當(dāng)前交互周期T_round及直升機(jī)允許發(fā)送的最長(zhǎng)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)PAC_MAX；

若直升機(jī)在預(yù)定時(shí)隙內(nèi)沒有收到地面戰(zhàn)的信息，需以T_round為周期監(jiān)聽地面站發(fā)送信息直至通信恢復(fù)；若經(jīng)過M個(gè)周期后，直升機(jī)仍沒有收到地面站的信息，則需要重新進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈建立請(qǐng)求即轉(zhuǎn)入步驟2a)；

步驟3：根據(jù)當(dāng)前通信周期信息確立雷達(dá)數(shù)據(jù)鏈復(fù)合時(shí)序：