[發明專利]多波束球面相控陣天線跟蹤目標過頂的方法

有效

• 申請號: 201711014412.0
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN108051803B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 王文政
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所（中國電子科技集團公司第十研究所）
• 主分類號: G01S13/66
• 分類號: G01S13/66
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明一種數字化多波束球面相控陣天線跟蹤目標過頂的方法，旨在提供一種簡單可靠、耗費硬件資源小，解決跟蹤過頂的方法。本發明通過下述技術方案予以實現：一種數字化多波束球面相控陣天線跟蹤目標過頂的方法其特征在于包括如下步驟，利用目標軌道預報的過頂點信息，或者根據捕獲目標的動態信息，按如下方式旋轉原坐標系，建立新的坐標系；在旋轉原坐標系中，以多波束球面相控陣天線的原坐標系z軸為中心，按波束指向方位方向p1旋轉坐標系，以跟蹤目標過頂點的方位角為零度，再以y軸為中心旋轉跟蹤目標俯仰角至的x軸，x軸指向過頂點。本發明可明顯減小目標過頂時方位角與俯仰角的動態變化量，保證了對目標的穩定跟蹤。

技術領域

本發明涉及一種全空域多目標航天測控領域中測控體制，解決跟蹤目標過頂問題的方法。

背景技術

在現有技術中，相控陣天線可以在極短時間內在任意方向上形成多波束的能力?使雷達能同時跟蹤多個目標.相控陣天線通常做法是一個反射面上安裝多個陣子，但是存在單個陣子無法單獨測量.且陣子之間相互影響。多波束相控天線通常有三種實現途徑：第一種是在微波頻段實現多波束形成，第二種是在中頻實現多波束形成，第三種是在數字上實現多波束形成。微波多波束形成是指在陣列天線各陣元接收信號經預列形式，結合和差單脈沖體制實現測控系統要求的測角和跟蹤。多波束相控陣天線設計的核心是多波束形成網絡以及相控陣天線波束掃描特性與和差波束性能。多波束相控陣天線陣列選用低噪聲放大器，使用微波信號放大后分成多路信號，并各自獨立的接入移相器，通過控制各組移相器的移相關系，實現多個天線波束各自獨立的相關合成多個波束，通過相位和差單脈沖測角體制同時完成對多個目標的角跟蹤功能。但要形成低副瓣的多個接收波束將更為困難，同時，其工程應用中還有很多局限性，整個天線陣列中每個通道都含有混頻器和中頻放大器等有源電路，射頻放大、混頻、中頻采樣的設備硬件量很大，需要采用集成度很高和一致性好的高可靠集成電路，若采樣混合集成電路，對混頻電路的幅度、相位一致性提出很高的要求。多波束相控陣天線在對多目標跟蹤時，需要采用不同波束分別對應不同的目標進行波束穿越角跟蹤。對多波束相控陣天線而言，空間多個目標在靠近時，一個目標的信號可能進入另一個目標接收波束的旁瓣甚至主瓣內，跟蹤波束出現交叉穿越，對波束的跟蹤形成較強干擾。此時的多波束天線角跟蹤性能也需要進行測試。多波束相控陣天線在對目標進行跟蹤時，由于波束滑動及波束穿越等的存在，需要對其動態角跟蹤性能的測試誤差范圍及數據精度等進行測，對單目標采用直接加權法和差單脈沖測角，因此多波束相控陣天線在陣列天線基礎上通過對陣列信號的數字加權處理來形成和差波束，對目標進行單脈沖測角，發現并跟蹤盡量多的目標，以實現高跟蹤精度、強抗干擾能力及高數據率。單脈沖和差測角利用幾個獨立的接收支路來同時接收目標信號的回波信號，并對這些信號進行比較。通常，每個定向坐標平面都對應兩個相互獨立的接收支路：方位平面內的兩個支路和俯仰平面。多波束相控陣天線通過對陣元接收到的數據進行和波束與差波束的加權形成和差波束，利用和差波束的幅相信息計算目標的方位角和俯仰角，實現對目標的跟蹤。、實際應用中，跟蹤目標可能出現在低仰角、過頂或陣面切換等位置，此時的多波束在對目標進行跟蹤時，由于波束覆蓋范圍及加權系數（包括多波束形成時的加權系數及和差波束形成時的加權系數）的變化，相控陣天線波束滑動的角跟蹤性能可能出現誤差，因此，需要在這些特殊情況下對多波束相控陣天線的角跟蹤性能進行測試。當空間存在多個目標時，以兩個目標A可能處在目標A的旁瓣或者主瓣內，此時用于跟蹤目標A的和、差波束會發生變化，以致單脈沖比曲線發生變化。目標A俯仰維單脈沖比曲線位于A的近旁瓣時，由于兩目標相距較近，B成為A跟蹤波束的較強干擾射入，A跟蹤和差波束會受到影響，主要表現在波束的主瓣位置和旁瓣電平上；觀察俯仰維的單脈沖比曲線，可以看到單脈沖比曲線的零值位置和單調性均發生變化，從而可能出現跟錯目標的情況。目標A俯仰維單脈沖比曲線位于A的主瓣時，仿真的跟蹤和差波束相互重疊，互相之間影響更大，且由于兩目標處于同一方向，角跟蹤測試值會出現誤差。雖然此時A目標跟蹤單脈沖比曲線的單調性沒有受到影響，但是B的強干擾會使單脈沖比曲線的零點位置偏離視軸方向，給角度跟蹤帶來較大誤差。相控陣天線的波束圖變化是通過計算機控制的，它的天線參數會隨著波束掃描角的變化而變化，此外相控陣天線的結構參數也會影響天線的波束方向圖形狀，（陣元間距、陣元排列形式，饋電系統等參數）。