[實用新型]一種自校準式全量程高精度調(diào)頻無線電高度表

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720106144.4
• 申請日: 2017-02-03
• 公開（公告）號: CN206609966U
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭全義;孟煜
• 申請（專利權(quán)）人: 北京藍天合力科技有限公司
• 主分類號: G01S13/32
• 分類號: G01S13/32
• 代理公司: 北京奧翔領(lǐng)智專利代理有限公司11518
• 代理人: 郭士磊

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于無線電高精度測高技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自校準式全量程高精度調(diào)頻無線電高度表。

背景技術(shù)

在以往脈沖計數(shù)型無線電高度表中，階梯誤差是一種固有的誤差，有文獻表明有采用調(diào)制再調(diào)制技術(shù)(或稱擺頻技術(shù))來降低階梯誤差，但提高程度在一個數(shù)量級以下，且采用此類技術(shù)會使測試時間增加，而解決調(diào)制信號相位轉(zhuǎn)折點的影響未見解決途徑。調(diào)頻連續(xù)波無線電高度表中不論是恒定調(diào)制周期還是恒定差拍高度表，都需要對差拍信號進行頻率測量，在傳統(tǒng)的高度表測量中，通常通過脈沖計數(shù)方式計算差拍頻率Fb從而獲得高度的數(shù)據(jù)，以三角波調(diào)制方式為例，高度計算公式如式(1)所示：

式(1)：

其中H：測量高度(m)

C：光速(3×10的8次方m/s)

TS:調(diào)制周期(s)

Fb:差拍頻率(Hz)

ΔF:調(diào)制帶寬(Hz)

在無線電高度表中，一般采用在一定的測量時間Tm內(nèi)測量脈沖個數(shù)n的方法來計算差拍頻率Fb，從而獲得高度信息H，這時，高度計算公式如式(2) 所示：

式(2)：

具體測試方法如圖1所示。

由此可見，采用脈沖計數(shù)法的階梯誤差ΔH如式(3)所示：

式(3)：

由于C、TS、ΔF需要根據(jù)飛行高度等要求確定，ΔH與Fb單次測量時間Tm成反比，Tm越長階梯誤差ΔH就越小，但Tm增加又會導(dǎo)致高度表測高數(shù)據(jù)刷新率下降。按以往高度表采用的參數(shù)計算，為保證高度刷新率，采樣周期一般不超過20ms，高度表的階梯誤差ΔH最小在0.5m。

另外，當調(diào)頻連續(xù)波高度表(包括恒定差拍或恒定調(diào)制周期體制)在調(diào)制周期信號相位轉(zhuǎn)折點時，由于相位不連續(xù)會帶來“毛刺”信號，如圖2所示。由于恒定差拍體系高度表采用的是鋸齒波信號，其相位突變更大，由此帶來的“毛刺”信號更加嚴重。根據(jù)前文所述，“毛刺”信號會在計數(shù)周期內(nèi)造成脈沖數(shù)量多計的情況，由此會帶來一個偏高的固定誤差，當高度較高時，此情況帶來的固定誤差影響較小，當高度很低時，就會產(chǎn)生一個較高的偏高誤差。當高度較低，海面反射情況復(fù)雜時，轉(zhuǎn)折點帶來的誤差就成為一個不可忽視的情況。而現(xiàn)有的調(diào)頻式無線電高度表測量精度通常在3％上下，日益不能滿足使用要求。

因此，急需本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于設(shè)計一種能大大提高測量精度的高度表來滿足測高需求。

實用新型內(nèi)容

本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的測量精度低的缺陷提供了一種自校準式全量程高精度調(diào)頻無線電高度表。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種自校準式全量程高精度調(diào)頻無線電高度表，包括電源、調(diào)頻微波源、放大器、延遲線、CPU板、饋線、發(fā)射天線和接收天線；所述調(diào)頻微波源、放大器和CPU板均與所述電源連接；所述調(diào)頻微波源與所述放大器電性連接；所述放大器與所述發(fā)射天線通過所述饋線電性連接；所述接收天線通過所述饋線與所述CPU板電性連接；所述延遲線與所述調(diào)頻微波源電性連接；所述延遲線與所述CPU板電性連接。

進一步，所述CPU板內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)處理模塊和調(diào)頻信號控制模塊；所述調(diào)頻信號控制模塊控制所述調(diào)頻微波源產(chǎn)生調(diào)頻信號；所述數(shù)據(jù)處理模塊處理所述延遲線和所述接收天線接收到的信號數(shù)據(jù)。

進一步，為了保證測量的精度，所述延遲線的長度不得小于50厘米，所述延遲線的穩(wěn)定度在1‰以上。

進一步，所述發(fā)射天線和所述接收天線均為微帶背腔天線。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型至少具有以下優(yōu)點：

1.本實用新型的自校準式全量程高精度調(diào)頻無線電高度表，相對于現(xiàn)有的高度表，零部件大大減少，各部件之間的連接簡單，因此，本實用新型的自校準式全量程高精度調(diào)頻無線電高度表結(jié)構(gòu)簡單、故障率大大降低，重量僅有200 克左右。

2.本實用新型的自校準式全量程高精度調(diào)頻無線電高度表，通過在高度表內(nèi)設(shè)置一條穩(wěn)定度在1‰以上的延遲線，在向地面發(fā)射調(diào)頻電磁波的同時，也向自備的延遲線發(fā)射調(diào)頻電磁波信號，這樣用同一調(diào)頻電磁波來計量，其測量誤差是相同的，同時出現(xiàn)在分子和分母上，可以相互抵消，可大大提高測量精度。

3.由于其他高度表精度在±2-3％，在高量程中，如30000米量程中，會積累±600-900米誤差，無法完成高度表精確匹配地形的要求，所以其他調(diào)頻無線電高度表最高量程為6000米，本實用新型高度表，由于精度可以達到1‰以上，所以可以覆蓋現(xiàn)有無人機最高30000米量程，積累誤差僅有±30米，仍可以較好匹配地形。