[發明專利]應用于無人機載相控陣天線微波輻射計的分步定標系統及方法

在審

• 申請號: 201810839615.1
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN109164425A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 余銳;呂容川;盧海梁;黨鵬舉;胡泰洋;何征;李浩
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

1.一種應用于無人機載相控陣天線微波輻射計的分步定標系統，其特征在于包括噪聲二極管、匹配負載、功分器和定標開關，定標開關的數量n與相控陣天線的子陣數量一致；

定標開關為單刀三擲開關，定標開關的一路輸入接天線子陣輸出的一路H極化信號；噪聲二極管提供定標所需的高溫信號，經過功分器輸出n路信號分別至每個定標開關的一路輸入；每個定標開關外接一個匹配負載，提供兩點定標所需的常溫參考信號；定標開關的三種狀態分別對應于對地觀測、對高溫噪聲源和對匹配負載的觀測；

工作時，波控機根據預先設計時序控制定標開關進行切換，每個掃描周期內完成對地觀測以及不同子陣的兩點實時分步定標。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述的定標開關數量n＝4，定標開關分別標記為K1，K2，K3，K4。

3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于：所述的預先設計時序如下：天線電掃描周期為30s，共計13個掃描角度，每個掃描角度觀測時間為2s，共計26s；每個掃描角度內，其中前1.6s用于對地觀測，后0.4s用于整體定標；掃描周期的最后4s為分步定標時間，天線4個子陣分步分時完成對高溫噪聲源、匹配負載的觀測。

4.一種應用于無人機載相控陣天線微波輻射計系統，其特征在于：包括相控陣天線、權利要求1或3任一所述的分步定標系統、波控機、接收機、第一級低噪放、數控移相器、數據采集單元、衛星通訊單元以及系統控制單元；

系統控制單元發出系統工作啟動信號，波控機通過數控移相器完成對相控陣天線電掃描周期和掃描角度的實時控制，并控制分步定標系統工作；

在相控陣天線進行電掃描時，信號經接收相控陣天線的子陣進行接收，每個天線子陣輸出一路V極化信號和一路H極化信號，H極化信號經過第一級低噪放、數控移相器后，經合路器輸出1路H極化信號至接收機，每個天線子陣輸出的一路V極化信號直接經合路器輸出一路V極化信號至接收機；H極化信號、V極化信號分別在接收機中完成變頻、中頻放大后，接收機將信號送到數據采集單元進行A/D采樣和相關處理后，將數據發送給系統控制單元。系統控制單元將接收到的信號按照固定格式進行打包，同時和平臺、衛星通訊設備進行數據交換，將數據包輸出至機務平臺；

衛星通訊單元每掃描周期內對衛星同步測量數據進行接收一次，并按照固定格式存放在數據包中，用于地面進行交叉絕對定標。

5.一種應用于無人機載相控陣天線微波輻射計的分步定標方法，其特征在于通過下述方式實現：

(1)從第p個定標開關開始，將該定標開關記為Kp分別切換至高溫噪聲源觀測狀態、匹配負載觀測狀態，記錄兩種狀態下相控陣天線微波輻射計系統中數據采集單元端的輸出電壓V_hotp、V_warmp；其余將n-1個定標開關切換至匹配負載觀測狀態；

(2)根據定標方程的表達形式結合步驟(1)的結果分別得到如下方程：

(3)根據步驟(2)方程計算定標系數參數a_p；

(4)依次對其余定標開關執行步驟(1)-(3)，得到n個定標系數參數a_i；

(5)根據T_hot、T_warm、V_hotp、V_warmp(p＝1,……，n)結合公式(2-1)求出參數_b，進而完成一次分步定標。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：在步驟(5)之后，根據衛星同步測量數據結合步驟(5)參數確定后得到的定標方程，由地面完成交叉絕對定標。

7.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于：步驟(5)中根據T_hot、T_warm、V_hotp、V_warmp(p＝1,……，n)結合公式(2-1)求出n個參數b的值，對n個值進行一致性比對后確定最終的參數b。

8.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述的定標方程為

其中，T′_Ai為相控陣天線子陣視在溫度。