[發(fā)明專利]一種艦載電子偵察設(shè)備的快速高精度姿態(tài)補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811328969.6
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109508024B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李宏圓;黎仁剛;朱業(yè)騰;胡瑾賢;張生鳳;顧軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七二三研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 孟睿

本發(fā)明提出一種艦載電子偵察設(shè)備的快速高精度姿態(tài)補償方法。通過拆解姿態(tài)補償方程，將其分為兩個部分，一部分在DSP中進行運算，另一部分在FPGA中進行運算；針對現(xiàn)有的電子偵察領(lǐng)域中信號在坐標變換過程中精度降低較多的缺點，解決了艦載平臺在平臺安裝角、縱搖、橫搖、航向等參數(shù)的影響下，可以正確的將測向結(jié)果由陣面坐標轉(zhuǎn)換至地理坐標。本發(fā)明可以顯著的提升艦載相控陣的偵察信號的姿態(tài)補償變換精度，而且方法較簡單，容易操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子對抗領(lǐng)域中電子偵察信號處理技術(shù)，特別是一種用于艦載精確且快速的姿態(tài)補償方法。

背景技術(shù)

艦載電子偵察設(shè)備在偵收外部信號時，測向精度以及對信號的測量延時是兩個關(guān)鍵指標。由于電子偵察設(shè)備受海上會發(fā)生橫搖、縱搖和航向的改變，以及自身陣面安裝角因素的影響，這些參數(shù)的變化會時刻影響偵察設(shè)備波束指向的變化，從而影響測向性能。因此需要實時對數(shù)字波束的指向進行修正減少艦船搖擺等參數(shù)對測向精度的影響。在電子偵察領(lǐng)域中，由于對接收的延時性能要求較高，一般在寬帶數(shù)字接收機中的FPGA內(nèi)完成姿態(tài)補償?shù)倪\算。姿態(tài)補償運算一般分為三分部分進行：首先將測向得到的方位俯仰參數(shù)(相對于陣面坐標)進行陣面至艦船甲板坐標的坐標變換，接著進行甲板至大地坐標的變換，最后再考慮航向的變換轉(zhuǎn)化至真實的地理坐標，圖1給出了一般接收機姿態(tài)補償計算的原理圖。DSP通過參數(shù)接收及轉(zhuǎn)發(fā)模塊接收主控送來，包括航向、縱橫搖以及安裝角等姿態(tài)參數(shù)，然后將這些參數(shù)通過傳輸通道發(fā)送至FPGA。在FPGA內(nèi)，需要進行數(shù)組定點運算，每次定點運算后均需要對結(jié)果截位，這種方法導致了精度較大程度的下降。

文獻(吳永剛.某船用伺服系統(tǒng)穩(wěn)定補償?shù)姆椒╗J].水雷戰(zhàn)與艦船防護,2016,Vol24,No.2:23-27)介紹了一種結(jié)合縱橫搖和航向數(shù)據(jù)對發(fā)射角度進行補償?shù)姆椒?推導建立了姿態(tài)變化方程。該方法也可為車載武器伺服系統(tǒng)的姿態(tài)補償實現(xiàn)提供理論依據(jù)。一種艦船縱橫搖綜合矢量坐標變換天線波束指向修正方法(201410704439.2)針對艦船搖擺以及天線姿態(tài)對天線波束指向影響的問題，通過建立天線波束指向與天線姿態(tài)、艦船縱橫搖之間關(guān)系的數(shù)學模型，能夠快速將天線坐標系下的波束指向修正到大地坐標系中的波束指向)。文獻(曹正才.艦載雷達常用穩(wěn)定方式坐標變換[J].雷達與對抗，2010，30(1)：47-52)推導出了艦船電子穩(wěn)定補償公式。通過查閱文獻可以發(fā)現(xiàn)研究人員大多關(guān)注于艦載坐標變換的理論推導，而對推導后的公式如何實現(xiàn)以及在何種計算平臺的實現(xiàn)方式并未做說明。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提出一種用于艦船電子偵察領(lǐng)域的同時具備低延時和轉(zhuǎn)換精度高等特點的坐標變換補償方法，解決了艦載平臺在縱搖以及橫搖的影響下，將測向結(jié)果由陣面坐標轉(zhuǎn)換至地理坐標的問題，相比較于現(xiàn)有技術(shù)，提升了艦載的電子偵察信號的姿態(tài)補償變換精度。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案如下：一種用于艦載電子偵察設(shè)備的快速高精度姿態(tài)補償方法，包括以下幾個步驟：

步驟一：確定陣面坐標系至艦船地理坐標系變換所需要的參數(shù)：

(1)從測向模塊獲得的信號相對于陣面的俯仰角Eoa以及方位角Aoa；

(2)陣面的安裝方位角A_pos以及安裝俯仰角A_pit；

(3)艦船的縱搖角B_pit和橫搖角B_pos；

(4)艦船航向H。

步驟二：對于從陣面坐標轉(zhuǎn)為甲板坐標變換的中間系數(shù)coef0，在DSP中的Mult0模塊中進行計算獲得，計算時執(zhí)行以下的浮點運算；

步驟三：對于從甲板坐標轉(zhuǎn)為地理坐標的中間系數(shù)coef1，在DSP中Mult1模塊中中進行運算獲得，計算時執(zhí)行以下的浮點運算；

步驟四：對航向的系數(shù)coef2，在DSP中Mult2模塊中運算獲得，運算時執(zhí)行以下的浮點運算：