[發明專利]基于跟蹤軌跡擬合的天線副瓣識別及其自動轉主瓣方法

有效

• 申請號: 202010174717.3
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN113391138B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 李玉瑄;李翊嘉;梁波;范海濤;焦鵬;趙國華
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63756部隊
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 趙永偉

本發明公開一種基于軌跡擬合的天線副瓣跟蹤識別及其自動轉主瓣方法，首先利用天線實時閉環跟蹤數據與目標理論引導數據，經中心化處理后，得到相對于理論引導的二維跟蹤軌跡，然后對軌跡曲線采用圓弧最小二乘擬合的方法獲得圓弧曲線的幾何中心位置與幾何半徑參數，再由幾何半徑的大小判斷出主副瓣，由幾何中心位置得到電軸相對目標引導數據的方位與俯仰位置偏差，最后在理論引導的基礎上對偏差加以修正，自動引導天線電軸對準目標，完成天線自動轉主瓣跟蹤。解決現有技術中副瓣識別方法的不足以及不能自動轉主瓣的問題。

技術領域

本發明提出一種基于跟蹤軌跡擬合的天線副瓣識別及其自動轉主瓣方法，適用于航天測控、衛星通信、雷達測量等需要進行副瓣跟蹤識別的相關工程領域。

背景技術

天線輻射方向圖除主瓣外，還存在多個能量較小的副瓣。當天線主瓣對準目標時，接收能量最強，處于跟蹤狀態時，天線能夠跟隨目標穩定運行，而當天線副瓣對準目標時，由于其幅相特性發生了變化，天線跟蹤將變得不再穩定，不僅跟蹤精度下降，更多的是由于副瓣的信號能量低于主瓣，其信噪比較低，造成各種測量數據異常，有時甚至導致目標跟蹤丟失。特別是副瓣中信號最強的第一副瓣，因其離主瓣最近，其信號強度較強，給副瓣跟蹤識別增加了一定難度。因此，副瓣識別一直是廣大工程技術人員研究的熱點和難點課題。

在中國專利(CN103207389B)中，針對當前雷達天線不能采用小引導天線進行主副瓣識別以及在應用小引導天線進行主副瓣識別中存在門限設置不合理、目標信號復雜跟蹤到副瓣的風險較大的問題，公開了一種基于信號幅相特性的雷達天線副瓣識別算法，根據雷達和差信號在雷達天線主瓣和副瓣時的不同幅相特性，采用支持向量機分類方法對和差信號進行分類，識別出主瓣、副瓣，解決雷達測量中的副瓣識別問題。但在實際工程中,往往一套設備存在多套接鏈路組合,不同組合間的和差支路幅相特性均存在不同程度的差異,需要采樣大量訓練樣本集，時間消耗非常長，一定程度上增加了工程實現難度。另外，中國專利(CN106772466B)中針對大口徑天線主瓣窄，當大動態目標或航天器失去軌道控制變得不可準確預測時，目標的搜索和捕獲變得困難這一問題，公開了一種基于形狀特征的目標捕獲算法，該算法的核心思想是利用天線幅度方向圖的特性，判斷目標進入天線波瓣的軌跡來獲得目標與天線電軸的相對位置，完成目標的自動捕獲，可輔助完成天線副瓣識別。然而，當目標處于低仰角時受地雜波以及多徑效應影響以及目標信號不穩定時，天線接收到的信號電平起伏較大，一定程度上降低了目標捕獲成功率，從而影響了航天測控設備自動化運行效率。

上述現有技術，重點放在了副瓣識別功能上，對識別出副瓣如何轉主瓣未提出很好的技術方案。隨著我國航天事業的發展，特別是商業航天業務的不斷擴展，越來越多的測控天線設備加入到航天發射與測控工程中，其設備處于自動化運行狀態，研究解決目標進站受地面干擾影響信號起伏大、目標接收信號異常抖動造成目標丟失后異常重捕等情況造成天線設備副瓣跟蹤問題，特別是能夠在判斷出副瓣跟蹤時能夠自動完成副瓣轉主瓣跟蹤，提升設備自動化運行成功率，具有非常大的工程和商業價值。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明提供一種基于跟蹤軌跡擬合的天線副瓣識別及其自動轉主瓣方法，該方法實時分析天線閉環跟蹤軌跡，估算出軌跡的幾何參數，獲得天線電軸中心位置偏差，自動引導天線電軸對準目標，完成副瓣識別與自動轉主瓣跟蹤。

本發明的技術方案是：一種基于跟蹤軌跡擬合的天線副瓣識別及其自動轉主瓣方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)實時獲取一定數量的天線閉環跟蹤時的方位、俯仰編碼器角度以及跟蹤目標的方位、俯仰理論引導角度數據；

(2)對所述的數據進行中心化、方位過零以及方位正割反補償處理后，獲得多組橫向誤差、縱向誤差數據；并由此形成二維平面誤差曲線；

(3)采用圓弧曲線擬合方法獲得所述二維平面誤差曲線的幾何中心坐標與幾何半徑；