[發明專利]全空域曲面陣多標校區域聯合標校方法

有效

• 申請號: 202010615914.4
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111830332B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 曾富華;潘云強;吳述敏
• 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: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10;H04B17/12;H04B17/21
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明提出的一種全空域曲面陣多標校區域聯合標校方法，用于大型共形曲面相控陣系統全空域標校。本發明通過下述技術方案予以實現：首先將相控陣系統標校區域劃分為M層，根據每個標校區域的方位角和俯仰角，計算每個標校區域指向的方向圖矢量；判斷每個標校區域所包含的陣元；利用飛行器，搭載標校設備依次飛行到每個標校區域的指向向量方向，對該標校區域所包含的所有陣元依次進行標校，得到每個標校區域所包含陣元的標校相位，聯合所有標校區域的標校相位，對各標校區域可能存在的相位系統差進行估計和補償，同時去除重復標校的陣元，從每個標校區域選擇部分陣元的標校相位，得到全陣的標校相位。

技術領域

本發明涉及一種適用于相控陣系統的標校方法，尤其是適用于全空域曲面陣系統多標校區域聯合標校方法。

背景技術

隨著技術的發展，在空間、臨近空間、空中的飛行器數目越來越多，全空域多目標測控成為航天測控領域的一個突出問題。不論是采用基于地基的多目標測控系統，還是天基測控網系統，高效的天線系統都是保證對多目標實施有效測控管理的關鍵子系統。典型的地面站需要一個或者多個高性能的天線系統，能夠在全空域范圍內對測控目標保持持續的跟蹤、測量與控制。近年來，測控天線的性能和形式有了新的突破和發展，但在全空域覆蓋，快速、精確跟蹤，同時伺服多個目標等方面尚顯不足。目前能夠滿足全空域覆蓋的陣列天線主要有如下幾種結構形態:多面陣、曲面或共形陣以及透鏡陣天線。多面陣天線都能夠使波束最大增益方向指向期望目標，且在干擾方向形成零陷；只是由于遮擋效應的影響，使波束入射角變化下遮擋效應對天線方向圖的影響通過對比可見，考慮遮擋效應之后，波束方向圖在干擾方向(35，－30)的零點性能嚴重下降，已經無法對該方向的干擾進行有效抑制。球面陣在全空域內具有均勻波束增益以及低極化和低失配損失，但是工程實現和波束控制網絡方面不易實現。雖然球面陣和GPDAA在全空域覆蓋方面具有獨特的優勢，但工程實現難度大，自適應波束控制難以實現。由于陣面間的遮擋效應，對于不同的空間方位，參與發射接收的天線陣元通常不一樣。在波束形成中，處于遮擋陰影區的天線單元方向圖應置零。因此，對陣面間遮擋判斷尤為重要，它是分析波束形成的前提。對多面陣以及曲面陣面間的遮擋判決將相當復雜，且很難判斷遮擋的前后關系。由于多面陣天線的立體幾何結構，使各陣面受到遮擋效應的影響。遮擋一般可以分為兩種形式:一是凸曲面自身的遮擋；二是其它面對該陣面的遮擋。只有未被遮擋的陣元參與天線的波束形成，被遮擋的陣元無法接收到信號，將其方向性函數置零。因此，多面陣天線接收期望和干擾信號分別為方向圖的旁瓣變高，零點深度變淺，波束形成性能明顯下降。對遮擋效應的正確判斷是共形天線陣列流行建模的先決條件之一，最常用的遮擋判決方法是物理光學法，它是一種高頻近似法，具有算法簡單，通用性強等優點，但對于曲面陣和陣面數較多的面陣計算量較大。在多目標、全空域測控中，為了使陣列天線具有足夠的空間分辨能力，天線必須有足夠大的口徑。同時為了保證天線波束在全空域覆蓋范圍，避免柵瓣的影響，陣列天線的陣元間距不能過大。因此，無論是GDPAA還是多面陣天線，其陣元數目都將相當龐大。如果仍采用陣元級的數字波束形成方法，需要對每個陣元接收信號進行單獨處理，每個陣元則組成一個通道，對這樣的系統需要十分龐大的硬件設施，將給天線的安裝、維護，波束形成算法的實現和實時性帶來巨大困難。隨著陣面數量的增加，多面陣天線的結構與性能越接近于GDPAA。過多的天線子陣將使波束形成算法復雜度大大增加；但陣面數目過少不僅會造成嚴重的柵瓣效應，還會影響天線在不同空間指向上的增益穩定性。為此需要確定合適的面陣數，使其同時滿足全空域覆蓋、波束控制以及工程實現等方面的要求。在增益近似穩定的前提下，陣面數目越少越便于對波束控制的實現。若將全空域劃分，由不同位置的陣元負責相應的空域，雖然能夠避免遮擋判決，但在對全空域目標跟蹤測控時，會帶來子陣的分配與管理以及波束切換策略等復雜問題。