[發明專利]機載單站飛行試驗內場無源定位測試系統

有效

• 申請號: 202011190708.X
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112394318B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 張艷如;陳亨利;王勝喜;胡洪;吳江;邵永杰
• 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: G01S1/02
• 分類號: G01S1/02;G01C25/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

本發明提出一種機載單站飛行試驗內場無源定位測試系統，旨在提供一種無需進行實際空中飛行實驗進行測試，在內場便可完成對整個定位功能相關的測試系統。本發明通過下述技術方案予以實現：實驗導調子系統完成場景規劃，生成場景配置文件并下發；載機平臺模擬子系統完成響應場景配置，慣導數據下發，并產生同步信號；射頻模擬子系統完成通過場景控制計算機內部的目標信號生成平臺軟件：根據實驗導調開始實驗指令，開展子系統聯試及驗證工作。將復雜信號模型庫和目標軌跡和航跡模擬軟件所產生最終所需要的波形文件，下發至射頻目標模擬器，子系統準備工作隨之結束，在場景控制計算機上實時顯示飛行動態傳輸過程，以及在運動環境中輻射源的運動軌跡。

技術領域

本發明涉及一種電子定位測試方法應用領域，主要用于機載單站飛行試驗內場無源定位測試系統，尤其是可應用到空中飛行器無源定位、針對比相測向和陣列測向等多種測向體制下的單機多點定位場景的測試。

背景技術

無源定位技術是自身不發射電磁波，利用接收輻射源的輻射信號，確定出該輻射源所在位置的技術。無源定位技術主要依賴于參數測量、處理能力的提高，具體包括相位干涉儀或相控陣天線的測速度及精度、多普勒頻率變化率的精確測量；微弱信號檢測能力、信號的分選配對、單站無源定位跟蹤算法等等關鍵技術的解決。按照觀測平臺的數目，無源定位可以劃分為單站無源定位和多站無源定位兩種情形。單站無源定位技術是只利用一個觀測平臺對目標輻射源進行定位的技術。傳統的多站系統需要各站之間同步工作并進行大量的數據傳輸，此外還要求對集中的數據進行融合處理。這不僅使定位系統變得復雜，也限制了系統的獨立性和機動性。單一的無源觀測器是無法測量出輻射源的位置的，因此對于輻射源的位置是不可觀測的。如果使單站觀測器與輻射源之間發生相對幾何位置的變化，則可在位置變化的過程中通過多次順序測量獲得目標的信息數據，估計出目標的位置和運動狀態。與多站無源定位系統相比，單站無源定位系統一般不需要多站同步工作和數據傳輸，也不依賴于站間的通信，因而具有較大的靈活性。單站無源定位系統與有源定位系統不同的是，它不能直接測量目標的距離，而只能直接獲得目標的角度。因此實現無源測距是單站無源定位系統的關鍵。提取輻射電磁信號中攜帶定位信息的參數是實現無源定位的前提和關鍵。無源定位又可分為基于外輻射源的無源定位和利用目標自身輻射信號的無源定位。利用外輻射信號的無源定位，是指無源定位系統不利用目標自身輻射源的輻射信號進行定位，而是接收目標外的輻射信號對目標進行定位的技術。這類輻射信號一般是空中已存在的廣播TV，通信和FM無線電廣播信號。目前，國外現有的無源定位系統研究既有利用外輻射信號來對目標定位，也有利用目標自身輻射信號對目標進行定位，而國內對無源定位的研究主要是利用目標輻射信號來對目標定位。無論是利用外輻射信號對目標的定位技術，還是利用目標自身輻射信號對目標的定位技術，都有長足的發展和創新。利用干涉儀可以測量目標信號到達干涉儀陣元的時間差或者相位差，從而獲得目標的方向角。在目標和觀測平臺之間相對運動的情況下，通過一段時間的測量，可以得到時差變化率或者相位差變化率，該量實際上反映的是目標相對于觀測平臺的角度變化率，在二維平面內，即為方位角變化率。方位角的變化率實際上是對目標相對運動的切向速度的反映；另外，相對運動引起多普勒效應，多普勒頻移反映的是目標相對運動的徑向速度，多普勒頻率變化率則反映的是相對運動的徑向加速度，采用基于質點運動學的單站無源定位技術就有可能在單站無源條件下將目標的相對距離求解出來。在無源定位系統中，接收機往往被安裝在飛機、衛星、空中無人飛行器等運動平臺上，當目標源與接收機之間存在相對運動時，可以通過同時使用時差與多普勒頻差進行聯合定位和測速。目前無源定位問題的解決方法很多，而對于空中運動目標定位特別是測速的研究較少。通過截獲無線電信號，獲得電波的傳播方向進而確定其輻射源所在方向的過程，稱為無線電測向，或無線電定向，簡稱測向。測向定位的定位原理是將測向得到的輻射源的射線(視向線)與地球表面的交點作為輻射源的位置。電子偵察子系統對輻射源測向的基本原理是利用天線子系統對不同方向到達電磁波所具有的振幅或相位相應來確定輻射源來波方向。機載無線電設備之間的兼容性試驗是飛機研制完成之后進行的一項重要整機性能試驗項目,當前主要通過外場飛行來完成。由于外場試驗有試驗周期長、試驗費用高、易受氣候條件的限制，如果高速再入飛行運動平臺單獨對固定輻射源進行無源定位則需要額外增加硬件及尺寸。對目標的被動定位的精度受對目標角度測量精度的影響較大，對靜止輻射源的定位精度較高，如果目標輻射源是運動的，則要求載機必須做一定的特殊機動動作，定位時間較長；其次，如果是低空突防攻擊，即目標相對于載機的高度差較小、目標俯仰角較小時，需要載機做相對于目標的“S”型機動來定位，定位時間同樣較長，目標距離估算精度下降較大。飛行試驗中由于載機平臺的不同，飛機的機動能力也不同；飛機所做出的姿態動作以及飛行速度引起的多普勒效應的等等不同，因而飛行過程中不能對某些指標能力進行測試。