發(fā)布時間：2019-08-05 13:20

【摘要】：飛機、導彈等高速運動載體與衛(wèi)星系統(tǒng)實時通信過程中,載體的姿態(tài)變化,會影響通信質量。為使載體上的相控陣天線始終對準衛(wèi)星方向,保持載體與衛(wèi)星正常通信,提出了一種角度跟蹤系統(tǒng)設計方案,對系統(tǒng)關鍵部分的功能進行說明;針對均勻對稱的矩形陣列,在單脈沖測角理論和卡爾曼濾波算法的基礎上進行研究和改進,提出了基于和差波束測角和自適應α-β濾波的角度跟蹤算法,實現(xiàn)了對來波的角度測量與跟蹤。通過仿真,對系統(tǒng)測角精度與跟蹤精度進行說明,結合算法原理分析影響系統(tǒng)跟蹤精度的因素。
【圖文】：

引導信息，給出初始天線波束指向。并根據(jù)系統(tǒng)搜索捕獲狀態(tài)下給出的波位調整信息，實時地對波束指向作出調整。對每一個波位，系統(tǒng)對四子陣輸出信號Ａ／Ｄ采樣后，經(jīng)預處理模塊后對子陣間信號作互相關運算，若超過檢測門限，則對其和波束進行解擴、解調等，確認是期望的協(xié)作通信信號，則捕獲成功，系統(tǒng)轉入角度跟蹤狀態(tài)；否則，捕獲失敗，反饋信息至波控單元，按照設定的波位編排方案調整波束指向，繼續(xù)對來波方向進行搜索／捕獲。圖２搜索／捕獲實現(xiàn)邏輯框圖系統(tǒng)波位順序設定了兩種狀態(tài)［６］，如圖３所示。系統(tǒng)初始化獲取引導信息，將引導信息中的指向作為初始波束指向的中心波位，按照狀態(tài)１的順序調整波束指向進行搜索。若遍歷狀態(tài)１中５個波位均未搜索／捕獲信號，說明此時系統(tǒng)初始引導信息精度較差，則將狀態(tài)１中的中心波位（波位１）按照狀態(tài)２的順序進行調整，在狀態(tài)２中９個中心波位依次按照狀態(tài)１方式形成５個搜索波位，，進行搜索／捕獲。若遍歷狀態(tài)２波位仍未捕獲信號，則系統(tǒng)重新初始化，更新引導信息。圖３波位編排兩種狀態(tài)系統(tǒng)跟蹤狀態(tài)主要包括和差波束角度測量和自適應α－β濾波兩部分。跟蹤狀態(tài)硬件實現(xiàn)邏輯框圖如圖４所示。圖４跟蹤狀態(tài)實現(xiàn)邏輯框圖各子陣接收信號經(jīng)數(shù)字板上Ａ／Ｄ采樣、數(shù)字下變頻、低通濾波與抽取等，得到基帶數(shù)字信號［７］。６９２０１７年第１期馬越：基于和差波束測角的角度跟蹤仿真研究逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄

在提高信噪比的同時，保留子陣信號間的相位差信息。完成和差波束法角度測量，并將測量結果（φ，θ）實時地送入ＤＳＰ中進行跟蹤濾波，得到下一時刻來波方向的預測值（φ０，θ０），反饋到波控單元，用于調整陣列天線波束實時地對準衛(wèi)星。２和差波束測角算法針對上節(jié)所述的系統(tǒng)角度跟蹤狀態(tài)中角度測量模塊，本文提出一種基于和差波束測角的角度測量方法，主要包括和差波束形成、相位差計算和角度測量三部分。２．１陣列天線模型均勻矩形面陣的幾何結構以及陣列天線角度坐標定義如圖５所示。相控陣雷達接收陣列位于ｘｏｙ平面上，設陣元數(shù)為Ｍ×Ｎ，平行于ｘ軸和ｙ軸方向均勻分布的陣元且間距分別為ｄｘ和ｄｙ。記入射信號在ｘｏｙ平面上的投影與ｘ軸夾角為方位角φ，取值范圍為－９０°～９０°；記入射信號與ｚ軸夾角為俯仰角θ，取值范圍為０°～９０°。圖５均勻矩形面陣的幾何結構信號的方向向量為ｒ＝－［ｓｉｎθｃｏｓφｓｉｎθｓｉｎφｃｏｓθ］Ｔ（１）以第１子陣為參考子陣，第２，３，４子陣的坐標分別是ｐ２＝［０，Ｄｙ，０］ｐ３＝［Ｄｘ，０，０］ｐ４＝［Ｄｘ，Ｄｙ，０］（２）若入射信號先到達第２，３，４子陣，根據(jù)相控陣空域濾波相關理論，可以得到第２，３，４子陣相對于參考子陣的相移分別為鐖２＝２πＤｙλｓｉｎθｓｉｎφ（３）鐖３＝－２πＤｘλｓｉｎθｃｏｓφ（４）鐖４＝鐖２＋鐖３（５）式中，Ｄｘ＝Ｍｄｘ／２，Ｄｙ＝
【作者單位】： 電子科技大學電子工程學院;
【分類號】：TN927.2

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本文編號：2523143