单通道单脉冲跟踪方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种单通道单脉冲跟踪方法及系统，包括：步骤S1：单刀三掷射频开关周期性地接通单脉冲跟踪天线输出的和信号、方位差信号以及俯仰差信号；步骤S2：对单刀三掷射频开关输出信号中的谐波频谱进行分析得到俯仰差信号、方位差信号与和信号的比值；步骤S3：根据俯仰差信号、方位差信号与和信号的比值估计待跟踪目标偏离单脉冲跟踪天线轴线的俯仰角和方位角，并产生跟踪信号。本发明专利技术针对单脉冲跟踪系统需要低复杂度的接收机的需求，提供了一种单射频通道的单脉冲跟踪接收机。本发明专利技术尤其适应于低复杂度、高精度的单脉冲跟踪系统。高精度的单脉冲跟踪系统。高精度的单脉冲跟踪系统。

【技术实现步骤摘要】
单通道单脉冲跟踪方法及系统


[0001]本专利技术涉及雷达工程及卫星通信领域，具体地，涉及单通道单脉冲跟踪方法及系统，更为具体地，涉及一种利用单射频通道对单脉冲雷达或单脉冲通信跟踪天线产生的和信号、俯仰差信号、方位角信号进行同时接收的系统。

技术介绍

[0002]单脉冲跟踪天线广泛应用于雷达、卫星通信等系统中，利用和差波束实现对目标的实时跟踪，其具有跟踪精度高，响应时间快等特征。为实现二维方向上的有效跟踪，单脉冲跟踪天线一般会同时产生和信号、俯仰差信号以及方位差信号，其射频接收机需要对三路信号进行同时接收，再通过比较方位差信号、俯仰差信号与和信号之间的相对关系来估计待跟踪目标偏离天线轴向的方位，从而驱动伺服系统实时跟踪目标。在实现方位结算的同时，单脉冲接收机需同时实现对接收信号的解调，以恢复目标探测或测控等信息。
[0003]为降低系统成本，及提高系统的可靠性，目前工程上应用的单脉冲接收机一般采用单射频通道，即首先将差信号进行相位调制，然后再与和信号一起进入和差合成网络，形成单通道接收信号。经放大、混频和滤波等处理后形成中频信号，并由模数转换器进行采样。在数字域内，通过正交解调、滤波、校相等处理，恢复出原始的和差信号。然而，这种单通道接收机面临两个问题：其一是对差信号进行调制的移相器难以达到很高的移相精度并保持稳定；其二是在正交解调过程中对同步要求非常高。
[0004]专利文献CN106772356A(申请号：201710006036.4)公开了一种单通道单脉冲系统的扩频角跟踪信号捕获方法，主要解决现有技术捕获时延较大，不能满足单通道单脉冲系统捕获的实时性要求的问题。其方案是：1)以系统给定的中频频率为基准，并以系统给定的步长为单位将多普勒频偏区间划分为若干个等长的频率单元；2)通过傅里叶变换的方式将信号变换到频域，求每个频率单元对应的相关值，并求出所有频率单元对应的相关值的最大值；3)根据最大值与系统给定的门限值进行比较，判决信号是否捕获成功，得到角跟踪信号的载波估计值和码相位偏移的估计值。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种单通道单脉冲跟踪方法及系统。
[0006]根据本专利技术提供的一种单通道单脉冲跟踪方法，包括：
[0007]步骤S1：周期性地接通单脉冲跟踪天线输出的和信号、方位差信号以及俯仰差信号；
[0008]步骤S2：对输出信号中的谐波频谱进行分析得到俯仰差信号、方位差信号与和信号的比值；
[0009]步骤S3：根据俯仰差信号、方位差信号与和信号的比值估计待跟踪目标偏离单脉冲跟踪天线轴线的俯仰角和方位角，并产生跟踪信号。
[0010]优选地，所述步骤S1采用：信号处理板控制单刀三掷射频开关周期性地轮流接通单脉冲跟踪天线输出的和信号、方位差信号以及俯仰差信号；
[0011]在一个周期T
p
内，接通和信号、俯仰差信号以及方位差信号的时间相等，均为T
p
/3，且周期T
p
对应的频率F
p
大于单脉冲天线接收的信号的带宽B。
[0012]优选地，将单刀三掷射频开关输出的信号依次通过低噪声放大器、带通滤波器、混频器、低通滤波器以及驱动放大器后，将信号从射频变换至中频，然后由模数转换器对中频信号进行采集。
[0013]优选地，所述步骤S2采用：
[0014]步骤S2.1：在信号处理板中基于调制时序计算傅里叶系数；
[0015]步骤S2.2：基于傅里叶系数得到线性方程组；
[0016]步骤S2.3：对接收信号进行FFT变换，得到基波分量、第一次谐波分量以及第二次谐波分量；
[0017]步骤S2.4：基于基波分量、第一次谐波分量以及第二次谐波分量，对线性方程组进行求解，得到俯仰差信号、方位差信号与和信号的比值α和β。
[0018]优选地，通过数字带通滤波从基波分量或者谐波分量中取出有效信号并进行基带解调，得到单脉冲跟踪天线接收的信号中的信息。
[0019]根据本专利技术提供的一种单通道单脉冲跟踪系统，包括：
[0020]模块M1：周期性地接通单脉冲跟踪天线输出的和信号、方位差信号以及俯仰差信号；
[0021]模块M2：对输出信号中的谐波频谱进行分析得到俯仰差信号、方位差信号与和信号的比值；
[0022]模块M3：根据俯仰差信号、方位差信号与和信号的比值估计待跟踪目标偏离单脉冲跟踪天线轴线的俯仰角和方位角，并产生跟踪信号。
[0023]优选地，所述模块M1采用：信号处理板控制单刀三掷射频开关周期性地轮流接通单脉冲跟踪天线输出的和信号、方位差信号以及俯仰差信号；
[0024]在一个周期T
p
内，接通和信号、俯仰差信号以及方位差信号的时间相等，均为T
p
/3，且周期T
p
对应的频率F
p
大于单脉冲天线接收的信号的带宽B。
[0025]优选地，将单刀三掷射频开关输出的信号依次通过低噪声放大器、带通滤波器、混频器、低通滤波器以及驱动放大器后，将信号从射频变换至中频，然后由模数转换器对中频信号进行采集。
[0026]优选地，所述模块M2采用：
[0027]模块M2.1：在信号处理板中基于调制时序计算傅里叶系数；
[0028]模块M2.2：基于傅里叶系数得到线性方程组；
[0029]模块M2.3：对接收信号进行FFT变换，得到基波分量、第一次谐波分量以及第二次谐波分量；
[0030]模块M2.4：基于基波分量、第一次谐波分量以及第二次谐波分量，对线性方程组进行求解，得到俯仰差信号、方位差信号与和信号的比值α和β。
[0031]优选地，通过数字带通滤波从基波分量或者谐波分量中取出有效信号并进行基带解调，得到单脉冲跟踪天线接收的信号中的信息。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0033]1、本专利技术硬件结构简单，无需在接收射频链路上插入高精度的移相器件
[0034]2、多路信号分离算法实现简单，仅需对单刀三掷射频开关调制后的射频信号进行快速傅里叶运算，以及少量的矩阵乘法运算，无需对信号进行高精度的同步解调；
[0035]3、本专利技术尤其适应于低复杂度、高精度的单脉冲跟踪系统。
附图说明
[0036]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0037]图1为单通道单脉冲跟踪系统示意图。
[0038]图2为单脉冲天线接收的BPSK信号的频谱。
[0039]图3为单刀三掷射频开关调制后的接收信号的频谱。
[0040]图4为原始码元信息与解调结果的对比。
具体实施方式
[0041]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单通道单脉冲跟踪方法，其特征在于，包括：步骤S1：周期性地接通单脉冲跟踪天线输出的和信号、方位差信号以及俯仰差信号；步骤S2：对输出信号中的谐波频谱进行分析得到俯仰差信号、方位差信号与和信号的比值；步骤S3：根据俯仰差信号、方位差信号与和信号的比值估计待跟踪目标偏离单脉冲跟踪天线轴线的俯仰角和方位角，并产生跟踪信号。2.根据权利要求1所述的单通道单脉冲跟踪方法，其特征在于，所述步骤S1采用：信号处理板控制单刀三掷射频开关周期性地轮流接通单脉冲跟踪天线输出的和信号、方位差信号以及俯仰差信号；在一个周期T
p
内，接通和信号、俯仰差信号以及方位差信号的时间相等，均为T
p
/3，且周期T
p
对应的频率F
p
大于单脉冲天线接收的信号的带宽B。3.根据权利要求1所述的单通道单脉冲跟踪方法，其特征在于，将单刀三掷射频开关输出的信号依次通过低噪声放大器、带通滤波器、混频器、低通滤波器以及驱动放大器后，将信号从射频变换至中频，然后由模数转换器对中频信号进行采集。4.根据权利要求1所述的单通道单脉冲跟踪方法，其特征在于，所述步骤S2采用：步骤S2.1：在信号处理板中基于调制时序计算傅里叶系数；步骤S2.2：基于傅里叶系数得到线性方程组；步骤S2.3：对接收信号进行FFT变换，得到基波分量、第一次谐波分量以及第二次谐波分量；步骤S2.4：基于基波分量、第一次谐波分量以及第二次谐波分量，对线性方程组进行求解，得到俯仰差信号、方位差信号与和信号的比值α和β。5.根据权利要求1所述的单通道单脉冲跟踪方法，其特征在于，通过数字带通滤波从基波分量或者谐波分量中取出有效信号并进行基带解调，得到单脉冲跟踪天线接收的信号中的信息。6.一种单通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺冲，曹岸杰，龚迪，张高雄，张伟夫，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：