一种角跟踪系统技术方案

本发明专利技术提供了一种角跟踪系统，其特征是包括控制中心、天线分系统、馈线分系统、发射分系统、接收分系统、伺服分系统和通讯接口分系统。该系统可以对无人机进行搜索、捕获与跟踪；利用角跟踪分系统取得的方位、仰角测量信息和信息帧测距信息，可对无人机进行精确定位；发射对无人机飞行状态及机载设备工作状态的实时遥控信号；接收无人机飞行参数、侦察信息及机载设备工作状态的实时遥测信号；工作行信道各具有多个频点，且工作频段宽，抗干扰能力强。

【技术实现步骤摘要】
一种角跟踪系统
本专利技术属于雷达领域，具体是一种无人机视距链路地面车角跟踪系统。技术背景从1914年英国研制军用无人机开始，至今快一个多世纪了。经过不懈的努力，无人机已经成为人们生活中必不可少的部分。目前，无人机应用在各个领域，如地质勘探、气象监测、军事和海上稽查等。如何使无人机上的监测信息有效的反馈回控制中心，成为研究的重要方向。目前国内大多数使用电台等平台来实现信息传输，但这种方式使得无人机作用距离近、带宽窄极易受到干扰；国外则是利用卫星通信，这样解决了无人机作用距离近、 带宽窄极易受到干扰的问题，但占用了大量的卫星资源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决有效的传输无人机监测信息。一种角跟踪系统，包括控制中心、天线分系统、馈线分系统、发射分系统、接收分系统、伺服分系统和通讯接口分系统；所述天线分系统包括电线座，以及安装在天线座上的定向天线、全向天线和定向喇叭；所述发射分系统，包括上变频器、频控处理器、功放和选择开关；由控制中心送来的基带激励信号送给发射分系统，在发射分系统内，基带激励信号经上变频器后送至功放； 功放的输出端连接选择开关的输入端；所述选择开关的输出端分别连接定向天线、全向天线和定向喇叭的发射信号输入端；所述定向天线通过馈线分系统连接该选择开关的输出端；本频控处理器接收来自控制中心的控制信号，并依此输出选择开关、上变频器频率选择和功放的控制信号；所述馈线分系统，本分系统传输发射信号给定向天线，接收相应频率回波信号，在发射信号的同时接收和Σ、方位差ΔΑ 二路接收信号，再经接收分系统送接收机；本分系统包括双工器、加减器、左馈源和右馈源；对于定向天线的发射信号，该发射信号依次经双工器、加减器和左馈源输出；接收和Σ信号依次经左馈源、加减器和端口输出至双工器，接收方位差ΔΑ信号由左右馈源经加减器差输出；所述接收分系统，包括选择开关、LNA、下变频器、频控处理器和中频接收机；本选择开关的一个输出端依次连接LNA和下变频器，下变频器的输出端连接中频接收机的输入端；该选择开关有三个输入端，全向天线和定向喇叭分别连接该选择开关的两个输入端； 本选择开关的另一个输入端接收所述Σ信号和ΔΑ信号；本频控处理器接收来自控制中心的控制信号，并依此输出选择开关、下变频器的控制信号；所述伺服分系统，包括伺服控制器和驱动电机，所述伺服控制器的控制信号输出给驱动电机，驱动电机驱动电线座作转动和俯仰动作；所述通讯接口分系统，连接在控制中心与发射分系统的频控处理器、接收分系统的频控处理器以及伺服分系统的伺服控制器之间。所述下变频器由依次连接的第一混频器和第二混频器构成；对于所述Σ信号和 ΔΑ信号，这两路信号分别经第一混频器和第二混频器两次变频道中频信号。还包括运载车辆，该运载车辆上设有方舱，所述角跟踪系统安放在方舱内；所述角跟踪系统的天线座通过升降机构与方舱连接。所述接收分系统中，接收链路电平估算的方法是，接收链路的最低接收电平PKmin :PEfflin = + + + + -；式中屯/N。是归一化信噪比，取为6. 6dB,即对应于误码率10_5，解调门限为 9. 6dB,再减去译码增益3dB ；B为通带带宽；K为波尔兹曼常数-228. 6dB ；T为系统噪声温度，取为^SK对应24. 74dB ;NF为接收机噪声系数，取为2dB ;PG为扩频处理增益 IOlgO(OdB)；将各数值代入上式后，计算出系统接收链路的最低接收电平Psmin ；对于发射分系统，同理可计算出系统发射链路的最低接收电平Psmin ；通过信道参数计算，得到的系统发射/接收链路的最低接收电平Psmin，带入链路功率估算式中:PT = --,Pe为最小接收电平，对应于误差率10_5 ;GT为发射天线的增益；GK为接收天线的增益为自由空间传播损耗32. 4+20IgD (km)+20Igf (MHz) ；SM为系统余量15dB，其中，防跌落电平储备6dB，多径衰落余量5. 4dB，极化损失ldB，解调抖动0. 6dB，馈线损耗2dB ；将各数值代入上式后，计算出发射机功率。本系统基本不占用卫星通信，且高效率、低成本、操控灵活，是解决无人机信息传输的有效方法。本无人机视距链路地面车角跟踪系统的特点是天线方位采用振幅和-差单脉冲跟踪体制，俯仰采用最大值跟踪体制，有较高的测角精度和良好的搜索、捕获能力；在全向天线增益不够的情况下，增加的定向喇叭(超声波的发声器)。增加在近距离时的信号增益，有利于目标的跟踪；方位角伺服系统为直流电机驱动的二阶系统，能获得高动态性能， 伺服回路采用嵌入式计算机控制，使操作控制灵活方便；操控台具有完好的人机界面，可通过各种指令控制，监视工作情况、显示工作状态、参数与测量数据；具有故障自动监测功能； 工作行信道各具有多个频点，且工作频段宽，抗干扰能力强。附图说明图1是本角跟踪系统原理简图2是天线结构示意；图3是馈线分系统原理框图4是发射分系统原理框图5是第一混频器原理框图6是第二混频器原理框图7是伺服分系统原理框图8是伺服分系统直流脉宽调制功放原理框图图9是接口分系统控制界面软件原理框图10是角跟踪系统工作状态结构图11是角跟踪系统运输状态结构图。具体实施方式下面结合附图和具体实施对本专利技术的无人机视距链路地面车角跟踪系统做详细的说明。·信道参数计算，接收链路电平估算，接收链路的最低接收电平Pftllin按下式计算Psmin = + + + + - ；式中Eb/N。归一化信噪比，取为6. 6dB(即对应于误码率10_5，解调门限为9. 6dB， 再减去译码增益3dB) ；B为通带带宽；K波尔兹曼常数-228. 6dB ；T为系统噪声温度，取为 298K(24. 74dB) ;NF接收机噪声系数，取为2dB ;Pe扩频处理增益IOlgO (OdB)。将各数值代入上式后，可计算出系统接收链路的最低接收电平PKmin。同理可计算出系统发射链路的最低接收电平PKmin。通过上面的信道参数计算，得到的系统发射/接收链路的最低接收电平Psmin，带入链路功率估算式中Pt = - - + + Pe最小接收电平(对应于误差率10_5)，;GT发射天线的增益；GK接收天线的增益； Lfs自由空间传播损耗32. 4+201gD(km)+201gf(MHz) ；SM 系统余量15dB(防跌落电平储备6dB，多径衰落余量5. 4dB,极化损失ldB，解调抖动0. 6dB,馈线损耗2dB)；将各数值代入上式后，计算出由此确定机载发射机功率。同理也可确定地面发射机功率。参考图1，本技术方案的信号走向说明如下由控制中心送来的基带激励信号，经发射机上变频后送功放，根据需要可选择由定向天线或全向天线以垂直线极化形式辐射到空中，或者选择由定向喇叭辐射到空中。遥测信号在高仰角近区被全向天线或定向喇叭接收，该信号经过低噪声放大、下变频，形成基带信号送中频接收机；遥测信号在远区落入定向天线仰角覆盖范围内，定向天线则通过搜索、捕获、跟踪到遥测信号后，由高频加减器把遥测形成Σ、Δ A两路信号，并分别经LNA(低噪声放大器) 放大、下变频后形成基带信号，送中频接收机。中频接收机采用单脉冲接收体制，它将得到的方位角误差信号送方位伺服分系统进行方位自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谷义龙，徐忠明，张向东，房福松，沈春乐，
申请(专利权)人：南京鑫轩电子系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：