專利名稱：一種無(wú)人直升機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無(wú)人直升機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)，有空中和地面兩個(gè)組成部分； 利用無(wú)人直升機(jī)將雷達(dá)升空，使雷達(dá)能夠探測(cè)目標(biāo)的可視距離比雷達(dá)在地面設(shè) 置時(shí)更遠(yuǎn)；利用地空無(wú)線通信來(lái)傳送雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化雷達(dá)空中單元的組成。
背景技術(shù)：
由于受地面影響和地球曲率的影響，設(shè)置在地面的雷達(dá)系統(tǒng)無(wú)法探測(cè)到低 空、超低空飛行以及地球曲率遮擋之下的目標(biāo)，造成雷達(dá)探測(cè)的盲區(qū)，盡量抬 高雷達(dá)離地面的高度能增大雷達(dá)可探測(cè)目標(biāo)的距離?，F(xiàn)在，人們將雷達(dá)安裝在 高山上或飛機(jī)上，其目的就是為了增大雷達(dá)可探測(cè)目標(biāo)的距離。將雷達(dá)安裝在 高山上，雷達(dá)站的建設(shè)施工需要花費(fèi)很多資金；將雷達(dá)安裝在飛機(jī)上可以得到 更遠(yuǎn)的探測(cè)距離，但飛機(jī)雷達(dá)的安裝不但有很高的技術(shù)要求，而且雷達(dá)的使用 費(fèi)用也很高。不論雷達(dá)在地面上還是在飛機(jī)上工作時(shí)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)不同方向上的 目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，雷達(dá)天線波束需要在方位進(jìn)行掃描。雷達(dá)天線實(shí)現(xiàn)方位掃描需 要一種稱為"旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)"的部件，"旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)"能保證發(fā)射機(jī)的射頻能量在天線 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)饋送到雷達(dá)天線上和將接收的目標(biāo)回波信號(hào)饋送到接收機(jī)。"旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)" 增加了雷達(dá)的復(fù)雜性，也使雷達(dá)發(fā)射和接收的射頻功率遭受到一定的損耗。
發(fā)明內(nèi)容
為了提高雷達(dá)的工作高度，減少將雷達(dá)安裝在高山上和安裝在飛機(jī)上的施 工困難和減少雷達(dá)的使用費(fèi)用、簡(jiǎn)化雷達(dá)組成單元、免去雷達(dá)使用"旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)" 帶來(lái)的射頻損耗，本實(shí)用新型提供了一種無(wú)人直升機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)，既能使雷達(dá)升 到空中，增大視距，又能簡(jiǎn)化雷達(dá)組成單元，免去"旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)"造成的射頻損耗。
本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是有空中和地面兩部分，空中部分有和無(wú)人 直升機(jī)固定在一起的雷達(dá)接收發(fā)射機(jī)和天線，高頻發(fā)射機(jī)，雷達(dá)天線轉(zhuǎn)動(dòng)角度 的方位傳感器和空間位置傳感器。地面部分有接收空中部分高頻發(fā)射機(jī)發(fā)送的 雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)信號(hào)、雷達(dá)天線轉(zhuǎn)動(dòng)和空間位置數(shù)據(jù)的高頻接收機(jī)，有將空中部 分的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地面部分三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換裝置。
利用一個(gè)無(wú)人直升機(jī)將雷達(dá)升到高空。雷達(dá)高度與目標(biāo)通視的距離可以用 下面公式進(jìn)行計(jì)算-
L=4.12 X (H,1/2+ H21/2) (Km) 其中，1一雷達(dá)到目標(biāo)的通視距離+ H,—雷達(dá)高度(m) H2—目標(biāo)高度(m)
例如，當(dāng)雷達(dá)的架設(shè)高度和目標(biāo)的飛行高度均為100m時(shí)，則雷達(dá)到目標(biāo)的 最大視線距離為82. 4Km;當(dāng)無(wú)人直升機(jī)雷達(dá)的高度為3000m和目標(biāo)的飛行高度 為100m時(shí)，則雷達(dá)到目標(biāo)的最大視線距離為266. 86Km。
無(wú)人直升機(jī)的升力是由旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的，而旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)反轉(zhuǎn)力矩, 使直升機(jī)做與旋翼相反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。為了平衡這個(gè)反轉(zhuǎn)力矩，直升機(jī)都有一個(gè) 產(chǎn)生平衡力矩的尾槳。如果尾槳產(chǎn)生的力矩與旋翼產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)力矩相等，則直 升機(jī)保持一種固定的姿態(tài)；如果尾槳產(chǎn)生的力矩與旋翼產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)力矩不等， 則直升機(jī)保持一種圍繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的姿態(tài)。改變尾槳所產(chǎn)生力矩的大小，可以 改變直升機(jī)體轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和方向。
在結(jié)構(gòu)上，雷達(dá)天線固定安裝在直升機(jī)機(jī)體上，雷達(dá)天線與雷達(dá)本體之間不再使用"旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)"。為了實(shí)現(xiàn)雷達(dá)天線的旋轉(zhuǎn)掃描，控制尾槳產(chǎn)生的力矩使 雷達(dá)天線產(chǎn)生圍繞垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，形成雷達(dá)天線波束的方位掃描。
利用無(wú)線通信線路將目標(biāo)反射信號(hào)直接以射頻形式向地面?zhèn)魉?，雷達(dá)目標(biāo) 信號(hào)的下變頻、中頻放大、信號(hào)解調(diào)、雷達(dá)數(shù)據(jù)處理、顯示控制終端等常規(guī)雷 達(dá)所必須的信號(hào)流程都在地面進(jìn)行。
本實(shí)用新型有益效果是，無(wú)人直升機(jī)提升了雷達(dá)高度，增大了雷達(dá)的可視 探測(cè)距離；控制尾槳產(chǎn)生的力矩使雷達(dá)天線產(chǎn)生圍繞垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，形成雷達(dá) 天線波束的方位掃描，省去了 "旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)"，去除了因"旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)"造成的射頻 損失；地空無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸簡(jiǎn)化了雷達(dá)空中單元的組成。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
附

圖1為無(wú)人直升機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)的組成方框圖，圖中，1-衛(wèi)星定位接收機(jī)天 線，2-無(wú)人直升機(jī)機(jī)體，3-雷達(dá)天線，4-雷達(dá)對(duì)地?cái)?shù)據(jù)通信天線，5-衛(wèi)星定位 接收機(jī)天線，6-地面站對(duì)空中雷達(dá)的數(shù)據(jù)通信天線，7-雷達(dá)系統(tǒng)地面站。
附圖2為雷達(dá)系統(tǒng)空中部分原理方框圖，圖中，1-衛(wèi)星定位接收機(jī)天線，3-雷達(dá)天線，4-對(duì)地?cái)?shù)據(jù)通信天線，8-雷達(dá)收發(fā)開(kāi)關(guān)，9-發(fā)射機(jī)，10-雷達(dá)定時(shí)器， ll-接收機(jī)，12-變頻器，13-調(diào)制器，14-放大器，15-衛(wèi)星定位接收機(jī)，16-數(shù) 據(jù)綜合處理器，17-雷達(dá)波束方位磁傳感器，18-直升機(jī)飛行控制。
附圖3為雷達(dá)系統(tǒng)地面部分原理方框圖，圖中，5-衛(wèi)星定位接收機(jī)天線， 6-對(duì)空數(shù)據(jù)通信天線，19-數(shù)據(jù)接收機(jī)，20-變頻器，21-數(shù)據(jù)解調(diào)器，22-雷達(dá) 數(shù)據(jù)處理器，23-雷達(dá)顯示控制終端，24-衛(wèi)星定位接收機(jī)。
具體實(shí)施方式
在圖1中，在無(wú)人直升機(jī)旋翼產(chǎn)生的升力與雷達(dá)空中部分的重量相平衡的
預(yù)定高度上，控制直升機(jī)尾槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力矩，使與直升機(jī)機(jī)體2 —起的雷達(dá) 天線3產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)力，天線繞通過(guò)重心的垂直軸進(jìn)行水平轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)天線波 束的水平掃描。雷達(dá)天線3用于雷達(dá)探測(cè)信號(hào)的發(fā)射和目標(biāo)反射信號(hào)的接收， 衛(wèi)星定位接收機(jī)天線1接收衛(wèi)星定位信號(hào)，然后送到衛(wèi)星定位接收機(jī)進(jìn)行雷達(dá) 三維位置(經(jīng)緯度、高程)的實(shí)時(shí)解算，雷達(dá)對(duì)地?cái)?shù)據(jù)通信天線4將雷達(dá)目標(biāo) 的反射信號(hào)，以及雷達(dá)三維位置(經(jīng)緯度、高程)、定時(shí)信號(hào)、目標(biāo)方位直接以 射頻信號(hào)形式發(fā)射到雷達(dá)系統(tǒng)的地面部分。
在圖2中，雷達(dá)天線3用于雷達(dá)探測(cè)信號(hào)的發(fā)射和目標(biāo)反射信號(hào)的接收； 雷達(dá)收發(fā)開(kāi)關(guān)8在雷達(dá)發(fā)射機(jī)工作時(shí)將雷達(dá)天線接到發(fā)射機(jī)，在發(fā)射機(jī)工作結(jié) 束后將天線接到雷達(dá)接收機(jī)；發(fā)射機(jī)9產(chǎn)生雷達(dá)探測(cè)所需要的信號(hào)形式和必要 的射頻功率；雷達(dá)定時(shí)器10為雷達(dá)設(shè)定發(fā)射信號(hào)的時(shí)間同步，定時(shí)器的時(shí)間同 步信號(hào)將以射頻形式與目標(biāo)反射信號(hào)、雷達(dá)三維位置數(shù)據(jù)、目標(biāo)磁方位數(shù)據(jù)一 起經(jīng)對(duì)地?cái)?shù)據(jù)通信天線4發(fā)送到雷達(dá)的地面部分；雷達(dá)接收機(jī)11接收目標(biāo)的反 射信號(hào)，并進(jìn)行適當(dāng)放大；然后送到變頻器12進(jìn)行變頻，形成與雷達(dá)發(fā)射頻率 不同的一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸工作頻率；調(diào)制器13用于將定時(shí)器的定時(shí)信號(hào)、天線波束
掃描時(shí)的實(shí)際磁方位值和雷達(dá)三維位置數(shù)據(jù)調(diào)制為具有射頻載波的信號(hào)；放大 器14將調(diào)制器13的輸出信號(hào)進(jìn)行放大，將定時(shí)信號(hào)、雷達(dá)天線波束指向的磁 方位值和雷達(dá)三維位置數(shù)據(jù)連同目標(biāo)反射信號(hào)一起，送到對(duì)地?cái)?shù)據(jù)通信天線4 發(fā)射到雷達(dá)的地面部分；衛(wèi)星定位接收機(jī)天線1用來(lái)接收衛(wèi)星定位信號(hào)，定位 衛(wèi)星可以是現(xiàn)在已經(jīng)正常運(yùn)行的定位衛(wèi)星系統(tǒng)的任意一個(gè)或幾個(gè)的組合；衛(wèi)星 定位接收機(jī)15將衛(wèi)星定位接收機(jī)天線所接收的定位信號(hào)進(jìn)行定位解算，得到雷 達(dá)空中部分的三維位置(經(jīng)緯度、高程)數(shù)據(jù)；雷達(dá)波束方位磁傳感器17用于指示雷達(dá)波束掃描時(shí)的實(shí)際磁方位值;數(shù)據(jù)綜合處理器16用于將雷達(dá)定時(shí)信號(hào)、 定位信號(hào)、天線波束掃描時(shí)的實(shí)際磁方位值和三維位置(經(jīng)緯度、高程)數(shù)據(jù) 進(jìn)行綜合，然后送到調(diào)制器13，經(jīng)過(guò)放大器14放大后送天線4發(fā)射到地面。
在圖3中，對(duì)空數(shù)據(jù)通信天線6接收雷達(dá)空中部分發(fā)送的數(shù)據(jù)高頻信號(hào)； 數(shù)據(jù)接收機(jī)19將所接收的高頻信號(hào)進(jìn)行放大；變頻器20將接收的高頻信號(hào)進(jìn) 行變頻，成為中頻信號(hào)后放大，送數(shù)據(jù)解調(diào)器21;數(shù)據(jù)解調(diào)器21將得到中頻信 號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到雷達(dá)空中部分天線波束掃描的方位角度、空中雷達(dá)的三維位 置和雷達(dá)時(shí)間同步數(shù)據(jù)、目標(biāo)的視頻信號(hào)；雷達(dá)數(shù)據(jù)處理器22用來(lái)對(duì)所接收的 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)定時(shí)同步信號(hào)和目標(biāo)視頻信號(hào)得到雷達(dá)到目標(biāo)的距離，根 據(jù)方位傳感器的指示得到目標(biāo)相對(duì)的磁方位角，根據(jù)空中雷達(dá)的三維位置和地 面部分的三維位置進(jìn)行坐標(biāo)變換，將雷達(dá)空中部分的極坐標(biāo)(雷達(dá)天線掃描方 位角和到目標(biāo)的距離)統(tǒng)一為地面部分的直角坐標(biāo)；雷達(dá)顯示終端23用于對(duì)無(wú) 人直升機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)所探測(cè)的目標(biāo)進(jìn)行顯示；衛(wèi)星定位接收機(jī)天線5用來(lái)接收定 位衛(wèi)星的定位信號(hào)；衛(wèi)星定位接收機(jī)24通過(guò)定位衛(wèi)星的定位信號(hào)得到雷達(dá)地面 部分的三維位置(經(jīng)緯度、高程)數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1、 一種無(wú)人直升機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)，其特征是有空中和地面兩部分，空中部分有和無(wú)人直升機(jī)固定在一起的雷達(dá)接收發(fā)射機(jī)和天線，高頻發(fā)射機(jī)，雷達(dá)天線轉(zhuǎn)動(dòng)角度的方位傳感器和空間位置傳感器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述無(wú)人直升機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)，其特征是在地面部分有接收 空中部分高頻發(fā)射機(jī)發(fā)送的雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)信號(hào)、雷達(dá)天線轉(zhuǎn)動(dòng)和空間位置 數(shù)據(jù)的高頻接收機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述無(wú)人直升機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)，其特征是地面部分有將空中 部分的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地面部分三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換裝置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無(wú)人直升機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)，有空中和地面兩個(gè)部分，空中部分有與無(wú)人直升機(jī)固定在一起的雷達(dá)接收發(fā)射機(jī)、高頻發(fā)射機(jī)、雷達(dá)天線轉(zhuǎn)動(dòng)角度的方位傳感器和空間位置傳感器。地面部分有接收空中部分以射頻傳送的雷達(dá)目標(biāo)反射信號(hào)、雷達(dá)天線轉(zhuǎn)動(dòng)角度和空間位置數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)與地面部分的三維位置數(shù)據(jù)一起進(jìn)行雷達(dá)的坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)所探測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)在地面處理和顯示。
文檔編號(hào)G01S13/02GK201133935SQ20072014157
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者勃 甘 申請(qǐng)人:勃 甘