一種基于虛擬目標的有源雷達信標機及其處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于虛擬目標的有源雷達信標機及其處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)一次雷達系統(tǒng)(由目標反射雷達信號)相同，作為遙感電子系統(tǒng)之一的二次雷達(其目標裝有信標機或應答機)不僅能對目標的方向和距離進行檢測，而且還能確定目標的位置、速度和運動方向，并進行敵我識別。雷達信標已廣泛用于航空管制、無線電導航、導彈制導、外彈道測量、衛(wèi)星測軌等方面。雷達信標用于航空管制，由機場航空管制雷達向飛機發(fā)出編碼詢問信號，根據(jù)每架飛機應答的編碼信號進行識別，以指揮飛機安全起降。在衛(wèi)星通信中，用雷達信標轉(zhuǎn)發(fā)電報、電話和電視圖像，為全球用戶服務。機載詢問和地面編碼應答能給出精確的位置信息和識別指令，可完成地面支援、供給、投擲和救援任務。
[0003]對與雷達信標機來說，當其安裝位置有建筑物，或者周圍有其他物體時，詢問機上雷達顯示屏上將會有很多噪點，可能導致無法找到真實的標定地點。還有的雷達信標機采用應答信號與詢問信號不同波段的雷達信標機，雖然可以解決躁點問題，但詢問機需要增加一套應答信號對應波段的接收機，這不僅增加了設備的復雜度，還降低了設備的適用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種基于虛擬目標的有源雷達信標機及其處理方法，該有源雷達信標機使用GPS定位技術(shù)精確算出雷達所在位置的坐標和信標機所在位置的坐標，再將延遲時間轉(zhuǎn)換成距離疊加上去，可以把標定目標轉(zhuǎn)移到背景干凈的區(qū)域，使信標機標定的位置更加容易被找到。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種基于虛擬目標的有源雷達信標機，其特征在于:該有源雷達信標機包括天線、環(huán)行器、接收機、中頻接收機、處理機、發(fā)射機和電源，所述天線在接收到詢問信號后，通過環(huán)行器進入接收機；接收機將詢問信號放大后，與本振信號在接收前端內(nèi)混頻，產(chǎn)生中頻信號并送入中頻接收機；中頻接收機通過對中頻信號進行濾波和采樣，產(chǎn)生電平信號，送往處理機；處理機對電平信號進行處理和識別，然后使用GPS定位技術(shù)算出雷達所在位置的坐標和信標機所在位置的坐標，再將延遲時間轉(zhuǎn)換成距離疊加上去，再輸出編碼脈沖到發(fā)射機；發(fā)射機根據(jù)編碼脈沖對發(fā)射信號進行調(diào)制和高功率放大，形成大功率發(fā)射信號，經(jīng)環(huán)行器
(2)傳輸至天線向空間輻射，供詢問方接收；接收機、中頻接收機、處理機和發(fā)射機均與電源連接。
[0006]所述接收機接在收到信號后，經(jīng)過耦合、限幅、放大、濾波，并與頻率源產(chǎn)生的本振信號在混頻器中進行混頻，下變頻生成中頻信號。
[0007]所述發(fā)射機對所有放大器采用了柵極負壓保護措施，上電時功放柵極的負壓率先建立并始終保持，功放漏極的正壓經(jīng)一定延遲時間后按需要建立；信號調(diào)制采用預調(diào)制方式，功放上電時間早于微波開關(guān)開通時間，功放下電時間晚于微波開關(guān)關(guān)閉時間，微波開關(guān)的前后沿時間在1n s量級。
[0008]一種基于虛擬目標的有源雷達信標機的處理方法，其特征在于該處理方法具體如下:
1)雷達信標機通過天線接收到特定頻率的詢問信號后，通過環(huán)形器將詢問信號送入接收機；接收機將詢問信號放大后，與信號源產(chǎn)生的本振信號進行混頻，下變頻產(chǎn)生中頻信號；中頻接收機對上述中頻信號進行濾波和采樣，生成電平信號，送入處理機；
2)處理機對電平信號進行識別和處理，然后生成編碼脈沖信號進行輸出；編碼脈沖信號一方面由處理機通過GPS精準定位系統(tǒng)得到雷達信標機的精確位置信息；另一方面通過設定的虛擬標定地點與實際地點偏移的方向、距離參數(shù)信息，處理機將兩者相疊加后，生成虛擬標定地點的坐標位置，通過精確的延時、調(diào)制處理，將雷達信標機標定的地點虛擬到背景干凈的區(qū)域，得到所需要的目標位置。
[0009]雷達信標機所需的頻率源有接收自檢信號、本振信號和發(fā)射激勵信號。三組電頻信號分別由三個鎖相環(huán)產(chǎn)生。三組鎖相環(huán)使用同一個晶振產(chǎn)生基準信號，通過調(diào)節(jié)各自分頻比來獲得不同的頻率信號。使用鎖相環(huán)技術(shù)產(chǎn)生的微波信號頻率非常精確，在長期穩(wěn)定性方面完全能滿足信標機的使用要求。
[0010]當信標機處于應答狀態(tài)時，所述接收機處于正常的接收信號的狀態(tài)。當接收機接收到信號后，進入定向耦合器，然后依次經(jīng)過限幅器、放大器、預選濾波器。然后將接收到的信號與頻率源產(chǎn)生的本振信號在混頻器中進行混頻，最后下變頻生成中頻信號。
[0011]當信標機收到操作者進行自檢的要求時，由所述信號源產(chǎn)生的接收自檢信號就會通過定向耦合器進入接收機，然后進行上述處理過程，用于接收功能的自我檢測。
[0012]所述發(fā)射機設計中對所有放大器采用了柵極負壓保護措施，系統(tǒng)上電時功放柵極的負壓率先建立并始終保持，功放漏極的正壓經(jīng)一定延遲時間后才會按需要建立。信號調(diào)制采用了預調(diào)制方式，功放上電時間早于微波開關(guān)開通時間，功放下電時間晚于微波開關(guān)關(guān)閉時間，微波開關(guān)的前后沿時間在1n s量級，由此可以保證窄脈沖發(fā)射時脈沖信號有很好的前沿和后沿。
[0013]本發(fā)明具有自檢電路，自檢電路包括接收自檢、發(fā)射自檢和自檢控制電路。
[0014]自檢控制電路產(chǎn)生一個自檢脈沖信號，用于調(diào)制頻率源產(chǎn)生的接收自檢信號，模擬正常工作時接收到的微波脈沖信號。調(diào)制后的接收自檢信號從定向耦合器進入接收機進行自檢處理。若接收自檢處理得到一個預期的結(jié)果，則接收自檢通過。
[0015]接收自檢成功會觸發(fā)發(fā)射機工作，發(fā)射微波脈沖信號。在發(fā)射機輸出端設有發(fā)射自檢電路，對發(fā)射信號進行檢波比較，發(fā)射功率超過設定值，則判斷發(fā)射機工作正常。
[0016]虛擬目標處理過程:
當雷達信標機通過天線接收到特定頻率的詢問信號后，通過環(huán)形器將詢問信號送入接收機；所述接收機將詢問信號放大后，與信號源產(chǎn)生的本振信號進行混頻，下變頻產(chǎn)生中頻信號；所述中頻接收機對上述中頻信號進行濾波和采樣，生成電平信號，送入處理機；
處理機對電平信號進行識別和處理，然后生成編碼脈沖信號。所述編碼脈沖信號一方面是由處理機通過GPS精準定位系統(tǒng)得到雷達信標機的精確位置信息；另一方面是通過設定的虛擬標定地點與實際地點偏移的方向、距離等參數(shù)信息；處理機將兩者相疊加后，通過精確的延時，將雷達信標機標定的地點虛擬到背景干凈的區(qū)域，使得所需要的目標更加容易被找到；由于延時時間在雷達的距離量程內(nèi)可以任意設置，所以可以根據(jù)具體情況，將雷達信標機標定地點虛擬到背景干凈的區(qū)域，減少詢問機接收到雷達信號中的雜波，降低詢問機的干擾強度。
[0017]本發(fā)明所具有的特點:
a)虛擬標定點與信標機所處地點的方位、距離等參數(shù)可調(diào)，以適應具體工作環(huán)境的需要；
b)適中靈敏度的接收機:設計接收靈敏度為_45dBm，保證了足夠的作用距離和檢測概率。
[0018]c)適中的應答功率:具體參數(shù)隨實際應用條件而定，在體積、重量和功耗允許的情況下，為提高作用距離和檢測概率，信標機或應答機應有較高的功率。
[0019]d)對詢問信號有識別能力:具有多種編碼識別能力，能識別出如序列碼、巴克碼等多種編碼，以適應多種環(huán)境的下的使用。
[0020]e)寬的天線方向圖和多種極化形式:為保證對飛行器的全程跟蹤，往往要求全向天線方向圖；其極化形式應能適應雷達站的需要，可以是線極化或圓極化。
[0021]f)高的頻率穩(wěn)定度:使用鎖相環(huán)技術(shù)產(chǎn)生的微波信號頻率非常精確，在長期穩(wěn)定性方面完全能滿足信標機的使用要求，為精密測量飛行器的飛行速度提供了基礎。
[0022]g)較高的應答波形穩(wěn)定度:為保證測距精度，應答器有較小的應答延遲時間和脈沖波形的抖動量。
[0023]h)高可靠性:它能在環(huán)境比較惡劣的飛行器上可靠地工作。工作時間短至數(shù)十秒，長達數(shù)年。
[0024]i)體積小、重量輕、功耗小、固態(tài)化、集成化。
[0025]本發(fā)明采用天線接收雷達發(fā)射信號，并對接收到的信號進行存儲、延時等操作后轉(zhuǎn)發(fā)回去。由于延時時間在雷達的距離量程內(nèi)可以任意設置，所以可以將虛擬目標放在背景干凈的區(qū)域，如空曠地、山坡背面等，很容易找到所需要的虛擬目標，使用GPS定位技術(shù)精確算出雷達所在位置的坐標和信標機所在位置的坐標，再將延遲時間轉(zhuǎn)換成距離疊加上去