[发明专利]具有定位功能的高分辨无线电高度表及测量位置的方法

说明书

技术领域

本发明属于电子仪器技术领域，具体的说是一种无线电高度表，可用于测量飞机等飞行器载体距离地面的高度和位置。 

背景技术

目前，飞行器在飞行过程中需要导航设备提供飞行器的方位、速度、距离等信息，用于自身位置定位和航迹修正，常用导航系统有多普勒雷达导航系统、惯性导航系统、卫星导航系统、图像匹配导航系统等，其中图像匹配导航系统是利用地形高度传感器与电子高程图匹配进行定位，还可以提供飞行器下方的地形特征用来前向防撞和规避地形危险。图像匹配导航系统所需的飞行器高度和飞行器下方的地形特征，通常是通过无线电高度表提供的飞行器高度结合机载干涉合成孔径雷达INSAR获取的地形特征来实现自主导航。 

无线电高度表是搭载在飞行器上用于测量高度的装置，它主要应用于飞行器的导航。目前的无线电高度表通常采用两个天线，一个发射天线，一个接收天线，这种高度表只能测定飞行器的相对地面的高度，其地形分辨力由波束宽度、发射脉冲宽度或信号带宽决定，因此地形分辨力差，且测高精度不高，无法获取飞行器下方的地形特征，不能对飞行器进行定位，只能通过与飞行器上的其它设备配合，来完成常规的导航。例如，782厂生产的265无线电高度表，发射脉冲宽度为100ns，波束宽度为±20°，在1000m高度，地形分辨率为173m×173m，发射功率：47dBm～50dBm，外形次寸：190mm×150mm×96mm，重量3.5kg，就是这种功能的无线电高度表。 

机载干涉合成孔径雷达INSAR可以得到飞行器下方的地形特征，它是利用两副接收天线，然后各自进行合成孔径成像，再将两副图像进行配准处理可以得到整片地形的起伏高度。干涉合成孔径雷达的体积大、重量重、成本高，且运算量大、算法比较复杂，这些因素限制了它在中、小型无人机或导弹上使用。 

上述传统高度表地形分辨力低、无法进行定位，而干涉合成孔径雷达由于成本高、体积大也不适用于中小型飞行器的安装使用。 

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种具有定位功能的高分辨无线电高度表及测量位置的方法，以提高无线高度表的分辨率、减小其体积和重量、降低成本，使其 满足中、小型无人机和导弹上的使用要求。 

本发明的技术方案是这样实现的： 

一、一种具有定位功能的高分辨无线电高度表，包括：天线、接收机、模数转换A/D、存储器和信号处理单元，其特征在于： 

天线采用三副，即第一副天线1a作为收发共用天线，第二副天线1b、第三副天线1c作为接收天线，每副天线对应一个接收机； 

信号处理单元包括：距离处理通道6、距离处理器8、相位处理通道5、相位处理器7和高度位置处理器9； 

所述距离处理通道6，用于将第二副天线接收的中频回波信号变为基带多普勒连续波信号，并将该基带多普勒连续波信号输出给距离处理器8； 

所述距离处理器8，用于对距离处理通道输出的信号依次进行电平处理、信噪比判断和距离解模糊，得到目标的斜距r，并把该斜距输出给高度位置处理器9； 

所述相位处理通道5，用于将三幅天线接收的中频回波信号，分别变为三路基带多普勒连续波信号，并把这三路基带多普勒连续波信号输出给相位处理器7； 

所述相位处理器7，用于对相位处理通道输出的信号依次进行相位检测、相位解模糊，得到目标的干涉角θ，并将该干涉角输出给高度位置处理器9； 

所述高度位置处理器9，用于对相位处理器7输出的干涉角θ、距离处理器8输出的目标斜距r及惯导系统11提供的速度和姿态信息进行数据处理，得到目标的位置坐标(X,Y,Z)和飞行器高度H。 

二、一种利用具有定位功能高分辨无线电高度表测量位置的方法，包括如下步骤： 

1）将脉冲发生器13产生的信号调制后通过第一副天线1a向地面发射； 

2）将三副接收天线各自接收到的回波信号经接收机处理后变为中频信号，将三路中频信号分别送给模数转换A/D模块进行数字化采样，并将三路采样信号送给存储器存储； 

3）将存储器中的第二副天线1b接收的中频回波信号输出给距离处理通道6进行相关、相关滤波、混频和条带滤波处理变为基带多普勒信号，并输出给距离处理器8； 

4）将存储器中三副天线接收的中频回波信号输出给相位处理通道5，对每副天线的中频回波信号均进行相关、相关滤波、混频和条带滤波处理，变为三路基带多普勒信号，并将这三路基带多普勒信号输出给相位处理器7；