[发明专利]一种基于幅相测角的半实物角度跟踪装置

说明书

本发明公开一种基于幅相测角的半实物角度跟踪装置，括伺服电机、收发天线分系统、功分器、N通道信号采集板及信号处理系统，N通道信号采集板将采集到的目标回波模拟信号转换成目标回波数字信号传输至信号处理系统；信号处理系统通过对目标回波数字信号采用最大似然估计法对每个数据点的幅度和相位进行计算，从而得到相同时刻不同通道的幅值比估计值和相位差异估计值；根据计算得到通道间的幅度比估计值和相位误差估计值，计算对应的方位角；根据俯仰角对伺服电机进行角度的控制。通道间幅相误差校准方便，雷达频段和雷达间距可灵活调整，可模拟不同频段的精确制导雷达测角过程；角度信息转换后传给伺服，低成本的实现了自动对目标的跟踪。

技术领域

本发明涉及雷达信号仿真处理技术领域，尤其涉及基于幅相测角的半实物角度跟踪装置。

背景技术

交叉眼干扰技术是一种对单脉冲雷达导引头形成角度欺骗的电子对抗技术，可作为一种自卫式防护手段用于飞机、舰船等应对精确制导武器威胁，对提高武器平台战场生存能力具有重要意义。反向交叉眼干扰(Retro-directive Cross-eye Jamming,RCJ)技术是指采用反向天线结构(又称Van Atta天线阵)的交叉眼干扰技术。反向交叉眼干扰技术刻意地制造对单脉冲雷达最不利的“角闪烁”现象，利用单脉冲雷达测角工作原理对“角闪烁”现象存在固有的响应偏差，形成对单脉冲雷达测角的干扰。

在开展干扰机测试和雷达信号处理算法验证过程中，实物雷达造价昂贵，操作使用复杂，且不利于雷达算法的验证。在以往的半实物仿真雷达系统中，有以下几个几点不足：一是现有雷达半实物仿真系统大多是单通道，不具备测角功能；二是现有雷达半实物仿真系统大多天线采用模拟的方法产生，无法模拟完成多路干扰信号在天线处的干涉叠加；三是在对接收通道之间的幅相校准方法不够灵活，采用基于矢网的初始幅相校准方法效率低。

发明内容

本发明针对上述技术缺陷，提出一种基于幅相测角的半实物角度跟踪装置，能对有源角度欺骗干扰机进行效果评估，解决了干扰机开发周期长、成本高等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于幅相测角的半实物角度跟踪装置，其特征在于：包括伺服电机、与伺服电机输出轴相连的收发天线分系统、功分器、N通道信号采集板及信号处理系统，N通道信号采集板将采集到的目标回波模拟信号转换成目标回波数字信号传输至信号处理系统；信号处理系统包括幅相误差计算模块、角度计算模块和伺服电机控制模块；

幅相误差计算模块，通过对目标回波数字信号采用最大似然估计法对每个数据点的幅度和相位进行计算，从而得到相同时刻不同通道的幅值比估计值和相位差异估计值

角度计算模块：根据计算得到通道间的幅度比估计值和相位误差估计值计算对应的方位角；

伺服电机控制模块：根据俯仰角对伺服电机进行角度的控制。

进一步地，所述收发天线分系统包括N个收发共用天线和N个环形器，N个收发共用天线与N个环形器呈一一对应连接，每个收发共用天线的端口与对应的环形器的2端口相连，每个环形器的1端口分别与功分器相连，每个环形器的3端口分别与N通道信号采集板的采集口相连。

进一步地，所述幅相误差计算模块中通过对目标回波数字信号采用最大似然估计法对每个数据点的幅度和相位进行计算的具体过程如下：

通道X(X＝0,1,2,…N)的信号表示为

其中，

f₀为信号的中心频率，a为第N路与第N-1路信号的幅值比，φ为第N路与第N-1路信号相位差异，x(N-1)为第N路信号的变量，σ为高斯信号的标准差，j为三角函数表示成指数形式的标识符号；

为了求最大似然估计，