全空域球面相控阵测控系统角跟踪方法概论

全空域球面相控阵测控系统是一类新的测控系统.在介绍该系统角跟踪技术特点的基础上,概述了角跟踪系统设计方法以及单脉冲角跟踪、圆锥扫描跟踪、变口径跟踪、多目标跟踪和过顶跟踪等技术,可供该领域相关人员参考.     

一种全空域球面相控阵天线对非协同目标的过顶跟踪方法

针对天线对非协同目标过顶跟踪时天线角跟踪动态过大的问题,提出了一种应用于全空域球面相控阵天线的角跟踪方法。应用该方法,在球面阵天线对非协同目标的整个跟踪过程中可实现角跟踪系统全程低仰角跟踪,从而避免了球面阵天线在对目标跟踪过程中出现的高仰角过顶跟踪的问题。该方法在航天或航空测控领域有广泛的应用前景。     

全空域球面相控阵波束形成器的优化设计

针对目前全空域球面相控阵测控系统工程应用中波束数量、信号瞬时带宽等数字波束形成器性能和复杂度难以兼顾的问题,分析了常规波束形成方法在基于半球形结构的S频段大型共形天线阵列工程应用中的局限,给出了一种基于子阵划分的宽带数字波束形成器优化设计方法,通过优化幅相和时延补偿方式,使算法不受子阵尺寸限制,工程实现复杂度较低。系统建模和仿真验证表明该方法可以获得良好的瞬时带宽性能,具有较好的工程应用价值。     

一种全空域电扫球面相控阵单脉冲角跟踪方法

针对目前全空域球面相控阵测控系统在过顶跟踪时存在跟踪性能下降的问题,对角跟踪系统进行建模分析,得出了常规角跟踪系统过顶性能下降原因,提出了一种基于三维直角坐标系表示的方向矢量角跟踪方法。该方法通过优化角跟踪系统架构,设计合适的角跟踪环路滤波器参数,能够避免常规角跟踪方法跟踪变量的非线性转化,从而实现对全空域无盲区稳定跟踪。仿真验证显示该方法在全空域均有很好的跟踪性能,具有较好的工程应用价值。     

全空域相控阵测控系统波束形成分析

全空域相控阵测控系统作为下一代地基航天测控系统发展趋势,其系统架构和波束形成等关键技术值得深入研究。介绍了全空域相控阵测控系统实现方案,分析比较了3种备选波束形成方法。在此基础上,对共形球面阵波束形成技术进行了分析与仿真,仿真结果验证了系统波束形成设计思路。     

基于相控阵的全空域多目标测控天线分析

基于抛物面天线的测控系统,已经不能满足全空域内同时多目标测控的需求。针对单站全空域多目标测控中存在的问题,提出了基于球面相控阵的全空域多目标测控天线体制。比较了全空域多目标相控阵测控天线形式,在研究球面相控阵天线原理的基础上,对辐射单元及子阵布局进行了分析与设计,对波束合成后的天线方向图进行了仿真。结果表明:基于球面相控阵的全空域多目标测控天线能够有效解决未来全空域多目标同时测控的需求。     

全空域多目标测控天线技术研究

航天技术的快速发展使得在轨飞行器的数量迅速增长,传统上基于抛物面天线的测控技术已经不能满足未来全空域内同时多目标测控的需求,为此,提出了一种解决方案,采用共形阵列天线和数字多波束形成技术,在全空域内同时形成多个波束,每个波束指向一个测控目标,实现同时对多目标的测控。根据提出的方案,研制了原理样机,进行了外场试验,结果表明样机的功能和主要技术指标与设计相符合,证明了技术方案的正确性。     

球面全空域多波束天线的分析与验证

针对多星测控和高精度测量的需求,介绍了“半球面+柱面+全数字波束形成、收发一体的球形全空域多波束天线实现方案”的比较分析过程和实验验证结果。实验结果表明,采用该天线的测控系统能在实现多目标同时遥测遥控的同时大幅提高跟踪性能,测量精度与传统测控站相当,满足未来多星环境下全空域高可靠跟踪、高精度测量的要求。     

数字多波束相控阵测控系统角跟踪环路设计

为了解决相控阵天线对目标的自跟踪问题,基于数字锁相环路理论,提出了一种相控阵天线数字角跟踪环路设计方案。通过数学建模与仿真验证了方案的正确性,同时表明方案对不同的通道时延具有良好的收敛特性。该方案已成功应用于工程项目。     

测控通信系统球面相控阵的全空域覆盖波位设计

针对现有测控通信系统球面相控阵的波位设计方法难以满足大空域或全空域条件下的高效波位编排问题,从波束覆盖模型入手,研究了波束以及相邻波位在空域覆盖上的若干几何性质,并以此为基础提出了一种用于球面相控阵的波位设计方法。该方法以天顶方向为起始,自顶向下分圈实现设计,利用波位覆盖的几何性质以及最大化波束利用率准则计算各圈次的具体波位,从而实现全空域无缝覆盖条件下的高效波位编排。最后给出仿真示例说明波位设计方法的有效性。     

一种面向全空域覆盖阵列的和差比幅测角跟踪方法

针对和差比幅方法在全空域相控阵系统应用扩展中出现的辅助波束指向计算、角度估计问题,分别给出了一种基于辅助坐标系的指向计算方法和一种基于方向图高斯拟合的目标角度解算方法,并针对角度跟踪滤波环节的角误差向量估计方法进行了优化。仿真分析结果表明,面向子阵化全空域阵列,和差比幅方法表现出了优越的差波束性能,且在和差比相方法跟踪失效的条件下,该方法仍然能够实现优于0.1倍波束宽度的角跟踪精度。     

全空域多目标测控天线零点约束方向图综合方法

针对全空域多目标测控天线相互干扰的问题,提出了一种基于零点约束的全空域多目标测控天线方向图综合方法.该方法对多个干扰目标方向进行零点约束,求取逼近给定方向图的最优权矢量的闭合解,生成具有干扰抑制能力的优化波束方向图.仿真结果表明,所提方向图综合方法在维持原有给定方向图特性的前提下,可在多个方向形成有效零点.在等效2m口径全空域多目标测控实物天线对该方法开展试验验证,结果表明在干扰方向抑制能力大于60 dB,证明了方法的正确性.     

全空域多目标测控天线波束合成的频响特性

为了控制全空域多目标测控天线波束合成对全空域多目标系统设计的影响,研究了数字波束合成后的信号频响特性。通过分别对天线子阵以及所组成的球面阵进行数学建模,仿真得到相应波束的幅频特性、相频特性与群延迟特性,并分析了其变化原理。分析结果表明,全空域多目标测控天线波束合成频响特性与阵列流形、相控方式和扫描方式有关。研究结论可用于指导全空域多目标测控系统的设计。     

相控阵结合伺服辅助的车载动中通天线跟踪方法

天线跟踪功能是车载动中通系统( SOTM)提供无线通信能力的前提,相控阵天线能提供较好的跟踪性能,但是存在波束扫描范围有限的问题。为实现相控阵天线全方位跟踪能力,提出了一种相控阵+伺服辅助的方法。给出了算法数据处理流程,并完成了原理样机设计。根据原理样机工作原理给出了跟踪角误差计算公式,测试结果与计算结果相符。测试结果表明：在(57.88~115.76)。/s角速度下,通信链路信噪比损失小于0.5 dB。     

相控阵测控系统瓦式一体化T/R组件设计

T/R组件作为相控阵测控系统的核心部件,其性能好坏直接决定了相控阵测控系统的效能表现。针对传统相控阵测控系统中采用的砖式T/R组件设计存在的集成度低、尺寸大、功耗高、安装复杂、后期维护性差等问题,设计了一种新型瓦式一体化T/R组件。该型T/R组件通过多层不同功能模块的瓦片式层叠和盲插互联结构实现了T/R组件高度的集成化、良好的散热性以及优异的安装维护性能。随着相控阵测控系统的通道数越来越多,集成度越来越高,新型瓦式一体化T/R组件的工程优异性也将会更加明显。     

新型靶场全空域全数字相控阵测控系统设计

针对后续靶场多发齐射等新型试验任务的测控保障需求,提出了基于全空域覆盖多频段综合孔径天线阵列、分布式数据采集与传输、多功能通用“资源池”为基础的新一代靶场多功能综合测控系统。针对靶场遥测常用的S频段和安控常用的P频段,给出了双频段共阵面全空域覆盖相控阵的具体实现方式,并仿真分析了核心指标。仿真结果表明,全空域增益波动在1 dB内,第一副瓣电平均小于-13.0 dB。此外,该系统架构具有可扩展性。