CN102788975B - 一种多阵元单通道干涉测角装置 - Google Patents

一种多阵元单通道干涉测角装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102788975B
CN102788975B CN201210204275.8A CN201210204275A CN102788975B CN 102788975 B CN102788975 B CN 102788975B CN 201210204275 A CN201210204275 A CN 201210204275A CN 102788975 B CN102788975 B CN 102788975B
Authority
CN
China
Prior art keywords
angle
angle measurement
processing unit
receiving
array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210204275.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102788975A (zh
Inventor
钟兴旺
王登峰
杨瑞强
踪念科
严琪
蔡春贵
张蓬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Institute of Space Radio Technology
Original Assignee
Xian Institute of Space Radio Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Institute of Space Radio Technology filed Critical Xian Institute of Space Radio Technology
Priority to CN201210204275.8A priority Critical patent/CN102788975B/zh
Publication of CN102788975A publication Critical patent/CN102788975A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102788975B publication Critical patent/CN102788975B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多阵元单通道干涉测角装置，包括天线阵列，所述天线阵列包括多个分别组成方位基线和俯仰基线的接收天线，测角接收通道和处理单元。所述测角接收通道将由所述天线阵列中各接收天线输出的射频信号转换为中频信号输出到处理单元，所述处理单元利用所述中频信号的采样信号确定所述天线阵列中各接收天线间对应于同一接收时刻的相位差，分别得到所述方位基线的方位角和所述俯仰基线的俯仰角并输出。采用本发明实现了对天线阵列的单通道接收和二维测角。

Description

一种多阵元单通道干涉测角装置
技术领域
本发明涉及一种多阵元单通道干涉测角装置。
背景技术
探月工程三期的主要任务是月球探测器从月球获取月壤返回地球。其中探测器中上升器从月球重返月球轨道后与轨道器实现交会对接。月球轨道交会对接微波雷达是实现对接中、远距离下相对测量、通信的重要设备。月球轨道交会对接微波雷达通过在轨道器和上升器之间建立双向链路，测量上升器和轨道器之间的距离、上升器相对于轨道器的方位角和俯仰角。上升器相对于轨道器的距离、方位角、俯仰角等空间位置信息是实施空间交会对接的基础。
已有的干涉测角装置通过多阵元多通道进行二维的干涉测角，需要较多的硬件资源，而且通道相位误差会增大测量误差。
发明内容
本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提供了一种多阵元单通道干涉测角装置，实现了对天线阵列的单通道接收和二维测角。
本发明的技术解决方案是：
本发明所述测角装置采用一个测角接收通道对天线阵列输出的射频信号进行接收，利用处理器对各路射频信号产生的中频信号进行解算获得天线阵列的方位角和俯仰角，本发明所述设备包括：天线阵列，所述天线阵列包括多个分别组成方位基线和俯仰基线的接收天线，还包括：测角接收通道和处理单元，
所述测角接收通道将由所述天线阵列中各接收天线输出的射频信号转换为中频信号输出到处理单元；
所述处理单元利用所述中频信号的采样信号确定所述天线阵列中各接收天线间对应于同一接收时刻的相位差，分别得到所述方位基线的方位角和所述俯仰基线的俯仰角并输出。
进一步的，所述测角接收信道通过轮询方式对所述天线阵列中各接收天线输出的射频信号进行接收依次输出。
进一步的，所述处理单元具有多路跟踪通道，每路跟踪通道跟踪一路输入的中频信号。
进一步的，所述处理单元对相位差进行干涉测角解算获得方位角和俯仰角。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明利用单个测角接收通道对天线阵列中组成方位基线和俯仰基线的接收天线输出的信号进行处理，降低了采用多个测角接收通道的硬件配置，且消除了由于测角接收通道间的幅相不一致性引入的误差，同时减少了由测角接收通道自身引入的测量误差，抑制了基准源的相噪产生的测量误差。在处理单元中对属于同一接收时刻的各接收天线的采样后中频信号进行跟踪和处理获得同一接收时刻的相位差，消除了单个测角接收通道对多个接收天线进行接收造成的不同时性，满足了干涉仪测角的同时性要求。
附图说明
图1为本发明示意图；
图2为天线阵示意图；
图3为轮询采样示意图；
图4为处理单元示意图。
具体实施方式
下面就结合附图对本发明实施例作进一步介绍。
如图1所示为本发明实施例示意图，包括天线阵列，多选一开关、波导、测角接收通道和处理单元。所述天线阵采用采用多个接收天线()，根据参差基线解模糊的需求，布局形成L型天线阵。L型阵由方位基线和俯仰基线组成，方位基线和俯仰基线均由多个天线组成，方位基线和俯仰基线相互正交，两条基线交与一点，交点处共用同一个接收天线。
进一步如图2所示，在当前交会对接项目中采用5个接收天线组成的L阵方案，其中，俯仰基线包括第一测角天线、第一辅助测角天线和第二测角天线组成。方位基线包括第二测角天线、第二辅助测角天线和第三测角天线，第二测角天线为俯仰基线和方位基线所公用的接收天线。
在俯仰基线中，记第一测角天线和第一辅助测角天线的距离为d2_elv，第一辅助测角天线和第二测角天线的距离为d1_elv，第一测角天线和第二测角天线的距离为d3_elv。
在方位基线中，记第二辅助测角天线为ant_y1，第三记测角天线为ant_y2。第二测角天线和第二辅助测角天线的距离为d1_azi，第二辅助测角天线和第三测角天线的距离为d2_elv，第二测角天线和第三测角天线的距离为d3_azi。
在满足参差基线解模糊要求的情况下，各接收天线间的距离可以采用多种方案。本实施例采用如下的间距配置方案：
d1_azi＝76.87mm；d2_azi＝96.09mm；d3_azi＝172.96mm；
d1_elv＝76.87mm；d2_elv＝96.09mm；d3_elv＝172.96mm。
所述天线阵中的多个天线接收的信号通过多选一开关接入到同一个测角接收通道，多选一开关在处理单元的控制下采用轮询方式分时选通各个天线接收的射频信号，并输出到测角接收通道。
多选一开关对天线阵控制信号的时序如图3所示，每个天线的选通时间为tk，定义从某接收天线两次选通之间的间隔为轮询周期T，以上述5个接收天线为例，tk和T满足如下关系：T＝5＊tk。单个支路的选通时间tk可配置，tk的设置需要综合考虑开关切换的拖尾和系统对动态的适应能力。记开关从切换到进入稳态的建立时间为tp(s)，系统能满足的视线角动态为ω_max(°/s)，系统的测角精度为σ_theta(°)，那么每个天线的选通时间需要满足如下关系：
tk＞100＊tp；
tk＊ω_max＜σ_theta；
在满足上面两个关系式的前提下，应当选取尽可能小的选通时间，以便提高系统的测量精度。根据系统需求，本方案设置tk＝40us。
测角接收通道对输入的射频信号进行变频处理获得对应于不同接收天线的各路中频信号，并按输入中频信号的顺序依次输入到处理单元。
如图4所示，处理单元包含多个跟踪通道，跟踪通道的数量与天线阵中天线的数量相对应。在跟踪通道中，首先对中频信号经过A/D采样，然后将该中频信号经过分时逻辑进行选通，分离出分时复用的各路信号，分别是：第一测角天线对应的接收信号ant_z2；第一辅助测角天线对应的接收信号ant_z1；第二测角天线对应的接收信号ant_00；第二辅助测角天线对应的接收信号ant_y1；第三测角天线对应的接收信号ant_y2。得到分离出的各路信号后，对每个支路分别建立跟踪通道，根据分时选通的接收信号，经过积分清除、鉴相、环路滤波环节，使用锁相环闭环跟踪，在本地重建连续的信号。然后将本地复现的接收信号送入相位差提取模块，由相位提取模块提取出同一个采样时刻各路接收信号之间的相位差，其中，记方位基线中，ant_00和ant_y1的相位差为dpha_y1，ant_y1和ant_y2的相位差为dpha_y2，ant_00和ant_y2的相位差为dpha_3。俯仰基线中，ant_00和ant_z1的相位差为dpha_z1，ant_z1和ant_z2的相位差为dpha_z2，ant_00和ant_z2的相位差为dpha_z3。对方位基线的相位差dpha_y1、dpha_y2、dpha_y3进行干涉测角解算，得到目标方位角azi；对俯仰基线的相位差dpha_z1、dpha_z2、dpha_z3进行解算，得到目标俯仰角elv。利用获得的方位角和俯仰角描述了目标的方向信息，利用该目标的方向信息，可以指导空间飞行器的交会对接。
上述采用5个接收天线的单通道干涉测角方法占用的硬件资源少，通过对5个接收天线接收信号进行处理，可以解算得到测量精度优于0.1°的方位角和俯仰角信息。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (4)

1.一种多阵元单通道干涉测角装置，包括天线阵列，所述天线阵列包括多个分别组成方位基线和俯仰基线的接收天线，其特征在于，还包括：测角接收通道和处理单元，
所述测角接收通道将由所述天线阵列中各接收天线输出的射频信号转换为中频信号输出到处理单元；
所述处理单元利用所述中频信号的采样信号确定所述天线阵列中各接收天线间对应于同一接收时刻的相位差，分别得到所述方位基线的方位角和所述俯仰基线的俯仰角并输出。
2.如权利要求1所述的一种多阵元单通道干涉测角装置，其特征在于：所述测角接收信道通过轮询方式对所述天线阵列中各接收天线输出的射频信号进行接收依次输出。
3.如权利要求1所述的一种多阵元单通道干涉测角装置，其特征在于：所述处理单元具有多路跟踪通道，每路跟踪通道跟踪一路输入的中频信号。
4.如权利要求1所述的一种多阵元单通道干涉测角装置，其特征在于：所述处理单元对相位差进行干涉测角解算获得方位角和俯仰角。
CN201210204275.8A 2012-06-20 2012-06-20 一种多阵元单通道干涉测角装置 Active CN102788975B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210204275.8A CN102788975B (zh) 2012-06-20 2012-06-20 一种多阵元单通道干涉测角装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210204275.8A CN102788975B (zh) 2012-06-20 2012-06-20 一种多阵元单通道干涉测角装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102788975A CN102788975A (zh) 2012-11-21
CN102788975B true CN102788975B (zh) 2014-05-28

Family

ID=47154427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210204275.8A Active CN102788975B (zh) 2012-06-20 2012-06-20 一种多阵元单通道干涉测角装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102788975B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103887613B (zh) * 2014-03-06 2016-05-18 广州海格通信集团股份有限公司 相位干涉仪的无源测向天线阵及相位干涉仪
CN104297718B (zh) * 2014-09-29 2017-04-12 西安空间无线电技术研究所 一种干涉仪阵列综合校准方法
CN104793220A (zh) * 2015-05-04 2015-07-22 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于多天线的欺骗干扰检测方法
CN106656253B (zh) * 2016-12-08 2023-03-14 南京信息工程大学 一种用于云目标探测实验的Ka波段MIMO收发装置
CN107907870B (zh) * 2017-09-28 2020-02-14 西安空间无线电技术研究所 一种用于验证交会对接微波雷达测角功能的信号生成方法
CN108594217B (zh) * 2018-05-21 2019-04-02 北京理工大学 一种空间目标俯仰和方位二维角度闭环跟踪系统
CN109061573B (zh) * 2018-08-08 2023-04-07 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 干涉测量角拓展的实现方法及收发天线阵面、雷达系统
CN109541523B (zh) * 2018-11-30 2020-09-18 西安空间无线电技术研究所 一种干涉仪温变误差的热真空标校系统及标校方法
CN109828232A (zh) * 2019-03-26 2019-05-31 北京遥感设备研究所 一种阵列天线测角模糊置信度计算装置及方法
CN110058193B (zh) * 2019-04-22 2021-09-03 西安空间无线电技术研究所 一种基于单接收通道的数字多波束测角方法及系统
CN113376624A (zh) * 2021-06-26 2021-09-10 山东航天电子技术研究所 避免在线校准的双基线测角方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101587188A (zh) * 2008-05-22 2009-11-25 电子科技大学 一种基于时间调制天线阵的单脉冲雷达系统
CN101799542A (zh) * 2010-01-08 2010-08-11 西安电子科技大学 基于Adcock天线的外辐射源相干定位雷达测向系统及其测向方法
JP2011149916A (ja) * 2010-01-25 2011-08-04 Toshiba Corp 電波受信装置及び到来方向測定方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101587188A (zh) * 2008-05-22 2009-11-25 电子科技大学 一种基于时间调制天线阵的单脉冲雷达系统
CN101799542A (zh) * 2010-01-08 2010-08-11 西安电子科技大学 基于Adcock天线的外辐射源相干定位雷达测向系统及其测向方法
JP2011149916A (ja) * 2010-01-25 2011-08-04 Toshiba Corp 電波受信装置及び到来方向測定方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
L型阵列天线的测频测角实现研究;谭俊锋等;《现代雷达》;20120229;第34卷(第2期);第28－32页 *
宽频带单脉冲跟踪测角误差分析;秦毅等;《无线电工程》;20090331;第39卷(第03期);第28－29、36页 *
秦毅等.宽频带单脉冲跟踪测角误差分析.《无线电工程》.2009,第39卷(第03期),第28－29、36页.
谭俊锋等.L型阵列天线的测频测角实现研究.《现代雷达》.2012,第34卷(第2期),第28－32页.

Also Published As

Publication number Publication date
CN102788975A (zh) 2012-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102788975B (zh) 一种多阵元单通道干涉测角装置
CN102323597B (zh) 编队绕飞卫星基于gps的星间基线测量方法
US10634796B2 (en) High-precision real-time satellite positioning apparatus and method thereof
CA2870370C (en) Low latency centralized rtk system
US10948604B2 (en) High-precision real-time satellite positioning method
GB2572511A (en) Method and system for using a receive planar phased array antenna on a communication platform to estimate a pointing error of the antenna
CN102221697A (zh) 一种机载多天线sar层析三维成像系统及其成像方法
CN103472450B (zh) 基于压缩感知的非均匀空间构形分布式sar动目标三维成像方法
CN101697010A (zh) 一种多功能线型阵列三维合成孔径雷达系统构建方法
CN102608621A (zh) 一种高精度低轨双星无缝无源定位方法及系统
CN103185886B (zh) 卫星导航系统及实现方法
CN103575274A (zh) 高性能星图匹配自主导航定位系统
CN110196416A (zh) 一种雷达多通道数据采集与实时处理装置
CN101403791A (zh) 快速实时空间谱估计超分辨测向装置及方法
CN111665492A (zh) 机载分布式综合射频传感器系统
CN203299390U (zh) 在轨飞行器间动态gps伪距差分测距系统
Pei et al. Design of RFSoC-based digital phased array feed (PAF) and hybrid architecture beamforming system
CN104597466A (zh) 一种星载gnss-r多普勒延迟映射接收机
CN111522042A (zh) 一种基于双卫星定位模块的定向装置及定向方法
RU2012133589A (ru) Система радиосвязи с подвижными объектами
CN105607083A (zh) 兼容多种阵列天线的抗干扰处理方法和空域滤波器
CN109633524B (zh) 一种基于四天线的无人平台测向方法
RU2714493C2 (ru) Многоканальный аппаратно-программный комплекс высокоскоростной цифровой обработки сигналов
CN104808171B (zh) 一种减少接收通道的干涉仪系统
Pei et al. QTT Ultra-wideband Signal Acquisition and Baseband Data Recording System Design Based on the RFSoC Platform

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant