CN105789839A - 便携式空中目标信息获取装置及其获取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的便携式空中目标信息获取装置及其获取方法，包括：支架，包括承载台和能折叠的多个支撑腿；伺服转台，设置在所述承载台上；微带天线，包括固定在所述伺服转台上的金属层，位于所述金属层上方并为平板状的介质基片，以及设置在所述介质基片上的多个阵列的天线单元，所述空中目标信息获取装置的重量小于25kg。通过将支架设置成包括可折叠和伸缩的支撑腿，将普通天线替换成微带天线，可以有效地减少空中目标信息获取装置的体积和重量，以使得便于安装并便于搬运，节省人力和物力。

Description

便携式空中目标信息获取装置及其获取方法
技术领域
本发明涉及空中目标信息获取装置技术领域，特别地涉及一种小型化并可对加装应答的飞行器进行探测跟踪的目标信息获取装置。
背景技术
随着科技的不断发展和进步，例如飞机等空中飞行器应用越来越广泛。如何对空中交通进行有效地管制或监测是人们研究的重要课题。60年代初国际民航组织确认了二次雷达为空中交通管制(ATC)系统的基本组成设备。2008年成功研制具有S模式的全固态二次监视雷达。近年来，二次雷达(SSR)作为高精度的脉冲(时间)测距/测向系统，已成为空中交通管制(ATC)系统中的主要监视设备，在军航、民航等中得到了广泛地应用。
二次雷达的工作模式是地面雷达向例如目标飞机发射雷达波，目标飞机以相应的方式进行应答。如二次雷达一般包括天线、信号接收和处理设备。一种二次雷达应答模拟器，其包括电源模块、显控模块、接收机、发射机。信号处理模块第一端口、信号处理模块第二端口分别与显控模块、接收机一端口双向通讯连接，信号处理模块第三端口分别与二次雷达系统发射通道、二次雷达系统接收通道连接。在使用过程中，二次雷达应答模拟器接收二次雷达系统的询问信号并进行译码处理，然后对二次雷达进行相应的回复。二次雷达接收二次雷达应答模拟器的回复信号，并进行处理。通过二次雷达和二次雷达应答模拟器，管制员可以知道例如飞机的编号、高度、方向等参数，二次雷达的出现是空中交通管制的最重大的技术发展。二次雷达即可独立工作，也可以与一次雷达配合工作。
在二次雷达的使用过程中，天线将电磁能量汇聚在窄波束内，当天线波束轴对准目标时，回波信号最强，当目标偏离天线波束轴时回波信号减弱，一般根据接收回波最强时的天线波束指向，即可确定目标的方向。因此，天线是二次雷达的重要组成部件，也是制约二次雷达发展的重要部件。常规二次雷达的天线尺寸庞大，宽度一般在8-10m，加上伺服转台等部件，二次雷达重达上吨。因此，一般需要使用承载力较大的混凝土浇筑天线基座，并且需要通过吊装进行安装。或者，天线基座由四根基柱，并且通过加强筋将基柱连接，使得天线基座的重量较重，不便于搬运等。
因此，本领域技术人员需要解决的技术问题之一就是，如何解决现有的二次雷达体积和重量较大的问题。
发明内容
本发明提供一种空中目标信息获取装置，通过设置微带天线和结构简单的支架来减轻空中目标信息获取装置的重量，以方便搬运或单兵背负等，进一步增加空中目标信息获取装置的用途。
本发明的一种便携式空中目标信息获取装置，包括设有承载台和多个支撑腿的支架、设置在所述承载台上的伺服转台和与所述伺服转台连接的微带天线，所述微带天线包括固定在所述伺服转台上的金属层，位于所述金属层上方并为平板状的介质基片，以及设置在所述介质基片上的多个阵列的天线单元，
其中，所述空中目标信息获取装置的重量小于25kg。
优选地，所述空中目标信息获取装置设置成在所述微带天线的尺寸小于1000×200×23mm3且重量≤3.5kg的基础上实现高增益、大零深的和/差(∑/△)双通道能力。
优选地，还包括与所述伺服转台固定连接的主机，其中所述主机放置在所述承载台上并与所述承载台卡接。
优选地，所述承载台上设置有三个间隔布置的所述支撑腿，其中所述承载台的下方设有用于引导第一支撑腿朝向另外两个所述支撑腿移动的引导槽，三个所述支撑腿设置成在所述第一支撑腿运动到靠近另外两个所述支撑腿后折叠或打开，
优选地，所述介质基片在使用过程中靠近所述第一支撑腿的一端设置有缓冲层，
更为优选地，各所述支撑腿的底部设置有螺纹连接的微调管段。
优选地，所述介质基片、伺服转台和主机均为密封结构，
优选地，所述主机的机箱为铣削结构，并且所述机箱的缝隙设置有防水层，
更为优选地，所述主机的外部设置有迷彩色喷漆。
优选地，还包括采用人体工学设计的设备背包，所述设备背包的背带及背包外围均有泡沫填充。
优选地，所述空中目标信息获取装置的射频信号传输采用同轴电缆，模拟信号传输采用同轴电缆，数字信号传输采用屏蔽电缆。
优选地，所述天线单元包括横向阵列的4个矩形贴片、2个二分支功率分配器、1个分支线定向耦合器，其中，4个所述矩形贴片分别经过2个Wilkinson功分器与分支线定向耦合器相连接。
优选地，各矩形贴片均包括底层贴片和上层贴片，所述底层贴片的尺寸为127mm×127mm，上层贴片的尺寸比底层贴片小7mm，其中，选用四单元形式对微带天线的幅相分布进行优化设计，和波束时各个单元同相，幅度分布为锥削分布，差波束时天线单元对称两侧相位相差180°，采用威尔金森功分器加电桥实现微带天线的幅度分布，实现各个天线单元的同相与反相。
优选地，所述分支线定向耦合器为四端口网络，1端口到2端口之间通路为主线，3端口到4端口之间通路为主线，而两条主线之间的连线为支线，且主线和支线的长度都靠近为四分之一工作波长。
优选地，2个所述二分支功率分配器为三端口网络，2个所述Wilkinson功分器在所述二分支功率分配器的基础上引入了隔离电阻，为有耗的三端口网络。
本发明的一种根据上述中所述空中目标信息获取装置获取空中目标信息的方法，其特征在于，包括：
步骤s1，选择目标地点，架设空中目标信息获取装置；
步骤s2，对所述微带天线进行调平，使所述微带天线处于水平方向；
步骤s3，启动电源和自动校北模式，对设备进行自动正北校准。
步骤s4，启动A/C处理模式，并完成空中目标信息的接收和处理，A/C处理模式即采用A、C交替模式对天空中的飞行器进行搜索询问；如果收到应答，则记录下此飞行器的方位和距离，通过信号处理算法确定出飞行器的准确方位；
步骤s5，待所述空中目标信息获取装置完成工作后，折叠所述支架并收起所述空中目标信息获取装置，其中在折叠所述支架时，先将所述第一支撑腿移动靠近其余的两个支撑腿，将所述微带天线斜放在地面上，然后折叠三个所述支撑腿。
优选地，在步骤s3中，基于所述微带天线，采用一致性的幅度A和相位φ的正交双通道接收处理，以及差波束滑窗处理技术，从而实现高精度单脉冲测角。
优选地，在步骤s3中，兼容处理1090ESADS-B信号，通过ADS-B全向接收天线接收ADS-B信号，经镜频抑制、混频、对数中放、中频高速A/D采样、数字滤波、干扰信号滤除、多目标处理、信息解码、校验获得ADS-B信息报文；
设置GPS/BD定位授时模块的定位时码信息为ADS-B报文加上时戳，然后对报文进行解析并提供空中目标的位置信息、目标地址、国籍、飞行状态属性信息。
优选地，在步骤s4中，将检测区域由上至下划分为第一区域和第二区域，并根据空中目标的仰角和斜距测量其所处的区域；当空中目标处于第二区域且逐渐靠近所述空中目标信息获取装置时，将极坐标转换为直角坐标系，并基于直角坐标系，对空中目标的位置进行更新；根据空中目标的位置，计算空中目标的实时更新周期，并保存更新周期。
优选地，在步骤s4中，当解码后，通过代码值得到空中目标的位置后，与空中目标信息获取装置中的地址进行异或；当异或值为零时，则代码正确，将代码值输出至异步抑制电路，若异或值不为零，则进行纠错处理，纠错处理完成后，判断纠错是否成功，若成功，则将正确的代码输出至异步抑制电路，若不成功，则放弃该代码。
相对于现有技术，本发明的空中目标信息获取装置包括支架、伺服转台和微带天线。通过将支架设置成包括可折叠和伸缩的支撑腿，将普通天线替换成微带天线，可以有效地减少空中目标信息获取装置的体积和重量，以使得便于安装并便于搬运，节省人力和物力。
另外，不管是由微带天线、主机、伺服转台、支架四个部分组成，或者由微带天线、主机(含伺服转台)、支架三个部分组成构成了一个完整的空中目标信息获取装置，空中目标信息获取装置的总重量都小于25公斤。
微带天线的尺寸小于1000×200×23mm3，并且重量≤3.5kg的基础上，实现了高增益、大零深的和/差(∑/△)双通道能力，这是实现高精度测角的必要前提。
将伺服转台和主机设置成一体化结构，最大限度减少了伺服转台和主机之间的线缆连接数量和长度，提高了抗电磁干扰能力，减轻了重量，降低了成本，便于搬移运输、安装架设和拆卸；并且具有密封性好，防水防沙尘等特点，极大地增强了可靠性和使用寿命。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
图1是本发明的空中目标信息获取装置的结构示意图，
图2是本发明的天线单元的第一种结构示意图，
图3是本发明设有多个天线单元时的结构示意图，
图4是本发明的功分器的结构示意图；
图5是本发明的分支线定向耦合器的结构示意图；
图6是本发明的伺服电机和主机的连接结构示意图；
图7是本发明的承载台的结构示意图；
图8是本发明的空中目标信息获取装置轴测图。
其中，支架-1，伺服转台-2，
微带天线-3，主机-4，
承载台-11，支撑腿-12第一支撑腿121。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的空中目标信息获取装置和方法作进一步描述。
如图1～8所示，本发明的空中目标信息获取装置包括支架1、伺服转台2和微带天线3。支架1包括承载台11和与承载台11连接并支撑在承载台11下方的多个支撑腿12。在设置支撑腿12时，将支撑腿12设置成朝向外侧倾斜，以提高支撑时的稳固性。在承载台11的下方设置有凹槽，支撑腿12设置成能够伸缩并能够折叠在承载台11的侧面，优选地可以折叠在承载台11的凹槽中。伺服转台2固定在承载台11的上方。微带天线3包括与伺服转台2连接的金属层，位于金属层上方并成平板状的介质基片，以及设置在介质基片上的多个成阵列形式的天线单元31。通过将支架1设置成包括可折叠和伸缩的支撑腿12，将普通天线替换成微带天线3，可以有效地减少空中目标信息获取装置的体积和重量，以使得便于安装并便于搬运，节省人力和物力。当然，介质基片也可以加工成镂空结构，以减轻介质基片的重量。
在一个实施例中，如图2所示，天线单元包括4个图中的矩形贴片(优选地为矩形空气微带贴片)，微带天线的矩形贴片(辐射贴片)为a×b的矩形片，基板厚h(约是几分之一个波长)。微带天线可等效为一段终端呈现开路状态、长度是a，宽b的传输线。微带天线末端的电压为波腹点。假定微带天线激励的电场随基板厚度和辐射单元宽度方向无变化，大小与方向只随着矩形贴片的长度(L≈λ/2)方向变化。
在一个实施例中，如图3所示，天线单元包括位于中部的4个矩形贴片、2个二分支功率分配器以及两个Wilkinson功分器和1个分支线定向耦合器。其中4个矩形贴片分别经过2个Wilkinson功分器与分支线定向耦合器相连接。微带天线在引入激励源的情形下，矩形贴片与地板之间会产生辐射场，而微带天线的辐射场主要是由矩形贴片与地板间的缝隙产生的。
各矩形贴片均包括底层贴片和上层贴片，底层贴片的尺寸为127mm×127mm，上层贴片的尺寸比底层贴片小7mm(长度和宽度均小7mm)。其中，选用四单元形式对微带天线的幅相分布进行优化设计，和波束时各个单元同相，幅度分布为锥削分布，差波束时天线单元对称两侧相位相差180°，采用威尔金森功分器加电桥实现微带天线的幅度分布，实现各个天线单元的同相与反相。
进一步的，如图4所示，二分支功率分配器属于典型的三端口网络。由无耗互易三端口网络的基本性质可知，它的三个端口不可能同时匹配，并且各端口之间无隔离。Wilkinson功分器主要是在简单二分支功率分配器的基础上引入了隔离电阻，从而实现信号链路的匹配和高度隔离。它的原理在于引入隔离电阻后，功分器变为有耗的三端口网络。由三端口网络的基本性质可知，有耗三端口网络的三个端口可以完全匹配且各端口之间隔离度较高。二分支功率分配器的结构示意图和等效电路如图2-3所示，设功分器1、2两个端口的功分比为k1:k2。
进一步的，如图5所示，分支线定向耦合器的典型结构为对称的四端口网络，当1端口是输入端口，4端口是隔离端口时，2、3端口为输出端口。1端口到2端口的通路为主线，其特性阻抗标为Zb，同样3、4口间也是主线；两条主线之间的连线为支线，其特性阻抗标为Za。四个端口特性阻抗均为Z0。主线和支线的长度都近似为四分之一工作波长，2、3输出端口可得90°相差，输出端口的功分比由网络参数决定。
另外，在承载台11的下方设置有三个支撑腿12。三个支撑腿12的稳固性较好，而且数量较少，以进一步减轻空中目标信息获取装置的重量，从而便于移动或携带。三个支撑腿12的材质可以为金属的，以便于实现共地，提高使用时的安全性能。并且三个支撑腿12可以均为空心的管状结构，以进一步减轻支架1的重量。
三个支撑腿12均主要由多段套设连接的空心管段构成。相邻的两个空心管段之间通过限位凸起连接，以防止两个空心管脱离。并在相邻的两个空心管段之间还设置有相互配合的卡接槽和卡接凸起。卡接凸起能够沿空心管段的径向移动。当需要伸长支撑腿12时，朝向远离彼此的方向移动其中一个空心管段，直至卡接凸起卡接在卡接槽中为止。当需要缩短支撑腿12时，按下卡接凸起，卡接凸起与卡接槽脱离，朝向靠近彼此的方向移动其中一个空心管段即可。空心管段可以设置有至少三段，以方便根据需要将微带天线3设置在不同的高度。在支撑腿12的下端还可以设置一段螺纹连接的微调管段，以便于实现支撑腿12的微调。例如，在地面不平整时，通过调节微调管段来实现微带天线3的调平。通过上述方式设置，结构简单，重量轻，成本低，安装、使用方便，省事省力。
进一步地，承载台11可以为镂空的矩形板状结构，以减轻承载台11的重量。在承载台11的下方设置有用于引导其中一个支撑腿12(为方便描述，称为第一支撑腿121)朝向另外两个支撑腿12运动的引导槽。当将支架1折叠时，推动第一支撑腿121沿引导槽运动，直至位于引导槽的靠近另外两个支撑腿12的一端，然后将控制目标信息获取装置倾斜放置在地面上(微带天线3也支撑在地面上)，最后折叠各支撑腿12。如此设置，当支撑腿12的高度较高(如超过两米)，而且微带天线3的重量较重(如超过20千克)时，即使单兵在野外背负、使用空中目标信号装置，也可以自己完成支架1的折叠和打开，进一步为单兵使用空中目标信号装置提供可能性。
第一支撑腿121和另外的两个支撑腿12均与承载台11铰接(例如球铰接)设置。当不需要使用支架1时，三个支撑腿12均能够转动到其轴线方向大致与承载台11的底面平行的位置，然后再将支撑腿12折叠在承载台11的凹槽中，以进一步减少支架1的体积，从而便于实现单兵背负。在支撑腿12之间还可以设置加强筋，以提高支架1的稳固性。
更为优选地，在微带天线3的介质基片上可以设置有缓冲层。缓冲层设置在使用过程中位于介质基片的靠近第一支撑腿121的一端。当需要折叠支撑腿12而将微带天线3倾斜放置在地面的过程中，通过缓冲层减少地面对微带天线3的冲击力，提高微带天线3的安全性和使用寿命。缓冲层可以为塑料泡沫，以减轻空中目标信息获取装置的重量。
当然，可以不在承载台11的下方设置引导槽，三个支撑腿12均以铰接的方式固定在承载台11的某点位置。当折叠支撑腿12时，通过多人的配合来实现折叠腿的折叠。
此外，空中目标信息获取装置还包括与伺服转台2固定连接的主机4。主机4放置在承载台11上并通过例如卡槽和销钉配合等卡接方式与承载台11连接，以实现主机4的快速、方便地安装和拆卸。当销钉设置在卡槽中时，通过锁定件锁定销钉，以提高主机4的固定牢固性。
主机4的机箱可以通过铣削方式进行加工，并由原来的分列式机箱改为一体式机箱。这样设计既能做到防水防潮，同时也可以增加主机4的牢固性。在铣削加工过程中，加工出机箱的散热齿，以便于更加良好的散热，并在主机4的缝隙中填充有防水层，以提高密封性。在加工机箱过程中，机型的外部为密封结构，将机箱的内部加工成镂空结构，以减轻主机4的重量。在机箱的各连接缝隙处也可以添加防水胶垫，以达到防水、防潮的目的。对主机4的内部各个部件也进行改进，每个模块的外形以及接口方式都可以进行改进，以减少接口数量，主机4的对外接口可以仅设置有一个网络接口和一个电源接口，以减小模块体积和重量从而达到一体式机箱的条件。主机4的外部颜色采用迷彩色喷漆，以达到外观颜色需求。
主机4的内部设置有嵌入式1090ESADS-B基站接收机、A/C模式询问器，以完成在A/C模式下的探测。小型ADS-B天线外置并可方便拆卸，并集成了GPS/BD接收模块及其微型天线，可任选GPS或BD一种模式工作，也可共用两种模式。
如图6所示，将伺服转台2直接置于主机4的机箱上部，构成一完整的独立主体，最大限度减少了伺服转台2与主机4之间的线缆连接数量和长度，提高了抗电磁干扰能力，减轻了重量，降低了成本，便于搬移运输、安装架设和拆卸，极大地增强了可靠性和使用寿命。
空中目标信息获取装置的各模块和部件均在外侧设置有防水层并密封设计，以满足雨天使用要求。微带天线3、伺服转台2、主机4等几个重要部件均为密封设计以保证雨水不能侵润进设备。另外各个模块之间的链接器均采用军用防水接插件，可以做到较好的防水效果。
另外，空中目标信息获取装置的各模块之间如果没有屏蔽的措施，之间的干扰会很大，电磁兼容也很难达到需要的要求，因此各个模块之间都采用铝合金的外壳封装，并且高频以及中频的信号线都采用屏蔽线来传输信号。
本发明因野外应用需要，所以主要采用电池供电的方式。预计装置总功耗≤100W/小时，电池选用大容量的动力锂电池48V/5.2A。由于电池在使用过程中，电压会随使用时间推移而逐步降低，因此电池输出电源需要经过电源模块处理后再输送到各个模块。
空中目标信息获取装置具备一定的防雷能力，以至于在遇到雷电灾害时把损失降到最低。在设计过程中所有模块和部件共地，在遇到雷电时最大限度的把雷电导入大地之中，同时微带天线3的馈线端会有专门的防雷模块。如果遇到雷电灾害时，能够最大限度的减少损失。
另外，空中目标信息获取装置的射频信号传输采用同轴电缆；模拟信号传输采用同轴电缆；数字信号传输采用屏蔽电缆；易受干扰的信号线和易产生干扰的信号线应选用同轴电缆；易受干扰电缆应布置在远离电源线、变压器和其它大功率装置的地方，高频、低频线分开包扎；模拟信号传输电缆和数字信号传输电缆应分开布置。
空中目标信息获取装置的射频接收模块采用高导电率铝合金材料屏蔽体，把整个模块放在屏蔽腔体内，以减少射频信号的泄露干扰其它模块以及屏蔽其它模块对射频模块的干扰；装置内主干供电支路选用高性能的EMI滤波器。PCB合理布局与优化走线。模拟地和数字地分隔。另外，该空中目标信息获取装置采用先进的大规模现场可编程门阵列FPGA、高速数字信号处理DSP、CPU+ARM模块、嵌入式PC显示控制模块。
空中目标信息获取装置的设备背包采用人体工学设计，背带及背包外围均有特种泡沫填充，以保证接触人员不被设备金属外壳所伤，同时保证背负时的舒适性。还可以尽可能的保护设备在长时间运输过程中不受外力所损坏。
通过上述方式设置，空中目标信息获取装置的所有模块及部件适应于野外作战和侦察的需要，采用重量轻、牢固性高(如支架1采用铝合金)的材料进行设计。该空中目标信息获取装置的质量可以≤25kg，并且总体积适合于单兵背负。各种线缆全部采用隐藏式设计，外观干净整洁大方。本发明严格按照国际民航组织ICAO附件10(ANNEX10)、RTCA-DO260B相关规范要求，并结合我国军航、民航的实际应用情况的特殊要求，特别设计了小型精密微带平板阵列单脉冲和差天线，实现了高精度测角；采用天线、伺服转台2、主机4的一体化设计，实现了装置的小型化和便携式功能，可适应多种平台及应用场景，大大扩展了应用范围。
在步骤s4中，将检测区域由上至下划分为第一区域和第二区域，并根据空中目标的仰角和斜距测量其所处的区域；当空中目标处于第二区域且逐渐靠近所述空中目标信息获取装置时，将极坐标转换为直角坐标系，并基于直角坐标系，对空中目标的位置进行更新；根据空中目标的位置，计算空中目标的实时更新周期，并保存更新周期。这样，可以预测空中目标的下一次的空中位置，以能够更准确地实现跟踪和监视。
在步骤s4中，当解码后，通过代码值得到空中目标的位置后，与空中目标信息获取装置中的地址进行异或；当异或值为零时，则代码正确，将代码值输出至异步抑制电路，若异或值不为零，则进行纠错处理，纠错处理完成后，判断纠错是否成功，若成功，则将正确的代码输出至异步抑制电路，若不成功，则放弃该代码，以能够更准确地实现跟踪和监视。
在一个更为具体的使用方法中，空中目标信息获取装置采用小型微带平板阵列单脉冲和/差(∑/△)天线、一体化伺服转台2/主机4、可拆卸升降支架1及GPS/BD二合一时基定位天线、内置嵌入式1090ESADS-B接收机、小型ADS-B天线。可以基于小型微带平板阵列单脉冲和/差(∑/△)天线，通过采用一致性的幅度A和相位φ的正交双通道接收处理，以及高增益/高零深和差(∑/△)天线处理、差波束滑窗处理技术，以实现高精度单脉冲测角。
需要获取空中目标信息时，步骤s1，先选择目标地点，并架设空中目标信息获取装置；步骤s2，对微带天线3进行调平，以使微带天线3处于水平方向，提高接收信息时的灵敏度；步骤s3，启动电源和自动校北模式，对设备进行自动正北校准。步骤s4，启动AC处理模式，对整个空域进行搜索，即采用A、C交替模式对天空中的飞行器进行搜索询问；如果收到应答，则记录下此飞行器的方位和距离，通过信号处理算法确定出飞行器的准确方位。步骤s5，待完成空中目标信息的接收和处理后，折叠支架1，并收起A/C探测装置。
在步骤s4中，工作原理及流程如下：本发明基于自主工作方式，通过向空中发射ModeA/C(A/C模式)询问信号，触发并接收处理空中目标对应的应答信号后，解算出本空中目标信息获取装置到该空中目标的距离(斜距)，并接收处理该空中目标的ModeC应答信号即可得出该空中目标的(气压)高度。在信号接收处理过程中，可以采用实时性强的高精度单脉冲和差接收处理技术来测算出该空中目标的方位角，这样即可实时地获取该空中目标的距离、高度和方位信息(根据需要也可转换成目标对应的直角坐标位置)，从而实现了AIR中目标的探测定位。
通过上述连续、不间断地解算测量，即可完成对空中目标的定位跟踪；在通视条件下，即可实现空中目标航迹的连续输出。同时本空中目标信息获取装置可兼容处理1090ESADS-B信号，通过ADS-B全向接收天线接收ADS-B信号，经镜频抑制、混频、对数中放、中频高速A/D采样、数字滤波、干扰信号滤除、多目标处理、信息解码、校验等获得ADS-B信息报文；设置GPS/BD定位授时模块的定位时码信息为ADS-B报文加上时戳，然后对报文进行解析并提供空中目标的位置信息、目标地址、国籍、飞行状态等属性信息，送计算机进行航迹跟踪显示及其它应用。空中目标信息获取装置通过接收GPS/BD定位授时模块处理后得到的定位信息(经度、纬度)可通过坐标变换变更为直角坐标的原点，提供A/C模式探测定位使用(校北等)。因采用实时、高精度的单脉冲和差处理技术，本发明方案具有很强地防虚假目标欺骗能力，识别假目标的概率很高，从而确保了所探测定位目标输出的可信度。
本发明方案中的单脉冲测距定位通过微带天线3在360°范围内的扫描来实现，同时空中目标信息获取装置的数字伺服电机输出天线方位角度信息至信号处理器，可对应出目标所处的真实方位。
A/C模式探测分系统工作原理如下：若要知道待测目标的方位，首先要确定自己的确切位置和天线所处的确切方位。在此采用高精度的GPS/BD二合一模块对本基站进行位置校准，以获取系统准确的位置。位置校准过程中即可以使用GPS模式，也可以使用北斗BD模式。
由于A/C模式应答机无法自行广播自身的信息，因此需要对其进行询问触发来获取相应的信息。首先对整个空域进行搜索，即用仅A询问模式询问方式对天空中的飞行器进行搜索询问。如果收到有应答，则表明空域中存在只装有A/C模式应答机的飞行器存在，同时记录下此飞行器的大概方位角，在下一次微带天线3旋转到该方位角附近时则采用仅A和仅C模式交替询问并提高询问频率来确定其更加准确的方位。由和差天线的特性可知，在幅度差A△＝max(∑－△)时，则可判断此目标处于该位置。再由C模式询问所得到的C码，则可以解析出目标的高度。剩下目标的斜距则可根据电磁波在空中传播的速度来确定，如公式
D＝C×(T-3us)/2
其中C为光速300000km/s，T为询问信号最后一个脉冲的上升沿和收到应答信号第一个脉冲的上升沿之间的间隔时间，3us为应答机的固定延迟时间。
该空中目标信息获取装置的各项参数设置如下：
发射频率：1030MHz±6～8MHz；
接收频率：1090MHz±6～8MHz；
接收灵敏度：-81dBm；
动态范围：60dB
发射功率：≥250W
驻波比：≤1.5
设备重量：≤25kg；
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种空中目标信息获取装置由天线、主机、伺服转台、支架四个部分组成，它的总重量都小于25公斤。
2.根据权利1所述的小型微带平板阵列单脉冲和/差(∑/△)天线，其特征在于，在其尺寸小于1000×200×23mm3，并且重量≤3.5kg的基础上，实现了高增益、大零深的和/差(∑/△)双通道能力，这是实现小型化高精度测角的必要前提。
3.根据权利要求1所述的空中目标信息获取装置，其特征在于，还包括与所述伺服转台固定连接的主机，其中所述主机放置在所述承载台上并与所述承载台卡接。
4.根据权利要求1所述的空中目标信息获取装置，其特征在于，所述承载台上设置有三个间隔布置的所述支撑腿，其中所述承载台的下方设有用于引导第一支撑腿朝向另外两个所述支撑腿移动的引导槽，三个所述支撑腿设置成在所述第一支撑腿运动到靠近另外两个所述支撑腿后折叠或打开，
优选地，所述介质基片在使用过程中靠近所述第一支撑腿的一端设置有缓冲层，
更为优选地，各所述支撑腿的底部设置有螺纹连接的微调管段。
5.根据权利要求2所述的空中目标信息获取装置，其特征在于，所述介质基片、伺服转台和主机均为密封结构，
优选地，所述主机的机箱为铣削结构，并且所述机箱的缝隙设置有防水层，
更为优选地，所述主机的外部设置有迷彩色喷漆。
6.根据权利要求1所述的空中目标信息获取装置，其特征在于，还包括采用人体工学设计的设备背包，所述设备背包的背带及背包外围均有泡沫填充。
7.根据权利要求1所述的空中目标信息获取装置，其特征在于，所述空中目标信息获取装置的射频信号传输采用同轴电缆，模拟信号传输采用同轴电缆，数字信号传输采用屏蔽电缆。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的空中目标信息获取装置，其特征在于，所述天线单元包括横向阵列的4个矩形贴片、2个二分支功率分配器、1个分支线定向耦合器，其中，4个所述矩形贴片分别经过2个Wilkinson功分器与分支线定向耦合器相连接。
9.根据权利要求8所述的空中目标信息获取装置，其特征在于，各矩形贴片均包括底层贴片和上层贴片，所述底层贴片的尺寸为127mm×127mm，上层贴片的尺寸比底层贴片小7mm，其中，选用四单元形式对微带天线的幅相分布进行优化设计，和波束时各个单元同相，幅度分布为锥削分布，差波束时天线单元对称两侧相位相差180°，采用威尔金森功分器加电桥实现微带天线的幅度分布，实现各个天线单元的同相与反相。
10.根据权利要求8所述的空中目标信息获取装置，其特征在于，所述分支线定向耦合器为四端口网络，1端口到2端口之间通路为主线，3端口到4端口之间通路为主线，而两条主线之间的连线为支线，且主线和支线的长度都靠近为四分之一工作波长。
优选地，空中目标信息获取装置，其特征在于，2个所述二分支功率分配器为三端口网络，2个所述Wilkinson功分器在所述二分支功率分配器的基础上引入了隔离电阻，为有耗的三端口网络。
优选地，所述空中目标信息获取装置获取空中目标信息的方法，其特征在于，包括：
步骤s1，选择目标地点，架设空中目标信息获取装置；
步骤s2，对所述微带天线进行调平，使所述微带天线处于水平方向；
步骤s3，启动电源和自动校北模式，对装置进行自动正北校准。
步骤s4，启动A/C处理模式，并完成空中目标信息的接收和处理；
步骤s5，待所述空中目标信息获取装置完成工作后，折叠支架并收起空中目标信息获取装置。
优选地，所述的获取空中目标信息的方法，其特征在于，在步骤s3中，基于所述微带天线，采用一致性的幅度A和相位φ的正交双通道接收处理，以及差波束滑窗处理技术，从而实现高精度单脉冲测角。
优选地，所述的获取控制目标信息的方法，其特征在于，在步骤s3中，兼容处理1090ESADS-B信号，通过ADS-B全向接收天线接收ADS-B信号，经镜频抑制、混频、对数中放、中频高速A/D采样、数字滤波、干扰信号滤除、多目标处理、信息解码、校验获得ADS-B信息报文；
设置GPS/BD定位授时模块的定位时码信息为ADS-B报文加上时戳，然后对报文进行解析并提供空中目标的位置信息、目标地址、国籍、飞行状态属性信息。
优选地，所述的获取空中目标的方法，其特征在于，在步骤s4中，将检测区域由上至下划分为第一区域和第二区域，并根据空中目标的仰角和斜距测量其所处的区域；当空中目标处于第二区域且逐渐靠近所述空中目标信息获取装置时，将极坐标转换为直角坐标系，并基于直角坐标系，对空中目标的位置进行更新；根据空中目标的位置，计算空中目标的实时更新周期，并保存更新周期。
优选地，所述的获取空中目标的方法，其特征在于，在步骤s4中，当解码后，通过代码值得到空中目标的位置后，与空中目标信息获取装置中的地址进行异或；当异或值为零时，则代码正确，将代码值输出至异步抑制电路，若异或值不为零，则进行纠错处理，纠错处理完成后，判断纠错是否成功，若成功，则将正确的代码输出至异步抑制电路，若不成功，则放弃该代码。
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