CN106058469B - 一种搜索跟踪空中目标的动中通地面系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种搜索跟踪空中目标的动中通地面系统及其运行方法，本系统与上位机连接的数字信号处理器控制整个系统。4X2的天线阵安装于直流电机驱动的天线座，不同波束的切换和天线座的转动实现俯仰方向和水平方向的覆盖。数字信号处理器经8路I/O接口与射频处理模块连接，控制8路天线微波开关，天线单元接收的信号经射频处理后输入数字信号处理器，得到信号的能量和相位差，以判断目标方位。其运行方法为开机后处于待机状态，据上位机指令进入发射状态、搜索状态或跟踪状态，按指令的波束号和水平方位等进行发射、搜索或跟踪工作，本发明上位机对系统控制，各状态可快速切换，实现360°方位扫描和不同高度的波束切换，搜索快速，跟踪可靠。

Description

一种搜索跟踪空中目标的动中通地面系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及天线自动跟踪技术领域，特别是一种搜索跟踪空中目标的动中通地面系统及其运行方法。
背景技术
随着科技的发展，现已经步入信息化时代。动中通系统是一种地面设备和空中设备均处于运动状况下的移动通信系统。动中通系统优于其它通信系统，它保证发送方或接收方在快速运动当中仍能与目标保持通信链路畅通、高质量地进行通信。因此动中通在各种移动载体(如汽车、火车、飞机、轮船)上均广泛使用，尤其是在战场环境、抢险救援过程中动中通发挥着极其重要的作用。
在通信过程中，空中目标持续发射信号，动中通地面系统确定信号传播的准确的方向是保证高速率、畅通无阻地与空中目标通信的前提。地面设备在接收或者发射信号时，若能快速、正确地确定空中目标的方位，将使其与空中设备的通信效率大大提高。
为此，地面设备启动后首先要确定空中目标的位置，即搜索空中设备。空中目标在不停地移动，完成搜索后，地面设备还要通过不断调整天线的方向、使之始终对准空中目标，以保持最佳通信状态，即跟踪空中设备。
但由于动中通系统的地面载体处于不断运动过程中，空中的目标也不断运动，二者的运动使地面设备的天线搜索时可能找不到空中平台，甚至在跟踪状态下，地面天线也可能偏离，失去空中目标。这是动中通系统当前要解决的主要问题。
动中通地面设备工作时，不可能一直处于跟踪状态。地面设备关机、目标丢失等因素都需要重新进行搜索、重新获取目标，以精确对其进行跟踪。
为此需要设计一套地面设备控制系统，以使地面设备自动地在搜索状态、跟踪状态、开机但未跟踪的待机状态及其信号发射状态之间切换。
为了能够满足地面设备在运动状态下快速实现DOA(Direction ofArrival,信号波达方向)估计。使系统具有高实时性，需要实现发射、搜索、跟踪三个状态的快速切换和良好的人机交互，才能使动中通地面系统在复杂环境、低信噪比条件下得到更好的应用。
发明内容
本发明的目的是设计一种搜索跟踪空中目标的动中通地面系统，其包括天线阵、射频处理模块、直流电机和数字信号处理器，数字信号处理器与上位机连接。上位机发送指令至数字信号处理器，控制整个系统工作。天线阵包括4X2的天线阵列平面，4对波束覆盖俯仰90°。天线平面安装于天线座，直流电机驱动天线座转动，使天线阵覆盖水平方向上360°方位角。
本发明的另一目的是设计一种搜索跟踪空中目标的动中通地面系统的运行方法，上位机的指令使系统处于待机、发射、搜索或跟踪状态，根据上位机指令，数字信号处理器控制直流电机和微波开关，对经射频处理后的天线接收信号的分析，得到信号强度和信号相位差，作为跟踪空中目标时方位角修正的依据，控制直流电机的转速和方位角，完成搜索或跟踪。
本发明设计的一种搜索跟踪空中目标的动中通地面系统包括天线阵、射频处理模块、直流电机、模数转换模块和数字信号处理器，上位机与数字信号处理器连接，操作人员通过上位机的人机界面发送指令至数字信号处理器，数字信号处理器根据上位机指令控制整个系统工作。天线阵包括4X2的天线阵列平面，该平面安装于天线座上、与水平面成45度角，天线阵列平面上每一排的一对天线单元发射的波束覆盖俯仰方向的22.5度，即本天线阵的4对天线单元从水平面的0°到竖直面的90°共分布4对波束，每个天线单元对应一个波束号。切换导通不同高度的天线单元，即切换四对波束，实现俯仰90°内的全覆盖。
天线座的转动轴与水平面垂直，直流电机连接驱动天线座的转动轴转动，控制天线阵水平方向的方位角。直流电机控制天线阵转动一周即实现天线单元波束水平方向360度方位角全覆盖。
射频处理模块的8个微波开关分别与天线阵的8个天线单元连接。数字信号处理器通过RS232串口与直流电机连接，控制其转动，从而控制天线阵的水平方位角。
数字信号处理器通过8路输入/输出接口(I/O接口)与射频处理模块连接，发送控制天线微波开关的导通与断开的指令，每次导通一对俯仰方向高度相同的天线单元的微波开关，微波开关导通的天线单元发射或接收射频信号，接收的射频信号送入射频处理模块，射频处理模块的输出端经模数转换模块与数字信号处理器输入端连接。
射频处理模块接收当前导通的天线阵中某对天线单元的射频信号，对两路信号进行下变频处理，然后进行相减与相加，得到的差路及和路信号经模数转换模块输入数字信号处理器。
数字信号处理器对射频处理模块传送的信号采样并处理，得到水平方向高度相同的两个天线的接收信号的能量和相位差。信号能量用于搜索时判断目标的水平方向方位角以及位于俯仰方向的哪个波束覆盖范围之内。
数字信号处理器包括中心控制处理模块；波束切换模块、直流电机模块和DDC(Direct Digital Control的缩写，即直接数字控制)模块。
数字信号处理器一般采用现场可编程门阵列FPGA(Field ProgrammableGateArray)。
中心控制处理模块包括总控子模块、发射子模块、搜索子模块、跟踪子模块。
总控子模块配有RS232串行接口，通过该串行接口与上位机连接，接收上位机指令，根据已设定的格式转译并发送给相关子模块。总控子模块连接发射子模块、搜索子模块和跟踪子模块，根据上位机指令向相关子模块发送控制命令，并保存上位机指令。
发射子模块、搜索子模块和跟踪子模块连接并控制波束切换模块和直流电机模块。
发射子模块连接波束切换模块和直流电机模块，根据总控子模块传送的上位机发射指令，控制波束切换模块打开指令要求的俯仰方向的天线阵的一对天线单元的微波开关，控制直流电机模块向电机依次发送速度设置、角度设置指令，直流电机驱动天线阵转到对应的水平方位角，之后控制所选择的天线单元发射信号。
搜索子模块连接DDC模块，接收DDC模块得到的当前和路信号模值，据此确定需要打开的俯仰方向上的天线单元，并发送指令给波束切换模块。
跟踪子模块连接DDC模块，接收DDC模块得到的和路信号模值，确定需要打开的俯仰方向上的天线单元，并发送指令给波束切换模块；同时接收DDC模块的两路信号的相位差，据此确定目标在水平方向的偏移量，发送指令给直流电机模块，控制其水平方位角，修正天线阵水平方向上的角度。
直流电机模块的输入端连接发射子模块、搜索子模块和跟踪子模块，接受指令，直流电机模块的输出端连接直流电机。根据指令设置直流电机的转速和角度、控制直流电机的运行，或者根据指令查询直流电机当前的水平方位角。
波束切换模块的输入端连接发射子模块、搜索子模块和跟踪子模块，接受指令，波束切换模块模块的输出端连接4对输入/输出接口，每次只能打开一对输入/输出接口或全部关闭，实现对俯仰方向四对天线单元的开关控制。
DDC模块的输入端经模数转换模块连接射频信号处理模块，接收差路及和路信号，对其进行正交下变频低通滤波，得到I、Q两路信号并取模。求得和路信号的模值及两个天线单元接收信号的相位差，和路信号的模值表示信号强度。DDC模块将和路信号模值送入搜索子模块，将和路信号模值和接收信号相位差送入跟踪子模块。
本发明设计的一种搜索跟踪空中目标的动中通地面系统的运行方法，系统开机后处于待机状态，等待上位机的指令，本系统的工作状态为发射状态、搜索状态或跟踪状态，由上位机控制。
Ⅰ、发射状态
总控子模块接收到发射指令，判断系统当前是否处于发射状态，如果系统正在发射状态，放弃当前的发射，重新按照当前接收的发射指令进行发射。
当系统处于发射状态，总控子模块接收到跟踪指令、或搜索指令、或待机指令，则系统立即进入到对应状态。
所述发射指令包括发射时的波束号和水平方位角。
总控子模块根据已设定的格式转译发射指令并发送给发射子模块，发射子模块将发射指令中波束号传送给波束切换模块，控制其导通波束号对应的输入/输出接口，以接通射频信号处理模块所接的对应的一对微波开关。同时发射子模块根据发射指令中的水平方位角和天线阵当前的水平方位角，计算得到直流电机的转速和角度，并将角度、转速控制指令发送到直流电机模块，后者控制直流电机驱动天线阵转动达到所需水平方位角，按上位机指定的波束号向指定的水平方位发射信号。
系统持续处于发射状态，直至收到总控子模块的其它指令。
Ⅱ、搜索状态
当系统处于搜索状态，总控子模块接收到跟踪指令、或发射指令、或新的搜索指令、或待机指令，则暂存上位机的指令，待当前搜索完成，立即执行所保存的指令。当前搜索完成后，如果没有保存的指令，系统自动进入待机状态。
所述搜索指令包括搜索初始位置和搜索终点位置的水平方位角，电机转速和俯仰方向上完成一次4对波束号切换的时间。
总控子模块接收到搜索指令即启动搜索子模块，搜索子模块根据上位机指令通过直流电机模块设置电机转速，再控制直流电机转动至搜索初始位置，并从搜索初始位置顺时针或逆时针方向按指定转速转动，在直流电机转动过程中，搜索子模块根据搜索指令控制波束切换模块，波束切换模块令4对输入/输出接口快速轮流切换；直流电机每转动10度，俯仰方向上完成一次4对输入/输出接口的切换。
搜索状态下，射频信号处理模块接收的信号经其处理后送入DDC模块，搜索子模块接收DDC模块得到的当前和路信号模值，当信号模值连续100个周期超过模值门限值认定出现目标(在噪声附近信号强度波动较大，如果信号一过门限就认定出现目标，易出现噪声误判为目标的情况)，立即查询当前直流电机方位角度并保存，同时保存此时俯仰方向上天线单元的波束号。
所述周期是本系统工作时钟的周期，即本系统中心控制处理模块数据处理的频率对应的周期，是10MHz。
本动中通地面系统使用前，先进行模值实测设定所述模值门限值。系统启动后，固定的空中目标持续发射信号，系统处于搜索状态，控制直流电机转动，并快速切换俯仰波束号，实时采集信号模值，当空中目标正对本系统天线阵时信号强度最大，即模值最大为Mmax，模值门限值M0略小于Mmax，设置M0＝(0.7～0.85)Mmax。
当直流电机转动到搜索终点时，搜索子模块比较所保存的信号模值大小，最大值对应的水平方位角度和波束号即为目标所在位置，并将所得空中目标位置的水平方位角度和波束号发送给总控子模块，总控子模块将搜索结果上传给上位机。
如果总控子模块接收的上位机搜索指令中包含搜索完成后转为自动跟踪，当搜索完成后总控子模块启动跟踪子模块，并将搜索所得空中目标位置传送给跟踪子模块使其进入跟踪状态；否则系统进入待机状态。
Ⅲ、跟踪状态
总控子模块接收到跟踪指令，判断系统当前是否处于跟踪状态，如果系统正在跟踪状态，放弃当前的跟踪，重新按照当前接收的跟踪指令中的水平方位角和波束号进行跟踪。
当系统处于跟踪状态，总控子模块接收到是发射指令、或搜索指令、或待机指令，则系统立即进入到对应状态。
所述跟踪指令包括上次搜索所得空中目标位置信息，即空中目标的水平方位角和波束号，电机转速，和俯仰方向上完成一次4对波束号切换的时间。
总控子模块接收到跟踪指令即启动跟踪子模块，跟踪子模块根据上位机指令通过直流电机模块设置电机转速，再控制直流电机转动至跟踪指令规定的方位角度，跟踪子模块根据跟踪指令控制波束切换模块，导通指令规定的波束号对应的输入/输出接口。波束切换模块再轮流打开俯仰方向上四对天线单元，跟踪子模块保存每对天线单元打开时的信号强度，比较四对天线单元的数据，并打开信号强度最高的的一对天线单元，检测此对天线相位差值，当检测到其相位差连续20个周期大于相位差阈值，说明目标已偏离当前的水平方位角，根据相位差的正负确定转动方向，根据相位差的值控制直流电机旋转相应角度，以跟踪目标。
所述相位差阈值的设置是在系统实测设定所述模值门限值之后，总控子模块控制电机转动，使天线面的水平方位角偏离固定的空中目标1度，实测相同高度的一对天线单元接收信号的相位差变化值Δ，相位差阈值δ略小于Δ，δ＝(0.90～0.99)Δ。
系统持续处于跟踪状态，直至收到总控子模块的其它指令。
与现有技术相比，本发明一种搜索跟踪空中目标的动中通地面系统及其方法的优点为：1、本系统上位机对数字信号处理器进行控制，有良好的人机交互，实现了在发射、搜索、跟踪及待机状态的快速切换，操作人员对工作状态控制自如；2、在水平方向上采用直流电机驱动天线阵的转动，对360°方位扫描覆盖，在俯仰方向上采用不同高度的波束切换，实现快速搜索，在短时间内准确确定空中目标方位，节省捕获目标的时间，提高系统的运行效率；3、采用相位和差解决方位角的跟踪，采用能量准则控制不同波束切换解决俯仰方向的跟踪，且由于单脉冲测角技术能够实现只需一个周期的信号就能完成测角，本发明能够满足地面设备在运动状态下快速实现DOA估计，提高系统的跟踪可靠性。
附图说明
图1为本搜索跟踪空中目标的动中通地面系统实施例结构示意图；
图2为图1中天线阵和天线座的结构示意图；
图中标号为
1、天线阵，2、天线座，3、直流电机；
图3为图1中数字信号处理器的结构示意图；
图4为本种搜索跟踪空中目标的动中通地面系统的运行方法流程图。
具体实施方式
搜索跟踪空中目标的动中通地面系统实施例
本搜索跟踪空中目标的动中通地面系统系统实施例如图1所示，包括天线阵、射频处理模块、直流电机、模数转换模块(AD转换模块)和数字信号处理器。上位机与数字信号处理器连接，操作人员通过上位机的人机界面发送指令至数字信号处理器，数字信号处理器根据上位机指令控制整个系统工作。
如图2所示，天线阵1包括4X2的天线阵列平面，该平面安装于天线座2上、与水平面成45度角，天线阵列平面上每一排的一对天线单元发射的波束覆盖俯仰方向的22.5度，即本天线阵1的4对天线单元从水平面的0°到竖直面的90°共分布4对波束，每个天线单元对应一个波束号。
天线座2的转动轴与水平面垂直，直流电机连接驱动天线座的转动轴转动，控制天线阵水平方向的方位角。
射频处理模块的8个微波开关分别与天线阵的8个天线单元连接。
射频处理模块接收当前导通的天线阵中某对天线单元的射频信号，对两路信号进行下变频处理，然后进行相减与相加，得到的差路及和路信号经模数转换模块输入数字信号处理器。
本例数字信号处理器采用现场可编程门阵列FPGA，如图3所示包括中心控制处理模块；波束切换模块、直流电机模块和DDC模块。中心控制处理模块包括总控子模块、发射子模块、搜索子模块、跟踪子模块。
总控子模块配有RS232串行接口，通过该串行接口与上位机连接，接收上位机指令，根据已设定的格式转译并发送给相关子模块。总控子模块连接发射子模块、搜索子模块和跟踪子模块，根据上位机指令向相关子模块发送控制命令，并保存上位机指令。
发射子模块、搜索子模块和跟踪子模块连接并控制波束切换模块和直流电机模块。
直流电机模块的输出端连接直流电机。根据指令设置直流电机的转速和角度、控制直流电机的运行，或者根据指令查询直流电机当前的水平方位角。
波束切换模块的输出端连接4对输入/输出接口，每次只能打开一对输入/输出接口或全部关闭，实现对俯仰方向四对天线单元的开关控制。
DDC模块的输入端经模数转换模块连接射频信号处理模块，接收差路及和路信号，对其进行正交下变频低通滤波，得到I、Q两路信号并取模。求得和路信号的模值及两个天线单元接收信号的相位差，和路信号的模值表示信号强度。DDC模块将和路信号模值送入搜索子模块，将和路信号模值和接收信号相位差送入跟踪子模块。
搜索跟踪空中目标的动中通地面系统的运行方法实施例
本搜索跟踪空中目标的动中通地面系统的运行方法实施例是在上述搜索跟踪空中目标的动中通地面系统实施例上实施。其流程如图4所示，系统开机后处于待机状态，等待上位机的指令，本系统的工作状态为发射状态、搜索状态或跟踪状态，由上位机控制。
Ⅰ、发射状态
总控子模块接收到发射指令，判断系统当前是否处于发射状态，如果系统正在发射状态，放弃当前的发射，重新按照当前接收的发射指令进行发射。
当系统处于发射状态，总控子模块接收到跟踪指令、或搜索指令、或待机指令，则系统立即进入到对应状态。
所述发射指令包括发射时的波束号和水平方位角。
总控子模块根据已设定的格式转译发射指令并发送给发射子模块，发射子模块将发射指令中波束号传送给波束切换模块，控制其导通波束号对应的输入/输出接口，以接通射频信号处理模块所接的对应的一对微波开关。同时发射子模块根据发射指令中的水平方位角和天线阵当前的水平方位角，计算得到直流电机的转速和角度，并将角度、转速控制指令发送到直流电机模块，后者控制直流电机驱动天线阵转动达到所需水平方位角，按上位机指定的波束号向指定的水平方位发射信号。
系统持续处于发射状态，直至收到总控子模块的其它指令。
Ⅱ、搜索状态
当系统处于搜索状态，总控子模块接收到跟踪指令、或发射指令、或新的搜索指令、或待机指令，则暂存上位机的指令，待当前搜索完成，立即执行所保存的指令。当前搜索完成后，如果没有保存的指令，系统自动进入待机状态。
所述搜索指令包括搜索初始位置和搜索终点位置的水平方位角，电机转速和俯仰方向上完成一次4对波束号切换的时间。
总控子模块接收到搜索指令即启动搜索子模块，搜索子模块根据上位机指令通过直流电机模块设置电机转速，再控制直流电机转动至搜索初始位置，并从搜索初始位置顺时针或逆时针方向按指定转速转动，在直流电机转动过程中，搜索子模块根据搜索指令控制波束切换模块，波束切换模块令4对输入/输出接口快速轮流切换；直流电机每转动10度，俯仰方向上完成一次4对输入/输出接口的切换。
搜索状态下，射频信号处理模块接收的信号经其处理后送入DDC模块，搜索子模块接收DDC模块得到的当前和路信号模值，当信号强度连续100个周期超过模值门限值认定出现目标(在噪声附近信号强度波动较大，如果信号一过门限就认定出现目标，易出现噪声误判为目标的情况)，立即查询当前直流电机方位角度并保存，同时保存此时俯仰方向上天线单元的波束号。
所述周期是本系统工作时钟的周期，即本系统中心控制处理模块数据处理的频率对应的周期，本例为10MHz。
本动中通地面系统使用前，先进行模值实测设定所述模值门限值。系统启动后，固定的空中目标持续发射信号，系统处于搜索状态，控制直流电机转动，并快速切换俯仰波束号，实时采集信号模值，当空中目标正对本系统天线阵时信号强度最大，即模值最大为Mmax，模值门限值M0略小于Mmax，本例设置M0＝0.75Mmax。
当直流电机转动到搜索终点时，搜索子模块比较所保存的信号模值大小，最大值对应的水平方位角度和波束号即为目标所在位置，并将所得空中目标位置的水平方位角度和波束号发送给总控子模块，总控子模块将搜索结果上传给上位机。
如果总控子模块接收的上位机搜索指令中包含搜索完成后转为自动跟踪，当搜索完成后总控子模块启动跟踪子模块，并将搜索所得空中目标位置传送给跟踪子模块使其进入跟踪状态；否则系统进入待机状态。
Ⅲ、跟踪状态
总控子模块接收到跟踪指令，判断系统当前是否处于跟踪状态，如果系统正在跟踪状态，放弃当前的跟踪，重新按照当前接收的跟踪指令中的水平方位角和波束号进行跟踪。
当系统处于跟踪状态，总控子模块接收到是发射指令、或搜索指令、或待机指令，则系统立即进入到对应状态。
所述跟踪指令包括上次搜索所得空中目标位置信息，即空中目标的水平方位角和波束号，电机转速，和俯仰方向上完成一次4对波束号切换的时间。
总控子模块接收到跟踪指令即启动跟踪子模块，跟踪子模块根据上位机指令通过直流电机模块设置电机转速，再控制直流电机转动至跟踪指令规定的方位角度，跟踪子模块根据跟踪指令控制波束切换模块，导通指令规定的波束号对应的输入/输出接口。波束切换模块再轮流打开俯仰方向上四对天线单元，跟踪子模块保存每对天线单元打开时的信号强度，比较四对天线单元的数据，并打开信号强度最高的的一对天线单元，检测此对天线相位差值，当检测到其相位差连续20个周期大于相位差阈值，说明目标已偏离当前的水平方位角，根据相位差的正负确定转动方向，根据相位差的值控制直流电机旋转相应角度，以跟踪目标。
所述相位差阈值的设置是在系统实测设定所述模值门限值之后，总控子模块控制电机转动，使天线面的水平方位角偏离固定的空中目标1度，实测相同高度的一对天线单元接收信号的相位差变化值Δ，相位差阈值δ略小于Δ，本例δ＝0.98Δ。
系统持续处于跟踪状态，直至收到总控子模块的其它指令。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种搜索跟踪空中目标的动中通地面系统，包括天线阵、射频处理模块、直流电机、模数转换模块和数字信号处理器；上位机与数字信号处理器连接，操作人员通过上位机的人机界面发送指令至数字信号处理器，数字信号处理器根据上位机指令控制整个系统工作；其特征在于：
所述天线阵包括4X2的天线阵列平面，该平面安装于天线座上、与水平面成45度角，天线阵列平面上每一排的一对天线单元发射的波束覆盖俯仰方向的22.5度，即本天线阵的4对天线单元从水平面的0°到竖直面的90°共分布4对波束，每个天线单元对应一个波束号；
天线座的转动轴与水平面垂直，直流电机连接驱动天线座的转动轴；
射频处理模块的8个微波开关分别与天线阵的8个天线单元连接；数字信号处理器与直流电机连接，控制天线座转动轴的转动；
数字信号处理器通过8路输入/输出接口与射频处理模块连接，发送控制天线微波开关的导通与断开的指令，每次导通一对俯仰方向高度相同的天线单元的微波开关，微波开关导通的天线单元发射或接收射频信号，接收的射频信号送入射频处理模块，射频处理模块的输出端经模数转换模块与数字信号处理器输入端连接；
射频处理模块接收当前导通的天线阵中某对天线单元的射频信号，对两路信号进行下变频处理，然后进行相减与相加，得到的差路及和路信号经模数转换模块输入数字信号处理器；
数字信号处理器对射频处理模块传送的信号采样并处理，得到水平方向高度相同的两个天线接收信号的能量和相位差；
所述数字信号处理器包括中心控制处理模块、波束切换模块、直流电机模块和DDC模块；
中心控制处理模块包括总控子模块、发射子模块、搜索子模块、跟踪子模块；
总控子模块与上位机连接，接收上位机指令，根据已设定的格式转译并发送给相关子模块；总控子模块连接发射子模块、搜索子模块和跟踪子模块，根据上位机指令向相关子模块发送控制命令，并保存上位机指令；
发射子模块、搜索子模块和跟踪子模块连接并控制波束切换模块和直流电机模块；
波束切换模块的输入端连接发射子模块、搜索子模块和跟踪子模块，接受指令，波束切换模块的输出端连接4对输入/输出接口，每次只能打开一对输入/输出接口或全部关闭；
直流电机模块的输出端连接直流电机，根据指令设置直流电机的转速和角度、控制直流电机的运行，或者根据指令查询直流电机当前的水平方位角；
DDC模块的输入端经模数转换模块连接射频信号处理模块，接收差路及和路信号，对其进行正交下变频低通滤波，得到I、Q两路信号并取模，求得和路信号的模值及两个天线单元接收信号的相位差，DDC模块将和路信号模值送入搜索子模块，将和路信号模值和接收信号相位差送入跟踪子模块。
2.根据权利要求1所述的搜索跟踪空中目标的动中通地面系统，其特征在于：
所述数字信号处理器为现场可编程门阵列。
3.根据权利要求1所述的搜索跟踪空中目标的动中通地面系统的运行方法，其特征在于：
系统开机后处于待机状态，等待上位机的指令，本系统的工作状态为发射状态、搜索状态或跟踪状态，由上位机控制；
Ⅰ、发射状态
总控子模块接收到发射指令，判断系统当前是否处于发射状态，如果系统正在发射状态，放弃当前的发射，重新按照当前接收的发射指令进行发射；
当系统处于发射状态，总控子模块接收到跟踪指令、或搜索指令、或待机指令，则系统立即进入到对应状态；
所述发射指令包括发射时的波束号和水平方位角；
根据已设定的格式转译发射指令并发送给发射子模块，发射子模块将发射指令中波束号传送给波束切换模块，控制其导通波束号对应的输入/输出接口，以接通射频信号处理模块所接的对应的一对微波开关；同时发射子模块根据发射指令中的水平方位角和天线阵当前的水平方位角，计算得到直流电机的转速和角度，并将角度、转速控制指令发送到直流电机模块，后者控制直流电机驱动天线阵转动达到所需水平方位角，按上位机指定的波束号向指定的水平方位发射信号；
系统持续处于发射状态，直至收到总控子模块的其它指令；
Ⅱ、搜索状态
当系统处于搜索状态，总控子模块接收到跟踪指令、或发射指令、或新的搜索指令、或待机指令，则暂存上位机的指令，待当前搜索完成，立即执行所保存的指令；当前搜索完成后，如果没有保存的指令，系统自动进入待机状态；
所述搜索指令包括搜索初始位置和搜索终点位置的水平方位角，电机转速和俯仰方向上完成一次4对波束号切换的时间；
总控子模块接收到搜索指令即启动搜索子模块，搜索子模块根据上位机指令通过直流电机模块设置电机转速，再控制直流电机转动至搜索初始位置，并从搜索初始位置顺时针或逆时针方向按指定转速转动，在直流电机转动过程中，搜索子模块根据搜索指令控制波束切换模块，波束切换模块令4对输入/输出接口快速轮流切换；
搜索状态下，射频信号处理模块接收的信号均经其处理后送入DDC模块，搜索子模块接收DDC模块得到的当前和路信号模值，当信号强度连续100个周期超过模值门限值认定出现目标，立即查询当前直流电机方位角度并保存，同时保存此时俯仰方向上天线单元的波束号；
当直流电机转动到搜索终点时，搜索子模块比较所保存的信号模值大小，最大值对应的水平方位角度和波束号即为目标所在位置，并将所得空中目标位置的水平方位角度和波束号发送给总控子模块，总控子模块将搜索结果上传给上位机；
Ⅲ、跟踪状态
总控子模块接收到跟踪指令，判断系统当前是否处于跟踪状态，如果系统正在跟踪状态，放弃当前的跟踪，重新按照当前接收的跟踪指令中的水平方位角和波束号进行跟踪；
当系统处于跟踪状态，总控子模块接收到是发射指令、或搜索指令、或待机指令，则系统立即进入到对应状态；
所述跟踪指令包括上次搜索所得空中目标位置信息，即空中目标的水平方位角和波束号，电机转速，和俯仰方向上完成一次4对波束号切换的时间；
总控子模块接收到跟踪指令即启动跟踪子模块，跟踪子模块根据上位机指令通过直流电机模块设置电机转速，再控制直流电机转动至跟踪指令规定的方位角度，跟踪子模块根据跟踪指令控制波束切换模块，导通指令规定的波束号对应的输入/输出接口；波束切换模块再轮流打开俯仰方向上四对天线单元，跟踪子模块保存每对天线单元打开时的信号强度，比较四对天线单元的数据，并打开信号强度最高的一对天线单元，检测此对天线相位差值，当检测到其相位差连续20个周期大于相位差阈值，说明目标已偏离当前的水平方位角，根据相位差的正负确定转动方向，根据相位差的值控制直流电机旋转相应角度，以跟踪目标；
系统持续处于跟踪状态，直至收到总控子模块的其它指令。
4.根据权利要求3所述的搜索跟踪空中目标的动中通地面系统的运行方法，其特征在于：
所述搜索状态下，直流电机每转动10度，俯仰方向上完成一次4对输入/输出接口的切换。
5.根据权利要求3所述的搜索跟踪空中目标的动中通地面系统的运行方法，其特征在于：
所述搜索状态中所述周期是本系统工作时钟的周期，即本系统中心控制处理模块数据处理的频率对应的周期。
6.根据权利要求5所述的搜索跟踪空中目标的动中通地面系统的运行方法，其特征在于：
所述周期是频率10MHz对应的周期。
7.根据权利要求3所述的搜索跟踪空中目标的动中通地面系统的运行方法，其特征在于：
本动中通地面系统使用前，先进行模值实测设定所述模值门限值；系统启动后，固定的空中目标持续发射信号，系统处于搜索状态，控制直流电机转动，并快速切换俯仰波束号，实时采集信号模值，当空中目标正对本系统天线阵时信号强度最大，即模值最大为Mmax，模值门限值M0略小于Mmax，设置M0＝(0.70～0.85)Mmax。
8.根据权利要求7所述的搜索跟踪空中目标的动中通地面系统的运行方法，其特征在于：
所述相位差阈值的设置是在系统实测设定所述模值门限值之后，总控子模块控制电机转动，使天线面的水平方位角偏离固定的空中目标1度，实测相同高度的一对天线单元接收信号的相位差变化值Δ，相位差阈值δ略小于Δ，δ＝(0.90～0.99)Δ。
9.根据权利要求3所述的搜索跟踪空中目标的动中通地面系统的运行方法，其特征在于：
如果总控子模块接收的上位机搜索指令中包含搜索完成后转为自动跟踪，当搜索完成后总控子模块启动跟踪子模块，并将搜索所得空中目标位置传送给跟踪子模块使其进入跟踪状态；否则系统进入待机状态。
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