CN106997041A - 基于角反射器的雷达信号源自动跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于角反射器的雷达信号源自动跟踪系统，包括角反射器(1)、接收敌方雷达信号的天线(2)、承载并调整角反射器(1)和天线(2)方向的云台(3)、控制云台(3)旋转的步进电机(4)、处理雷达信号的微波信号处理模块(5)、根据雷达信号，调节天线(2)和角反射器(1)指向的单片机(6)，角反射器(1)和天线(2)相对固定并焊接在云台(3)上，微波信号处理模块(5)的输入端与天线(2)的输出端相连，其输出端与单片机(6)的输入端相连，云台(3)中两个步进电机(4)的输入端与单片机(6)的输出端相连，其输出端与天线(2)和角反射器(1)相连。本发明方向调整灵活、战时可靠度高。

Description

基于角反射器的雷达信号源自动跟踪系统

技术领域

本发明属于军事伪装设备技术领域，特别是一种方向调整灵活、战时可靠度高的基于角反射器的雷达信号源自动跟踪系统。

背景技术

角反射器是对敌雷达探测进行无源干扰的重要装备。但其安装位置、外形尺寸相对固定，雷达散射截面(RCS)无法改变，使用范围受到限制。为解决上述问题，目前针对改变角反射器RCS的研究有如下两种比较具有代表性的思路：

思路1：将角反射器的各面设计成由若干自由旋转的小金属板组成，通过旋转小金属板，改变角反射器有效反射面积，使其RCS可变。

基于思路1进行的研究其实现路径为：根据战术需求确认伪装目标所需的RCS值，并以此确定小金属板的旋转角度，再将该信息转换为电信号，输出给电动机，控制小金属板的旋转。从而改变角反射器RCS，但这并不适于战时的实时伪装，假目标一旦布置停当，发挥作用之前不会有人员时刻维护，在战时，战场情况瞬息万变，敌雷达极有可能来自各个方向，而此方案中需要人为输入角度值以改变角反射器的RCS，一旦布置停当，将无法进行实时跟踪伪装，局限性太大。

思路2：从云台伺服系统控制角反射器的最强回波方向对准微波来波方向的思路出发，基于GPS定位技术，准确提取微波源目标位置坐标信息，从而通过控制角反射器旋转对准来波方向。

此思路原本主要为解决海上航船和地面通信站之间的通信问题，舰船早海上行驶时，定向天线随船体易受海浪冲撞而偏置，无法对准地面站信号来向，从而导致通信质量下降，基于此背景进行研究，设计自动跟踪的定向天线转台控制系统，以使定向天线始终对准地面通信站，提高通信质量。此外，思路2亦可用于战机飞行射击训练中的靶标设计，但同样是基于GPS定位技术。但该方法系统结构整体比较复杂，实现较为困难，且成本较高，并且战时GPS信号极有可能被干扰，战时军事目标伪装时，极具风险性。

总之，现有技术存在的问题是：用于军事伪装遮障和伪装示假的角反射器方向调整不够灵活准确、战时可靠度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于角反射器的雷达信号源自动跟踪系统，方向调整灵活、战时可靠度高。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于角反射器的雷达信号源自动跟踪系统，包括角反射器，由三面金属板构成，具有极强的雷达散射回波特性；还包括：

天线，用于接收敌方雷达信号；

云台，用于承载角反射器和天线，调整角反射器和天线的方向；

步进电机，用于控制云台水平方向和竖直方向的旋转；

微波信号处理模块，用于处理天线接收到的敌方雷达信号；

单片机，用于根据处理过的敌方雷达信号，通过控制云台中步进电机来调节天线和角反射器的指向；

所述角反射器和天线相对固定并焊接在云台上，所述微波信号处理模块的输入端与天线的输出端相连，其输出端与单片机的输入端相连，云台中两个步进电机的输入端与单片机的输出端相连，其输出端与天线和角反射器相连。

本发明的工作原理为：当系统检测到微波信号时，信号经过微波信号处理模块处理为8位数字信号，并将响应传输至单片机I/O端口进行分析处理之后，单片机产生脉冲传至步进电机驱动器驱动电机旋转，使其带动角反射器旋转至微波信号最强的方向，从而达到增强回波信号，干扰敌军的目的。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、角反射器方向调整灵活：通过实时调整天线指向，使角反射器自动转向敌雷达来波方向；

2、战时可靠度高：本发明不依托于GPS定位技术，不受GPS信号限制战时可靠度高。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明基于角反射器的雷达信号源自动跟踪系统的结构框图；

图2为本发明基于角反射器的雷达信号源自动跟踪系统的单片机算法流程图。

图中，1角反射器，2天线，3云台，4步进电机，5微波信号处理模块，6单片机，51混频器，52功率检波器，53A/D转换器。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于角反射器的雷达信号源自动跟踪系统，包括角反射器1，还包括：

天线2，用于接收敌方雷达信号；

云台3，用于承载角反射器1和天线2,调整角反射器1和天线2的方向；

步进电机4，用于控制云台3水平方向和竖直方向的旋转；

步进电机4是云台3的核心构件；

微波信号处理模块5，用于处理天线2接收到的敌方雷达信号；

单片机6，用于根据处理过的敌方雷达信号，通过控制云台3中步进电机4来调节天线2和角反射器1的指向；

所述角反射器1和天线2固定在云台3上，所述微波信号处理模块5的输入端与天线2的输出端相连，其输出端与单片机6的输入端相连，步进电机4的输入端与单片机6的输出端相连，其输出端与云台3相连。

如图1所示，所述微波信号处理模块5包括混频器51、功率检波器52和A/D转换器53，所述混频器51的输入端与天线2的输出端相连，其输出端与功率检波器52的输入端相连，所述A/D转换器53的输入端与功率检波器52的输出端相连，其输出端与单片机6的输入端相连。

所述角反射器1的最强回波方向与天线2指向平行。

天线采用定向天线，本系统采用天线最大信号法，对天线方向性要求比较高。由于微波信号频率很高，天线接收后，单片机无法直接处理，所以先采用变频器件降低微波信号频率，之后再通过微波功率器件将信号输出为模拟电压信号，再经A/D转换为8位数字信号传至单片机，单片机进行处理判断后控制云台带动天线转动，寻找信号最大方向，从而达到预期目标。

本系统在使用时，首先连接好所有线路，打开步进电机电源开关以及主控板电源开关(5V电源)使系统处于待机状态，当微波天线接收到微波信号时，经混频器，功率检波器，将微波信号处理成低频电压信号，此时蜂鸣器报警声音，LED灯闪烁，工作开始。

单片机主控模块的算法如图2所示：当单片机端口接收到信号时，记录初始值并控制步进电机向右进行旋转，步进电机带动角反射器和天线，每旋转一定角度就记录一个值，与初始值进行比较，若大于初始值则继续向右旋转，记录下一个值并与上一个值进行比较，直到旋转至微波信号最大方向；若小于初始值则向左旋转。当旋转至最大方向后，LED灯闪烁停止时，蜂鸣器静默，系统工作完毕，重新回到待机状态。过程中，实现三维方向调节，云台中两块步进电机分别工作，先调节水平方向，再调节竖直方向，且其工作方法完全一致。两块步进电机应是焊接在一起，一块直接连接角反射器，另一块与之相连接，从而达到三维旋转调节的目的，此处不是重点，不过多阐述。

使用时，步进电机采用24V蓄电池进行直流供电，主控板采用USB方式供电，电压为5V，使用时要确保电路干燥，防止内部烧毁，使用完毕后，需断开所有电源开关，防止电源漏电发生触电事件。

解决了传统角反射器位置固定，RCS不可变的局限性，大大增强了角反射器的散射回波能力，拓宽了角反射器的性能和使用范围；

采用数字电路原理，以单片机作为主控模块，便于实现，学科交叉性强；

实现了对敌方雷达信号源的自动跟踪，增强了示假伪装效果；

该方法属于无源压制性干扰，干扰性强，很难通过常规的信号处理技术消除；

不依托于GPS定位技术，战时可靠度高。

Claims (3)

1.一种基于角反射器的雷达信号源自动跟踪系统，包括由三面金属板构成的角反射器(1)，其特征在于，还包括：

天线(2)，用于接收敌方雷达信号；

云台(3)，用于承载角反射器(1)和天线(2)，调整角反射器(1)和天线(2)的方向；

步进电机(4)，用于控制云台(3)水平方向和竖直方向的旋转；

微波信号处理模块(5)，用于处理天线(2)接收到的敌方雷达信号；

单片机(6)，用于根据处理过的敌方雷达信号，通过控制云台(3)中步进电机(4)来调节天线(2)和角反射器(1)的指向；

所述角反射器(1)和天线(2)相对固定并焊接在云台(3)上，所述微波信号处理模块(5)的输入端与天线(2)的输出端相连，其输出端与单片机(6)的输入端相连，云台(3)中两个步进电机(4)的输入端与单片机(6)的输出端相连，其输出端与天线(2)和角反射器(1)相连。

2.根据权利要求1所述的跟踪系统，其特征在于：

所述微波信号处理模块(5)包括混频器(51)、功率检波器(52)和A/D转换器(53)，所述混频器(51)的输入端与天线(2)和输出端与低频本振信号相连，其输出端与功率检波器(52)的输入端相连，所述A/D转换器(53)的输入端与功率检波器(52)的输出端相连，其输出端与单片机(6)的输入端相连。

3.根据权利要求1所述的跟踪系统，其特征在于：

所述角反射器(1)的最强回波方向与天线(2)指向平行。