CN111595291A - 一种光电经纬仪s频段遥测引导跟踪系统及方法 - Google Patents

一种光电经纬仪s频段遥测引导跟踪系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统及方法，该系统包括引导跟踪天线、遥测引导跟踪接收机、光电经纬仪和授时分系，引导跟踪天线用于接收目标的遥测信号，并发送至遥测引导跟踪接收机；遥测引导跟踪接收机用于根据遥测信号，计算目标与遥测波束电轴的角度偏差信息，并发送至光电经纬仪进行引导；光电经纬仪的光学设备视轴与遥测波束电轴同轴，用于响应引导，根据角度偏差信息进行角度修正，以便跟踪目标；授时分系统用于对光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行精确授时。本发明可充分利用遥测跟踪波束角宽、作用距离远、易于区分目标以及受天气影响小的特点，有效提高光电经纬仪的测量能力。

Description

一种光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统及方法
技术领域
本发明涉及红外光学跟踪技术领域，尤其涉及一种光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统及方法。
背景技术
红外光电经纬仪广泛应用于例如飞机、卫星等高速运动目标跟踪测量领域。但因光电经纬仪的口径大、视场角小(一般小于1°)，其自身捕获目标的能力不足，在跟踪测量过程中，飞行环境复杂、合作目标缺乏、跟踪视场狭窄等原因很容易导致光电经纬仪丢失跟踪目标，难以实现稳定、连续地跟踪目标。
因此，针对以上不足，需要提供一种通过外部信息对光电经纬仪进行引导，以提高跟踪能力的技术方案。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决现有技术中光电经纬仪捕获目标难、区分目标难、连续跟踪难的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统，包括：引导跟踪天线、遥测引导跟踪接收机、光电经纬仪和授时分系统；
所述引导跟踪天线与所述遥测引导跟踪接收机信号连接，用于接收目标的遥测信号，并发送至所述遥测引导跟踪接收机；所述遥测引导跟踪接收机与所述光电经纬仪信号连接，用于根据所述遥测信号，计算目标与遥测波束电轴的角度偏差信息，并发送至所述光电经纬仪进行引导；所述光电经纬仪的光学设备视轴与所述遥测波束电轴同轴，用于响应引导，根据所述角度偏差信息进行角度修正，以便跟踪目标；所述授时分系统与所述引导跟踪天线、遥测引导跟踪接收机、光电经纬仪信号连接，用于对所述光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行精确授时。
优选地，所述授时分系统采用BD2/GPS授时分系统。
优选地，还包括标校分系统，所述标校分系统包括标记信标源，用于对所述光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行标校，使得所述光电经纬仪的所述光学设备视轴与所述遥测引导跟踪接收机的所述遥测波束电轴同轴。
优选地，所述遥测引导跟踪接收机用于根据所述遥测信号的频点区分不同目标，并根据所述遥测信号的强度值计算目标与遥测波束电轴的角度偏差信息。
优选地，所述遥测引导跟踪接收机包括接收信道、EMI滤波电源和数字处理板，所述接收信道用于接收所述遥测信号并发送至所述数字处理板，所述数字处理板用于将遥测信号的强度值转为对光电经纬仪所在位置的方位角、俯仰角，所述EMI滤波电源用于对所述接收信道接收到的遥测信号进行滤波。
本发明还提供了一种光电经纬仪S频段遥测引导跟踪方法，采用如上述任一项所述的光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统实现，具体包括如下步骤：
S1、将引导跟踪天线设于光电经纬仪所在的光学设备转台，调整所述引导跟踪天线的主轴与所述光电经纬仪的光学镜头的主轴同轴，并根据跟踪目标设置接收的遥测信号的频点；
S2、通过授时分系统对所述光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行精确授时；
S3、所述引导跟踪天线接收目标的遥测信号，并向所述遥测引导跟踪接收机发送，所述遥测引导跟踪接收机处理所述遥测信号，计算目标与遥测波束电轴的角度偏差信息，并将所述角度偏差信息发送至所述光电经纬仪，引导所述光电经纬仪进行角度修正；
S4、通过所述光电经纬仪跟踪目标。
优选地，所述步骤S2中，所述授时分系统基于BD2/GPS双模导航进行精确授时。
优选地，所述步骤S1中，调整所述引导跟踪天线与所述光电经纬仪的光学镜头同轴时，通过标记信标源进行标校。
优选地，所述步骤S3中，所述遥测引导跟踪接收机处理所述遥测信号时，根据所述遥测信号的频点区分不同目标，根据所述遥测信号的强度值计算目标与遥测波束电轴的角度偏差信息。
优选地，所述步骤S3中，所述角度偏差信息包括方位角偏差ΔA、俯仰角偏差ΔE。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统及方法，本发明通过S频段遥测技术引导光电经纬仪对目标进行跟踪，可以充分利用遥测跟踪波束角宽、作用距离远、易于区分目标，以及受天气影响小的优势，为光电经纬仪增加了一个相对稳定可靠的引导源，搜索范围可扩大到光电经纬仪自身光学视场的十倍以上，大大降低丢失目标的风险，有效提高跟踪系统在复杂条件下的跟踪测量能力。
附图说明
图1是本发明实施例一中光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统的系统框图；
图2是本发明实施例二中光电经纬仪S频段遥测引导跟踪方法的步骤示意图。
图中：100：遥测引导跟踪接收机；200：引导跟踪天线；300：授时分系统；400：标校分系统；500：光电经纬仪。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的一种光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统，包括引导跟踪天线200、遥测引导跟踪接收机100、光电经纬仪500和授时分系统300，其中：
引导跟踪天线200与遥测引导跟踪接收机100信号连接，用于接收目标的遥测信号，并发送至遥测引导跟踪接收机100。引导跟踪天线200为被动接收遥测信号天线，本身不发散信号，只接收来自目标的遥测信号。
遥测引导跟踪接收机100与光电经纬仪500信号连接，用于根据自引导跟踪天线200接收到的遥测信号，计算目标与遥测波束电轴(即引导跟踪天线200的主轴)的角度偏差信息，并发送至光电经纬仪500进行引导。光电经纬仪500的光学设备视轴(即光学镜头的主轴)与遥测波束电轴同轴，光电经纬仪500用于响应引导，根据自遥测引导跟踪接收机100接收到的角度偏差信息进行角度修正，以便跟踪目标。授时分系统300与引导跟踪天线200、遥测引导跟踪接收机100、光电经纬仪500信号连接，用于对光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行精确授时，确保进行引导的S频段遥测信号与光电经纬仪500自身的探测信号保持时空一致性。
本发明提供的光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统采用S频段遥测技术引导光电经纬仪500对目标进行跟踪测量，可在更大的波束角范围内对指定频点的遥测信号进行接收、捕获、跟踪、测量并输出目标在遥测波束内的角度偏差信息(即目标所在方位相对于遥测波束电轴的偏差程度)，引导光电经纬仪500指向目标，将目标纳入光电经纬仪500自身的光学视场内，从而为光电经纬仪500增加一个相对稳定可靠的引导源，可以充分利用遥测跟踪波束角宽、作用距离远、易于区分目标以及受天气影响小的优势，解决现有技术中光电经纬仪500捕获目标难、区分目标难、连续跟踪难的问题。
为确保光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统的时空一致性，授时分系统300优选采用BD2/GPS授时分系统，基于BD2/GPS双模导航，对光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行精确授时。
优选地，该光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统还包括标校分系统400，标校分系统400包括标记信标源，用于对光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行标校，使得光电经纬仪500的光学设备视轴与遥测引导跟踪接收机100的遥测波束电轴同轴。为提高测量性能，光电经纬仪500的光学设备视轴与遥测引导跟踪接收机100的遥测波束电轴应尽量对准，通过标校分系统400能够消除因安装等因素引起的测量误差。在使用该光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统前、使用一段时间后，以及光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统受到震动等因素影响，应利用标校分系统400，对光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行标校，消除测量误差。
优选地，遥测引导跟踪接收机100用于根据遥测信号的频点区分不同目标。由于不同目标对应的遥测信号的频点不同，通过跟踪指定的频点，可以有效帮助区分不同的跟踪目标。进一步地，遥测引导跟踪接收机100还用于根据遥测信号的强度值计算目标与遥测波束电轴的角度偏差信息。
优选地，遥测引导跟踪接收机100包括接收信道、EMI滤波电源和数字处理板，其中，接收信道用于接收遥测信号并发送至数字处理板。数字处理板用于将遥测信号的强度值转为对光电经纬仪500所在位置的方位角、俯仰角(通过标校，可在数字处理板中预存光电经纬仪500的光学设备视轴的位置信息，例如光电经纬仪500的中心角度值)。EMI滤波电源用于对接收信道接收到的遥测信号进行滤波，滤除环境中的各种非真实信号的电磁波(即各种杂波)。使用时，遥测信号经过引导跟踪天线200接收后，通过接收信道下传至遥测引导跟踪接收机100中的EMI滤波电源，对遥测信号中的杂波进行滤除后，将所需频段的信号传至数字处理板转换为相应角度值，和预存的光电经纬仪500的中心角度值对比，得出角度偏差信息(相对于光电经纬仪500的方位角、俯仰角)，将角偏差信息传至光电经纬仪500的伺服电机，进而对光电经纬仪500的角度进行修正。
在一个优选的实施方式中，如图1所示，引导跟踪天线200包括第一圆极化网络、第二圆极化网络、第三圆极化网络和第四圆极化网络，遥测引导跟踪接收机100包括四个接收信道：第一接收信道、第二接收信道、第三接收信道、第四接收信道。第一圆极化网络、第二圆极化网络、第三圆极化网络和第四圆极化网络与第一接收信道、第二接收信道、第三接收信道、第四接收信道对应信号连接，第一圆极化网络向第一接收信道发送S波段左方位角SAL，第二圆极化网络向第二接收信道发送S波段右方位角SAR，第三圆极化网络向第三接收信道发送S波段上俯仰角SEU，第四圆极化网络向第四接收信道发送S波段下俯仰角SED，第一接收信道向数字处理板发送第一路SAL基带复信号信号a1+b1j，第二接收信道向数字处理板发送第二路SAR基带复信号a2+b2j，第三接收信道向数字处理板发送第三路SEU基带复信号a3+b3j，第四接收信道向数字处理板发送第四路SED基带复信号a4+b4j，数字处理板接收授时分系统300输出的系统时间T，向光电经纬仪500输出系统时间T和角度偏差信息(方位角偏差ΔA、俯仰角偏差ΔE)。
实施例二
如图2所示，本实施例二提供了一种光电经纬仪S频段遥测引导跟踪方法，采用如上述任一实施方式所述的光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统实现，具体包括如下步骤：
S1、将引导跟踪天线200设于光电经纬仪500所在的光学设备转台，调整引导跟踪天线200的主轴与光电经纬仪500的光学镜头的主轴同轴，并根据跟踪目标设置接收的遥测信号的频点。
S2、通过授时分系统300对光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行精确授时。
通过授时分系统300，可确保光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统的时空一致性。
S3、引导跟踪天线200接收目标的遥测信号，并向遥测引导跟踪接收机100发送，遥测引导跟踪接收机100处理遥测信号，计算目标与遥测波束电轴的角度偏差信息，并将所述角度偏差信息发送至光电经纬仪500，引导光电经纬仪500进行角度修正。
光电经纬仪500响应S频段遥测技术的引导，将目标纳入自身的自身的光学视场内。
S4、通过光电经纬仪500跟踪目标。
优选地，步骤S1中，调整引导跟踪天线200与光电经纬仪500的光学镜头同轴时，通过标记信标源进行标校。具体如何标校可参考现有技术，在此不再进一步赘述。
优选地，步骤S2中，授时分系统300基于BD2/GPS双模导航对光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行精确授时。
优选地，步骤S3中，遥测引导跟踪接收机100处理遥测信号时，根据遥测信号的频点区分不同目标，根据遥测信号的强度值计算目标与遥测波束电轴的角度偏差信息。
优选地，步骤S3中，遥测引导跟踪接收机100计算并发送至光电经纬仪500角度偏差信息包括方位角偏差ΔA、俯仰角偏差ΔE。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统，其特征在于，包括：引导跟踪天线、遥测引导跟踪接收机、光电经纬仪和授时分系统；
所述引导跟踪天线与所述遥测引导跟踪接收机信号连接，用于接收目标的遥测信号，并发送至所述遥测引导跟踪接收机；所述遥测引导跟踪接收机与所述光电经纬仪信号连接，用于根据所述遥测信号，计算目标与遥测波束电轴的角度偏差信息，并发送至所述光电经纬仪进行引导；所述光电经纬仪的光学设备视轴与所述遥测波束电轴同轴，用于响应引导，根据所述角度偏差信息进行角度修正，以便跟踪目标；所述授时分系统与所述引导跟踪天线、遥测引导跟踪接收机、光电经纬仪信号连接，用于对所述光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行精确授时。
2.根据权利要求1所述的光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统，其特征在于：所述授时分系统采用BD2/GPS授时分系统。
3.根据权利要求1所述的光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统，其特征在于：还包括标校分系统，所述标校分系统包括标记信标源，用于对所述光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行标校，使得所述光电经纬仪的所述光学设备视轴与所述遥测引导跟踪接收机的所述遥测波束电轴同轴。
4.根据权利要求1所述的光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统，其特征在于：所述遥测引导跟踪接收机用于根据所述遥测信号的频点区分不同目标，并根据所述遥测信号的强度值计算目标与遥测波束电轴的角度偏差信息。
5.根据权利要求4所述的光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统，其特征在于：所述遥测引导跟踪接收机包括接收信道、EMI滤波电源和数字处理板，所述接收信道用于接收所述遥测信号并发送至所述数字处理板，所述数字处理板用于将遥测信号的强度值转为对光电经纬仪所在位置的方位角、俯仰角，所述EMI滤波电源用于对所述接收信道接收到的遥测信号进行滤波。
6.一种光电经纬仪S频段遥测引导跟踪方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统实现，具体包括如下步骤：
S1、将引导跟踪天线设于光电经纬仪所在的光学设备转台，调整所述引导跟踪天线的主轴与所述光电经纬仪的光学镜头的主轴同轴，并根据跟踪目标设置接收的遥测信号的频点；
S2、通过授时分系统对所述光电经纬仪S频段遥测引导跟踪系统进行精确授时；
S3、所述引导跟踪天线接收目标的遥测信号，并向所述遥测引导跟踪接收机发送，所述遥测引导跟踪接收机处理所述遥测信号，计算目标与遥测波束电轴的角度偏差信息，并将所述角度偏差信息发送至所述光电经纬仪，引导所述光电经纬仪进行角度修正；
S4、通过所述光电经纬仪跟踪目标。
7.根据权利要求6所述的光电经纬仪S频段遥测引导跟踪方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述授时分系统基于BD2/GPS双模导航进行精确授时。
8.根据权利要求6所述的光电经纬仪S频段遥测引导跟踪方法，其特征在于：所述步骤S1中，调整所述引导跟踪天线与所述光电经纬仪的光学镜头同轴时，通过标记信标源进行标校。
9.根据权利要求6所述的光电经纬仪S频段遥测引导跟踪方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述遥测引导跟踪接收机处理所述遥测信号时，根据所述遥测信号的频点区分不同目标，根据所述遥测信号的强度值计算目标与遥测波束电轴的角度偏差信息。
10.根据权利要求6所述的光电经纬仪S频段遥测引导跟踪方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述角度偏差信息包括方位角偏差ΔA、俯仰角偏差ΔE。
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