CN112798017A - 一种基于惯导的散射天线对准装置 - Google Patents

一种基于惯导的散射天线对准装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于惯导的散射天线对准装置，由惯导测量单元、散射基带单元、散射室外单元、定向天线，接收机，控制设备组成。采用散射定向天线发送、全向高增益天线阵列接收的方式，通过散射信道传输位置信息，可作为实现散射链路开通的一种天线初始对准手段。装置选用惯导测量单元作为北斗设备失效情况下的辅助定位手段，同时可以为散射通信设备提供定向服务。采用全向高增益环形天线阵列接收信号，可在水平360°的范围内进行快速扫描，相比传统的单天线设计，具有覆盖范围广、可靠性高的特点。通过控制设备实现选择通信对象、分析站点间相对位置、计算方位角、规划散射链路以及转发对准信息，提升了散射天线对准的智能化和自动化。

Description

一种基于惯导的散射天线对准装置
技术领域
本发明涉及一种基于惯导的散射天线对准装置，适用于散射通信领域中的天线初始对准，整套装置采用北斗和惯导相结合的方式，使用惯导测量单元作为北斗设备失效时的辅助手段完成散射天线的定位定向，采用散射定向天线发送、全向高增益天线阵列接收的方式，通过散射信道传输位置信息，可作为实现散射链路开通的一种天线初始对准手段。
背景技术
散射通信天线具有增益高、波束角窄的特点，因此散射天线的对准一直是影响散射链路开通的重要因素。目前两个通信站点间通常采用北斗设备完成天线间的初始对准，具体对准过程为：通过北斗设备确定自身的经纬度、通过北斗短报文在站点间互传位置信息、依据解算出的方向角引导散射天线完成初始对准。
在复杂的战场电磁环境下，北斗设备存在被干扰的风险，北斗不可用将导致散射设备无法获知自身位置信息，即使已知自身位置信息，亦无法将自身位置信息通过北斗短报文功能报送至对端。
发明内容
针对散射通信设备过度依靠北斗设备完成散射天线初始对准的技术短板，本发明提出了一种基于惯导的散射天线对准装置来实现北斗设备失效情况下通过散射信道完成天线初始对准。
为了达到上述要求，本发明所采用的技术方案为：
一种基于惯导的散射天线对准装置，所述散射天线对准装置分别设在发起端和响应端；发起端和响应端均包括惯导测量单元1、控制设备2、散射基带单元3、散射室外单元4、定向天线5和接收机6；
发起端：惯导测量单元1发送本端位置信息至控制设备2；散射基带单元3发送设备地址信息至控制设备2；控制设备2将本端位置信息和设备地址信息转发至散射基带单元3；散射基带单元3将接收信息进行复接、信道编码、交织和调制处理后发送至散射室外单元4；散射室外单元4将接收信息进行数字上变频、数模转换和功率放大后通过定向天线5进行水平方向大范围内的信号发送；
响应端：接收机6接收到发起端发来的射频信号后，经变频处理后解调还原为基带信号，将基带信号发送至控制设备2；控制设备2对基带信号进行解算，同时综合本端惯导测量单元1输出的位置信息，计算出两个端站间的相对位置，并接收散射基带单元3发送的设备地址信息，进行链路规划，将本端定向天线5的转动角度、本端位置信息和的设备地址信息发送至散射基带单元3；散射基带单元3将接收的信息进行业务处理后发送至散射室外单元4；散射室外单元4将业务处理后的本端位置信息和设备地址信息进行数字上变频、数模转换和功率放大，形成射频信号，并控制定向天线5指向发起端的位置，然后经过定向天线5将射频信号辐射出去；
发起端：接收机6接收到响应端发来的信号后，经变频处理解调还原为基带信号，并发送至控制设备2，控制设备2对基带信号进行解算，同时综合本端惯导测量单元1输出的位置信息，计算出两个端站间的相对位置，并经散射基带单元3和散射室外单元4引导本端定向天线5对准响应端所处位置，完成两个站点间定向天线5的对准。
发起端：接收机6接收到响应端发来的信号后，经变频处理解调还原为基带信号，并发送至控制设备2，控制设备2对基带信号进行解算，同时综合本端惯导测量单元1输出的位置信息，计算出两个端站间的相对位置，并经散射基带单元3和散射室外单元4引导本端定向天线5对准响应端所处位置，完成两个站点间定向天线5的对准。
其中，接收机6包括全向天线阵列7、天线阵列开关组件8、低噪声放大器9、变频组件10和信号处理单元11；设备工作时，通过全向天线阵列7对水平360°的范围进行覆盖，通过天线阵列开关组件8在全向天线阵列7的天线单元间进行快速扫描切换，将接收到的信号发送至低噪声放大器9；低噪声放大器9将接收信号进行放大处理后发送至变频组件10；变频组件10将放大处理后的信号进行下变频，将下变频信号时发送至信号处理单元11；信号处理单元11将下变频信号解调还原为基带信号。
其中，全向天线阵列7由多个高增益的喇叭天线组成环形天线阵列，通过天线阵列开关组件8进行天线的快速扫描，实现水平360°范围内的信号接收。
本发明相比背景技术有如下优点：
1、散射天线的初始对准不但需要两个站点间的经纬度信息，而且需要获知自身的方向信息。本发明选用惯导测量单元作为北斗设备失效情况下的辅助定位手段，同时可以为散射通信设备提供定向服务。
2、本发明装置采用全向高增益环形天线阵列接收信号，可在水平360°的范围内进行快速扫描，相比传统的单天线设计，具有覆盖范围广、可靠性高的特点。
3、本发明装置通过控制设备实现：选择通信对象、分析站点间相对位置、计算方位角、规划散射链路以及转发对准信息，提升了散射天线对准的智能化和自动化。
附图说明
附图1是本发明实施例的电原理框图。
附图2是本发明中接收机的电原理框图。
具体实施方式
参照图1，本发明基于惯导的散射天线对准装置分别设在发起端和响应端；北斗设备失效情况下，可采用本发明技术方案；发起端和响应端均包括惯导测量单元1、控制设备2、散射基带单元3、散射室外单元4、定向天线5和接收机6；
发起端：惯导测量单元1发送本端位置信息至控制设备2；散射基带单元3发送设备地址信息至控制设备2；控制设备2将本端位置信息和设备地址信息转发至散射基带单元3；散射基带单元3将接收信息进行复接、信道编码、交织和调制处理后发送至散射室外单元4；散射室外单元4将接收信息进行数字上变频、数模转换和功率放大后通过定向天线5进行水平方向大范围内的信号发送；
响应端：接收机6接收到发起端发来的射频信号后，经变频处理后解调还原为基带信号，将基带信号发送至控制设备2；控制设备2对基带信号进行解算，同时综合本端惯导测量单元1输出的位置信息，计算出两个端站间的相对位置，并接收散射基带单元3发送的设备地址信息，进行链路规划，将本端定向天线5的转动角度、本端位置信息和的设备地址信息发送至散射基带单元3；散射基带单元3将接收的信息进行业务处理后发送至散射室外单元4；散射室外单元4将业务处理后的本端位置信息和设备地址信息进行数字上变频、数模转换和功率放大，形成射频信号，并控制定向天线5指向发起端的位置，然后经过定向天线5将射频信号辐射出去；
发起端：接收机6接收到响应端发来的信号后，经变频处理解调还原为基带信号，并发送至控制设备2，控制设备2对基带信号进行解算，同时综合本端惯导测量单元1输出的位置信息，计算出两个端站间的相对位置，并经散射基带单元3和散射室外单元4引导本端定向天线5对准响应端所处位置，完成两个站点间定向天线5的对准。
参照图2，本发明接收机包括：全向天线阵列7、天线阵列开关组件8、低噪声放大器9、变频组件10、信号处理单元11和电源模块12。设备工作时，通过全向天线阵列7对水平360°的范围进行覆盖，通过天线阵列开关组件8在全向天线阵列7的天线单元间进行快速扫描切换，将接收到的散射对准信号送至低噪声放大器9进行放大处理，送至变频组件10进行下变频处理后由信号处理单元11解调还原为基带信号。电源模块12为天线阵列开关组件8、低噪声放大器9、变频组件10和信号处理单元11供电。
其中，本发明采用惯导测量单元作为北斗设备失效后的辅助定位手段，持续获取自身位置信息，可以满足散射设备对所处位置的精度需求；采用定向天线5发送，散射定型天线具有较高的增益，可以实现远距离的信号发送；通过控制设备2进行散射天线对准所涉及的链路规划、控制转发等操作，可以自主实现散射天线的初始对准，减少人工决策的介入。

Claims (3)

1.一种基于惯导的散射天线对准装置，其特征在于，所述散射天线对准装置分别设在发起端和响应端；发起端和响应端均包括惯导测量单元(1)、控制设备(2)、散射基带单元(3)、散射室外单元(4)、定向天线(5)和接收机(6)；
发起端：惯导测量单元(1)发送本端位置信息至控制设备(2)；散射基带单元(3)发送设备地址信息至控制设备(2)；控制设备(2)将本端位置信息和设备地址信息转发至散射基带单元(3)；散射基带单元(3)将接收信息进行复接、信道编码、交织和调制处理后发送至散射室外单元(4)；散射室外单元(4)将接收信息进行数字上变频、数模转换和功率放大后通过定向天线(5)进行水平方向大范围内的信号发送；
响应端：接收机(6)接收到发起端发来的射频信号后，经变频处理后解调还原为基带信号，将基带信号发送至控制设备(2)；控制设备(2)对基带信号进行解算，同时综合本端惯导测量单元(1)输出的位置信息，计算出两个端站间的相对位置，并接收散射基带单元(3)发送的设备地址信息，进行链路规划，将本端定向天线(5)的转动角度、本端位置信息和的设备地址信息发送至散射基带单元(3)；散射基带单元(3)将接收的信息进行业务处理后发送至散射室外单元(4)；散射室外单元(4)将业务处理后的本端位置信息和设备地址信息进行数字上变频、数模转换和功率放大，形成射频信号，并控制定向天线(5)指向发起端的位置，然后经过定向天线(5)将射频信号辐射出去；
发起端：接收机(6)接收到响应端发来的信号后，经变频处理解调还原为基带信号，并发送至控制设备(2)，控制设备(2)对基带信号进行解算，同时综合本端惯导测量单元(1)输出的位置信息，计算出两个端站间的相对位置，并经散射基带单元(3)和散射室外单元(4)引导本端定向天线(5)对准响应端所处位置，完成两个站点间定向天线(5)的对准。
2.根据权利要求1所述的一种基于惯导的散射天线对准装置，其特征在于，接收机(6)包括全向天线阵列(7)、天线阵列开关组件(8)、低噪声放大器(9)、变频组件(10)和信号处理单元(11)；设备工作时，通过全向天线阵列(7)对水平360°的范围进行覆盖，通过天线阵列开关组件(8)在全向天线阵列(7)的天线单元间进行快速扫描切换，将接收到的信号发送至低噪声放大器(9)；低噪声放大器(9)将接收信号进行放大处理后发送至变频组件(10)；变频组件(10)将放大处理后的信号进行下变频，将下变频信号时发送至信号处理单元(11)；信号处理单元(11)将下变频信号解调还原为基带信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于惯导的散射天线对准装置，其特征在于，全向天线阵列(7)由多个高增益的喇叭天线组成环形天线阵列，通过天线阵列开关组件(8)进行天线的快速扫描，实现水平360°范围内的信号接收。
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