CN113639587B - 一种测量捷联被动反辐射导引头输出延时的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种测量捷联被动反辐射导引头输出延时的方法，对于捷联被动反辐射制导来说，需要基于弹体姿态解算得到惯性坐标系下的视线角，故在工程上需要对导引头输出信号与导航姿态角在时间上进行对齐，导引头输出延时的精确性则在很大程度上影响制导品质。本发明基于简易的测试平台，针对被动反辐射导引头在不同工作状态下输出不同标志位的特性，利用示波器测量目标雷达发射电磁信号到导引头输出锁定标志位之间的时间差精确得到导引头输出延时，基于精确的输出延时可以获得高品质制导，提高制导精度。

Description

一种测量捷联被动反辐射导引头输出延时的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种测量捷联被动反辐射导引头输出延时的方法及系统，属于捷联被动反辐射制导技术领域。
背景技术
捷联被动反辐射导引头输出延时定义为导引头接收到电磁信号至其处理后输出信息之间的时间差，其主要取决于信道传输时间、接收分机对信号的处理时间以及信号处理系统对信号进行分选、识别等工作时间，将结果上传至弹载计算机时间等。由于每次信号处理存在一定偏差，故延迟时间也是一个区间。
对于捷联式导引头的制导系统而言，需要确定导引头的输出延迟时间，其原因为：导引头输出为导引头坐标系下的高低角和方位角，而用于制导律则是惯性坐标系的高低角和方位角，其需要基于导弹姿态解耦计算得到，故在工程上需要对导引头输出信号与导航姿态角在时间上进行对齐，如果两者在时间上相差较大，其基于弹体解耦计算得到的惯性坐标系高低角和方位角带有偏差量，其偏差量导致制导指令偏差，引起导弹姿态额外变化，此额外姿态变化导致解算得到的惯性坐标系下高低角和方位角偏差量进一步扩大。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种测量捷联被动反辐射导引头输出延时的方法及系统，针对被动反辐射导引头在不同工作状态下输出不同状态位的特性，在锁定电磁信号时输出锁定标志位，电磁信号丢失时输出丢失标志位，采用基于开关调制信号，利用数字示波器可以精确测量得到被动反辐射导引头输出延时。
本发明的技术解决方案是：
一种测量捷联被动反辐射导引头输出延时的方法，步骤如下：
(1)搭建输出延时测试系统；
(2)将示波器第一通道探头接入SPST开关信号，示波器第二通道探头接入导引头输出的RS422信号；
(3)设置信号源；
(4)设置信号发生器；
(5)驱动SPST开关；
(6)设备上电，导引头上电自检，给导引头装订雷达库，驱动导引头处于搜索状态；
(7)将调制信号上升沿作为示波器触发源；
(8)操作信号源发射电磁信号；
(9)通过示波器查看实时运行情况，并记录示波器的瞬时波形；
(10)调试示波器第一通道，将示波器时间轴与调制信号前沿对齐；
(11)调试示波器第二通道，利用数字示波器的串口协议解码功能，在第二通道内查看RS422信号，查找导引头输出帧的状态位由丢失电磁信号标志位0xC3变至锁定电磁信号标志位0xB3的第一帧RS422数据；
(12)测量调制信号上升沿与第一帧状态位为0xB3的帧头之间的时间，即为导引头输出延时。
进一步的，输出延时测试系统包括信号源、信号发生器、示波器、SPST开关、发射天线、导引头和电源；
电源为导引头供电，示波器的第二通道通过RS422总线连接导引头，示波器的第一通道连接SPST开关的输出端，信号源连接到SPST开关的输入端，且信号源提供发射信号，信号发生器也连接SPST开关的输入端，信号发生器提供调制信号；SPST开关的输出端连接发射天线；发射天线与导引头之间的距离满足电磁远场条件。
进一步的，所述电磁远场条件具体是指：
以场源为中心，半径
Figure BDA0003127361920000021
的空间范围为远区场，其中λ为波长，D为天线直径，发射天线与导引头之间的最小距离为r。
进一步的，设置信号源具体为：设置信号源提供的发射信号为点频脉冲信号，载频为10GHz，脉宽为10us，重复周期为100us，设置信号源的发射功率使得导引头收到电磁信号位于导引头的灵敏度之内。
进一步的，设置信号发生器具体为：输出周期为1000ms，占空比80％的调制信号。
进一步的，输出帧状态位0xC3定义为：丢失电磁信号；输出帧状态位0xB3定义为：锁定电磁信号。
进一步的，本发明还提出一种测量捷联被动反辐射导引头输出延时的系统，包括：
延时测试系统搭建模块：搭建输出延时测试系统，该系统包括信号源、信号发生器、示波器、SPST开关、发射天线、导引头和电源；
电源为导引头供电，示波器的第二通道通过RS422总线连接导引头，示波器的第一通道连接SPST开关的输出端，信号源连接到SPST开关的输入端，且信号源提供发射信号，信号发生器也连接SPST开关的输入端，信号发生器提供调制信号；SPST开关的输出端连接发射天线；发射天线与导引头之间的距离满足电磁远场条件；
设备设置模块：将示波器第一通道探头接入SPST开关信号，示波器第二通道探头接入导引头输出的RS422信号；设置信号源；设置信号发生器；驱动SPST开关；设备上电，导引头上电自检，给导引头装订雷达库，驱动导引头处于搜索状态；将调制信号上升沿作为示波器触发源；
调试模块：操作信号源发射电磁信号；通过示波器查看实时运行情况；调试示波器第一通道，将示波器时间轴与调制信号前沿对齐；调试示波器第二通道，利用数字示波器的串口协议解码功能，在第二通道内查看RS422信号，查找导引头输出帧的状态位由丢失电磁信号标志位0xC3变至锁定电磁信号标志位0xB3的第一帧RS422数据；
导引头输出延时确定模块：测量调制信号上升沿与第一帧状态位为0xB3的帧头之间的时间，即为导引头输出延时。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明针对被动反辐射导引头在不同工作状态下输出不同状态位的特性，采用基于开关调制信号，利用数字示波器可以精确测量得到被动反辐射导引头输出延时。
(2)本发明针对导引头在不同工作状态下输出不同的标志位的特性，利用常见的测试设备搭建一个简易的测量平台，易于工程上实现；本发明测试方法简便，物理意义明确，便于理解；
(3)本发明测量导引头输出延迟可达到很高的精度，优于0.1ms，满足制导要求。
附图说明
图1为输出延时测试系统示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
对于捷联被动反辐射制导来说，需要基于弹体姿态解算得到惯性坐标系下的视线角，导引头输出延时的精确性在很大程度上影响制导品质，故在工程上需要对导引头输出信号与导航姿态角在时间上进行对齐。本发明针对被动反辐射导引头在不同工作状态下输出不同状态位的特性，在锁定电磁信号时输出锁定标志位，电磁信号丢失时输出丢失标志位，采用基于开关调制信号，利用数字示波器可以精确测量得到被动反辐射导引头输出延时。
针对导引头在不同工作状态下输出不同的标志位的特性，利用常见的测试设备搭建一个简易的测量平台，利用数字示波器两路测试通道分别接入发射电磁信号与导引头输出串口信号(包含锁定电磁信号和丢失电磁信号等标志位)，在时间上测量两者之间的时间差，精确获取导引头输出延时。
本发明具体实施如下步骤：
(1)将参试的设备按图1布置，搭建输出延时测试系统。
该输出延时测试系统包括信号源、信号发生器、示波器、SPST开关、发射天线、导引头和电源；
电源为导引头供电，示波器的第二通道通过RS422总线连接导引头，示波器的第一通道连接SPST开关的输出端，信号源连接到SPST开关的输入端，且信号源提供发射信号，信号发生器也连接SPST开关的输入端，信号发生器提供调制信号；SPST开关的输出端连接发射天线；其中，发射天线与导引头之间的距离满足电磁远场条件。
具体的，电磁远场条件具体是指：
以场源为中心，半径
Figure BDA0003127361920000051
的空间范围为远区场，其中λ为波长，D为天线直径，发射天线与导引头之间的最小距离为r。
(2)将示波器第一通道探头接入SPST开关信号，示波器第二通道探头接入导引头输出的RS422信号；SPST开关是指单刀单掷开关。
(3)设置信号源。
设置发射信号为点频脉冲信号，载频为10GHz，脉宽为10us，重复周期为100us，设置信号源的发射功率使得导引头收到电磁信号位于导引头的灵敏度之内；
(4)设置信号发生器。
输出周期为1000ms，占空比80％的调制信号；
(5)驱动SPST开关；
(6)给各种设备上电，导引头上电自检，利用任务机给导引头装订雷达库，驱动导引头处于搜索状态；
(7)调制信号上升沿作为示波器触发源；
(8)操作信号源发射电磁信号；
(9)点击示波器“run”键，查看实时运行情况；
(10)点击示波器“stop”键，抓拍示波器屏幕，记录示波器的瞬时波形；
(11)调试示波器第一通道，将示波器时间轴与调制信号前沿对齐；
(12)调试示波器第二通道，利用数字示波器的串口协议解码功能，在第二通道内查看RS422信号，查找导引头输出帧的状态位由0xC3(丢失电磁信号标志位)变至0xB3(锁定电磁信号标志位)第一帧RS422数据；
(13)测量调制信号上升沿与第一帧状态位为0xB3的帧头之间的时间，即为输出延时。
进一步的，本发明还提出一种测量捷联被动反辐射导引头输出延时的系统，包括：
延时测试系统搭建模块：搭建输出延时测试系统，该系统包括信号源、信号发生器、示波器、SPST开关、发射天线、导引头和电源；
电源为导引头供电，示波器的第二通道通过RS422总线连接导引头，示波器的第一通道连接SPST开关的输出端，信号源连接到SPST开关的输入端，且信号源提供发射信号，信号发生器也连接SPST开关的输入端，信号发生器提供调制信号；SPST开关的输出端连接发射天线；发射天线与导引头之间的距离满足电磁远场条件；
设备设置模块：将示波器第一通道探头接入SPST开关信号，示波器第二通道探头接入导引头输出的RS422信号；设置信号源；设置信号发生器；驱动SPST开关；设备上电，导引头上电自检，给导引头装订雷达库，驱动导引头处于搜索状态；将调制信号上升沿作为示波器触发源；
调试模块：操作信号源发射电磁信号；通过示波器查看实时运行情况；调试示波器第一通道，将示波器时间轴与调制信号前沿对齐；调试示波器第二通道，利用数字示波器的串口协议解码功能，在第二通道内查看RS422信号，查找导引头输出帧的状态位由丢失电磁信号标志位0xC3变至锁定电磁信号标志位0xB3的第一帧RS422数据；
导引头输出延时确定模块：测量调制信号上升沿与第一帧状态位为0xB3的帧头之间的时间，即为导引头输出延时。
本发明基于简易的测试平台，针对被动反辐射导引头在不同工作状态下输出不同标志位的特性，利用示波器测量目标雷达发射电磁信号到导引头输出锁定标志位之间的时间差精确得到导引头输出延时；针对被动反辐射导引头在不同工作状态下输出不同标志位的特性，即可判断是否锁定电磁信号；基于精确的输出延时可以获得高品质制导，提高制导精度。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域的公知技术。

Claims (6)

1.一种测量捷联被动反辐射导引头输出延时的方法，其特征在于步骤如下：
(1)搭建输出延时测试系统；
(2)将示波器第一通道探头接入SPST开关信号，示波器第二通道探头接入导引头输出的RS422信号；
(3)设置信号源；
(4)设置信号发生器；
(5)驱动SPST开关；
(6)设备上电，导引头上电自检，给导引头装订雷达库，驱动导引头处于搜索状态；
(7)将调制信号上升沿作为示波器触发源；
(8)操作信号源发射电磁信号；
(9)通过示波器查看实时运行情况；
(10)调试示波器第一通道，将示波器时间轴与调制信号前沿对齐；
(11)调试示波器第二通道，利用数字示波器的串口协议解码功能，在第二通道内查看RS422信号，查找导引头输出帧的状态位由丢失电磁信号标志位0xC3变至锁定电磁信号标志位0xB3的第一帧RS422数据；
(12)测量调制信号上升沿与第一帧状态位为0xB3的帧头之间的时间，即为导引头输出延时；
输出延时测试系统包括信号源、信号发生器、示波器、SPST开关、发射天线、导引头和电源；
电源为导引头供电，示波器的第二通道通过RS422总线连接导引头，示波器的第一通道连接SPST开关的输出端，信号源连接到SPST开关的输入端，且信号源提供发射信号，信号发生器也连接SPST开关的输入端，信号发生器提供调制信号；SPST开关的输出端连接发射天线；发射天线与导引头之间的距离满足电磁远场条件；
所述电磁远场条件具体是指：
以场源为中心，半径
Figure FDA0004060141030000021
的空间范围为远区场，其中λ为波长，D为天线直径，发射天线与导引头之间的最小距离为r；
输出帧状态位0xC3定义为：丢失电磁信号；输出帧状态位0xB3定义为：锁定电磁信号。
2.根据权利要求1所述的一种测量捷联被动反辐射导引头输出延时的方法，其特征在于：设置信号源具体为：设置信号源提供的发射信号为点频脉冲信号，载频为10GHz，脉宽为10us，重复周期为100us，设置信号源的发射功率使得导引头收到电磁信号位于导引头的灵敏度之内。
3.根据权利要求1所述的一种测量捷联被动反辐射导引头输出延时的方法，其特征在于：设置信号发生器具体为：输出周期为1000ms，占空比80％的调制信号。
4.一种根据权利要求1所述的测量捷联被动反辐射导引头输出延时的方法实现的测量捷联被动反辐射导引头输出延时的系统，其特征在于包括：
延时测试系统搭建模块：搭建输出延时测试系统，该系统包括信号源、信号发生器、示波器、SPST开关、发射天线、导引头和电源；
电源为导引头供电，示波器的第二通道通过RS422总线连接导引头，示波器的第一通道连接SPST开关的输出端，信号源连接到SPST开关的输入端，且信号源提供发射信号，信号发生器也连接SPST开关的输入端，信号发生器提供调制信号；SPST开关的输出端连接发射天线；发射天线与导引头之间的距离满足电磁远场条件；
设备设置模块：将示波器第一通道探头接入SPST开关信号，示波器第二通道探头接入导引头输出的RS422信号；设置信号源；设置信号发生器；驱动SPST开关；设备上电，导引头上电自检，给导引头装订雷达库，驱动导引头处于搜索状态；将调制信号上升沿作为示波器触发源；
调试模块：操作信号源发射电磁信号；通过示波器查看实时运行情况；调试示波器第一通道，将示波器时间轴与调制信号前沿对齐；调试示波器第二通道，利用数字示波器的串口协议解码功能，在第二通道内查看Rs422信号，查找导引头输出帧的状态位由丢失电磁信号标志位0xC3变至锁定电磁信号标志位0xB3的第一帧RS422数据；
导引头输出延时确定模块：测量调制信号上升沿与第一帧状态位为0xB3的帧头之间的时间，即为导引头输出延时；
所述电磁远场条件具体是指：
以场源为中心，半径
Figure FDA0004060141030000031
的空间范围为远区场，其中λ为波长，D为天线直径，发射天线与导引头之间的最小距离为r。
5.根据权利要求4所述的测量捷联被动反辐射导引头输出延时的系统，其特征在于：设置信号源具体为：设置信号源提供的发射信号为点频脉冲信号，载频为10GHz，脉宽为10us，重复周期为100us，设置信号源的发射功率使得导引头收到电磁信号位于导引头的灵敏度之内。
6.根据权利要求4所述的测量捷联被动反辐射导引头输出延时的系统，其特征在于：设置信号发生器具体为：输出周期为1000ms，占空比80％的调制信号；输出帧状态位0xC3定义为：丢失电磁信号；输出帧状态位0xB3定义为：锁定电磁信号。
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