CN113778136A - 一种目标回波数据采集系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种目标回波数据采集系统及方法，系统包括：飞行平台分系统、目标回波数据采集器、无人机远程控制分系统及无线电信标；无线电信标获取被测目标的位置坐标，将被测目标的位置坐标发送给所述无人机远程控制分系统；所述无人机远程控制分系统，将所述被测目标的位置坐标发送给所述飞行平台分系统；所述飞行平台分系统，根据被测目标的位置坐标控制所述目标回波数据采集器对准所述被测目标。与相关技术相比，本发明具有采集数据准确、适用范围广、使用方便的优点。
Description
技术领域
本文涉及雷达外场测量技术，尤指一种目标回波数据采集系统及方法。
背景技术
目标回波数据采集系统是雷达散射截面积的测量系统。该系统能够生产不同频段、不同极化的电磁信号照射目标，并采集目标发射的回波信号，以实现对目标的雷达散射截面积进行测量。根据雷达散射截面积的定义，目标回波数据采集系统能够产生不同频率、不同极化的照射信号，采集、存储目标回波信号，并具备对目标进行不同俯仰角的360°环扫能力。
当前的目标回波数据采集系统适用于静态目标的雷达散射截面积的测量。在实际工作中，很多情况下需要测量舰船和大型车辆等目标在外场环境下的雷达散射截面积。由于受到环境的影响，这些目标经常处于动态位置变化的状态，例如水面舰船受到洋流影响在测量过程中存在漂移，不利于准确测量目标的雷达散射截面积。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了以下方案。
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供了一种目标回波数据采集系统，包括：
飞行平台分系统、目标回波数据采集器、无人机远程控制分系统及无线电信标；
所述无线电信标，设置为获取被测目标的位置坐标，将被测目标的位置坐标发送给所述无人机远程控制分系统；
所述无人机远程控制分系统，设置为将所述被测目标的位置坐标发送给所述飞行平台分系统；
所述飞行平台分系统，设置为根据被测目标的位置坐标控制所述目标回波数据采集器对准所述被测目标。
在一种示例性实例中，所述无线电信标包括：
GPS定位模块和串行通信模块；
所述GPS定位模块，设置为获得所述被测目标的位置坐标；
所述串行通信模块，设置为将所述被测目标的位置坐标发送给所述无人机远程控制分系统。
在一种示例性实例中，所述无人机远程控制分系统包括：
控制基站和无线通信设备；
所述控制基站，设置为根据所述被测目标的位置坐标，配置飞行参数和目标回波数据采集器的工作参数；
所述无线通信设备，设置为接收来自无线电信标的被测目标的位置坐标，并将所述被测目标的位置坐标、所述飞行参数和所述目标回波数据采集器的工作参数发送给所述飞行平台分系统。
在一种示例性实例中，所述飞行平台分系统包括：
无人机和配置在所述无人机上的伺服单元、机载控制单元及机载无线数据传输单元；
所述机载无线数据传输单元，设置为接收来自所述无人机远程控制分系统的被测目标的位置坐标、所述飞行参数和所述目标回波数据采集器的工作参数；
所述无人机，设置为根据所述飞行参数相对于被测目标飞行；
所述机载控制单元，设置为根据所述被测目标的位置坐标，利用所述伺服单元控制所述目标回波数据采集器对准所述被测目标。
另一方面，本发明实施例还提供一种目标回波数据采集方法，包括：
无人机远程控制分系统接收来自无线电信标的被测目标的位置坐标；
将所述被测目标的位置坐标发送给飞行平台分系统，以使飞行平台分系统根据被测目标的位置坐标控制所述目标回波数据采集器对准所述被测目标。
在一种示例性实例中，所述目标回波数据采集方法还包括：
无人机远程控制分系统根据所述被测目标的位置坐标，配置飞行参数和目标回波数据采集器的工作参数；
将所述飞行参数和所述目标回波数据采集器的工作参数发送给飞行平台分系统，以使所述飞行平台分系统根据所述飞行参数控制无人机，并使所述目标回波数据采集器按照所述工作参数工作。
另一方面，本发明实施例还提供一种目标回波数据采集方法，包括：
飞行平台分系统接收来自无人机远程控制分系统的被测目标的位置坐标；
所述飞行平台分系统根据所述被测目标的位置坐标，控制目标回波数据采集器对准所述被测目标。
在一种示例性实例中，所述目标回波数据采集方法还包括：
所述飞行平台分系统还接收来自无人机远程控制分系统配置的飞行参数；
根据所述飞行参数，控制无人机飞行至相对于被测目标的预设位置处悬停；
根据所述预设位置和所述被测目标的位置坐标，控制目标回波数据采集器对准所述被测目标；
控制所述无人机环绕所述被测目标飞行，进行所述被测目标的回波数据采集。
在一种示例性实例中，所述目标回波数据采集方法还包括：
所述飞行平台分系统还接收来自无人机远程控制分系统配置的目标回波数据采集器的工作参数；
根据所述目标回波数据采集器的工作参数，控制目标回波数据采集器以指定频点工作，并控制目标回波数据采集器增大照射被测目标的俯仰角度至一预设角度，进行所述被测目标的回波数据采集。
在一种示例性实例中，所述目标回波数据采集方法还包括：
所述飞行平台分系统根据所述目标回波数据采集器的工作参数，调整目标回波数据采集器的工作频点，进行所述被测目标的回波数据采集。
上述目标回波数据采集系统及方法，无线电信标获取被测目标的位置坐标，将被测目标的位置坐标发送给所述无人机远程控制分系统；所述无人机远程控制分系统，将所述被测目标的位置坐标发送给所述飞行平台分系统；所述飞行平台分系统，根据被测目标的位置坐标控制所述目标回波数据采集器对准所述被测目标。与相关技术相比，本发明具有采集数据准确、适用范围广、使用方便的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是本发明实施例目标回波数据采集系统示意图；
图2是本发明实施例目标回波数据采集系统各组成部分连接关系示意图；
图3是本发明实施例目标回波数据采集器示意图；
图4是本发明实施例无人机远程控制分系统和无线电信标示意图。
具体实施方式
本发明描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本发明所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本发明包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本发明已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本发明中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本发明实施例的精神和范围内。
本发明实施例提供了一种目标回波数据采集系统，如图1和图2所示，包括：
飞行平台分系统、目标回波数据采集器、无人机远程控制分系统及无线电信标；
所述无线电信标，设置为获取被测目标的位置坐标，将被测目标的位置坐标发送给所述无人机远程控制分系统；
所述无人机远程控制分系统，设置为将所述被测目标的位置坐标发送给所述飞行平台分系统；
所述飞行平台分系统，设置为根据被测目标的位置坐标控制所述目标回波数据采集器对准所述被测目标。
在一种示例性实例中，如图4所示，所述无线电信标包括：
GPS定位模块和串行通信模块；
所述GPS定位模块，设置为获得所述被测目标的位置坐标；
所述串行通信模块，设置为将所述被测目标的位置坐标发送给所述无人机远程控制分系统。
在一种示例性实例中，所述无人机远程控制分系统包括：
控制基站和无线通信设备；
所述控制基站，设置为根据所述被测目标的位置坐标，配置飞行参数和目标回波数据采集器的工作参数；
所述无线通信设备，设置为接收来自无线电信标的被测目标的位置坐标，并将所述被测目标的位置坐标、所述飞行参数和所述目标回波数据采集器的工作参数发送给所述飞行平台分系统。
在一种示例性实例中，所述飞行平台分系统包括：
无人机和配置在所述无人机上的伺服单元、机载控制单元及机载无线数据传输单元；
所述机载无线数据传输单元，设置为接收来自所述无人机远程控制分系统的被测目标的位置坐标、所述飞行参数和所述目标回波数据采集器的工作参数；
所述无人机，设置为根据所述飞行参数相对于被测目标飞行；
所述机载控制单元，设置为根据所述被测目标的位置坐标，利用所述伺服单元控制所述目标回波数据采集器对准所述被测目标。
在一种示例性实例中，机载无线数据传输单元选择体积小、重量轻的调频数传电台，参数可以取值如下：工作频率范围：902~928MHz，传输方式：跳频，传输距离：不小于40km，串口波特率：不小于1Mbps，发射功率：20dBmW~30dbmW。
在一种示例性实例中，如图3所示，所述所述目标回波数据采集器包括：
天线单元、收发前端、变频组件、频综组件及信号处理机；
所述收发前端分别连接天线单元和变频组件，设置为对发射激励信号驱动放大，并对接收的目标回波信号进行低噪声放大处理；
所述变频组件分别连接收发前端和信号处理机，设置为对中频激励信号进行上变频处理获得射频激励信号，以及对三通道射频信号进行下变频处理获得三通道中频信号；
所述频综组件分别连接变频组件和信号处理机，设置为提供本振信号、时钟信号、时序信号。
在一种示例性实例中，所述三通道射频回波信号包括目标回波和、俯仰差、方位差。
在一种示例性实例中，所述天线单元为以下天线的一种：
抛物面天线、喇叭天线或者平面缝隙天线。
在一种示例性实例中，所述收发前端包括：
接收模块和发射模块。
在一种示例性实例中，所述信号处理机包括：
ADC模块、DAC模块、信号处理模块、数据存储模块及接口通信控制模块；
当目标回波数据采集器处于发射状态下，DAC模块产生中频激励信号，经过变频组件上变频到射频激励信号，经过收发前端功率放大后，经天线单元向被测目标定向辐射；
当目标回波数据采集器处于接收状态下，信号处理模块对所述三通道中频信号进行ADC采样、数字正交变换、滤波降采样处理，并将处理后的信号存储到数据存储模块中。
在一种示例性实例中，信号处理机在完成上述基本功能的基础上，还控制目标回波数据采集器的其它功能。信号处理机通过内部总线控制频综综合器的工作频点、变频组件的通道增益，同时提供了与机载控制单元、无人机远程控制分系统的通信接口，能够接收控制指令、参数加载和数据导出。
在一种示例性实例中，所述机载控制单元包括：
机载传感器、惯导模块、飞控计算机、时钟模块、飞行数据记录模块和通信接口转换模块，所述通信接口转换模块分别连接伺服单元、机载无线数据传输单元；
所述机载控制单元进行飞行状态监控、自主航线飞行控制、飞行数据记录、机载设备的加电控制。
在一种示例性实例中，为了保证天线单元波束稳定指向被测目标，机载控制单元通过机载无线数据传输单元接收无线电信标测量的被测目标的实时位置坐标，结合无人机的位置坐标及其姿态信息，计算无人机与被测目标的相对角度关系，通过伺服单元，控制天线单元的波束指向被测目标，保证发射波束能够覆盖目标，且目标回波信号能够被准确接收。
另一方面，本发明实施例还提供一种目标回波数据采集方法，包括：
步骤101，无人机远程控制分系统接收来自无线电信标的被测目标的位置坐标；
步骤102，将所述被测目标的位置坐标发送给飞行平台分系统，以使飞行平台分系统根据被测目标的位置坐标控制所述目标回波数据采集器对准所述被测目标。
在一种示例性实例中，所述目标回波数据采集方法，还包括
无人机远程控制分系统根据所述被测目标的位置坐标，配置飞行参数和目标回波数据采集器的工作参数；
将所述飞行参数和所述目标回波数据采集器的工作参数发送给飞行平台分系统，以使所述飞行平台分系统根据所述飞行参数控制无人机，并使所述目标回波数据采集器按照所述工作参数工作。
另一方面，本发明实施例还提供一种目标回波数据采集方法，包括：
步骤201，飞行平台分系统接收来自无人机远程控制分系统的被测目标的位置坐标；
步骤202，所述飞行平台分系统根据所述被测目标的位置坐标，控制目标回波数据采集器对准所述被测目标。
在一种示例性实例中，所述目标回波数据采集方法还包括：
所述飞行平台分系统还接收来自无人机远程控制分系统配置的飞行参数；
根据所述飞行参数，控制无人机飞行至相对于被测目标的预设位置处悬停；
在一种示例性实例中，所述预设位置为距离被测目标大于500m、相对高度大于10m的测量起始位置；
根据所述预设位置和所述被测目标的位置坐标，控制目标回波数据采集器对准所述被测目标；
控制所述无人机环绕所述被测目标飞行，进行所述被测目标的回波数据采集。
在一种示例性实例中，所述目标回波数据采集方法还包括：
所述飞行平台分系统还接收来自无人机远程控制分系统配置的目标回波数据采集器的工作参数；
根据所述目标回波数据采集器的工作参数，控制目标回波数据采集器以指定频点工作，并控制目标回波数据采集器增大照射被测目标的俯仰角度至一预设角度，进行所述被测目标的回波数据采集。
在一种示例性实例中，预设角度可以取值75°。
在一种示例性实例中，所述目标回波数据采集方法还包括：
所述飞行平台分系统根据所述目标回波数据采集器的工作参数，调整目标回波数据采集器的工作频点，进行所述被测目标的回波数据采集。
上述目标回波数据采集系统及方法，无线电信标获取被测目标的位置坐标，将被测目标的位置坐标发送给所述无人机远程控制分系统；所述无人机远程控制分系统，将所述被测目标的位置坐标发送给所述飞行平台分系统；所述飞行平台分系统，根据被测目标的位置坐标控制所述目标回波数据采集器对准所述被测目标。与相关技术相比，本发明具有采集数据准确、适用范围广、使用方便的优点。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质（或非暂时性介质）和通信介质（或暂时性介质）。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息（诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据）的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于 RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘（DVD）或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (10)
1.一种目标回波数据采集系统，其特征在于，包括：
飞行平台分系统、目标回波数据采集器、无人机远程控制分系统及无线电信标；
所述无线电信标，设置为获取被测目标的位置坐标，将被测目标的位置坐标发送给所述无人机远程控制分系统；
所述无人机远程控制分系统，设置为将所述被测目标的位置坐标发送给所述飞行平台分系统；
所述飞行平台分系统，设置为根据被测目标的位置坐标控制所述目标回波数据采集器对准所述被测目标。
2.根据权利要求1所述的目标回波数据采集系统，其特征在于，所述无线电信标包括：
GPS定位模块和串行通信模块；
所述GPS定位模块，设置为获得所述被测目标的位置坐标；
所述串行通信模块，设置为将所述被测目标的位置坐标发送给所述无人机远程控制分系统。
3.根据权利要求1或2所述的目标回波数据采集系统，其特征在于，所述无人机远程控制分系统包括：
控制基站和无线通信设备；
所述控制基站，设置为根据所述被测目标的位置坐标，配置飞行参数和目标回波数据采集器的工作参数；
所述无线通信设备，设置为接收来自无线电信标的被测目标的位置坐标，并将所述被测目标的位置坐标、所述飞行参数和所述目标回波数据采集器的工作参数发送给所述飞行平台分系统。
4.根据权利要求3所述的目标回波数据采集系统，其特征在于，所述飞行平台分系统包括：
无人机和配置在所述无人机上的伺服单元、机载控制单元及机载无线数据传输单元；
所述机载无线数据传输单元，设置为接收来自所述无人机远程控制分系统的被测目标的位置坐标、所述飞行参数和所述目标回波数据采集器的工作参数；
所述无人机，设置为根据所述飞行参数相对于被测目标飞行；
所述机载控制单元，设置为根据所述被测目标的位置坐标，利用所述伺服单元控制所述目标回波数据采集器对准所述被测目标。
5.一种目标回波数据采集方法，其特征在于，包括：
无人机远程控制分系统接收来自无线电信标的被测目标的位置坐标；
将所述被测目标的位置坐标发送给飞行平台分系统，以使飞行平台分系统根据被测目标的位置坐标控制所述目标回波数据采集器对准所述被测目标。
6.根据权利要求5所述的目标回波数据采集方法，其特征在于，
无人机远程控制分系统根据所述被测目标的位置坐标，配置飞行参数和目标回波数据采集器的工作参数；
将所述飞行参数和所述目标回波数据采集器的工作参数发送给飞行平台分系统，以使所述飞行平台分系统根据所述飞行参数控制无人机，并使所述目标回波数据采集器按照所述工作参数工作。
7.一种目标回波数据采集方法，其特征在于，包括：
飞行平台分系统接收来自无人机远程控制分系统的被测目标的位置坐标；
所述飞行平台分系统根据所述被测目标的位置坐标，控制目标回波数据采集器对准所述被测目标。
8.根据权利要求7所述的目标回波数据采集方法，其特征在于，
所述飞行平台分系统还接收来自无人机远程控制分系统配置的飞行参数；
根据所述飞行参数，控制无人机飞行至相对于被测目标的预设位置处悬停；
根据所述预设位置和所述被测目标的位置坐标，控制目标回波数据采集器对准所述被测目标；
控制所述无人机环绕所述被测目标飞行，进行所述被测目标的回波数据采集。
9.根据权利要求7所述的目标回波数据采集方法，其特征在于，
所述飞行平台分系统还接收来自无人机远程控制分系统配置的目标回波数据采集器的工作参数；
根据所述目标回波数据采集器的工作参数，控制目标回波数据采集器以指定频点工作，并控制目标回波数据采集器增大照射被测目标的俯仰角度至一预设角度，进行所述被测目标的回波数据采集。
10.根据权利要求9所述的目标回波数据采集方法，其特征在于，
所述飞行平台分系统根据所述目标回波数据采集器的工作参数，调整目标回波数据采集器的工作频点，进行所述被测目标的回波数据采集。
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