CN115639849B - 一种机电复合的目标过顶跟踪方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种机电复合的目标过顶跟踪方法及装置，涉及无线电测量领域。包括：根据目标的飞行高度、目标的飞行速度、目标的最近空间距离和天线方位机械轴的最大角速度，确定天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角，以确定高仰角区域；根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围；当目标进入高仰角区域时，控制天线俯仰机械轴的仰角为所述盲区仰角，控制天线方位机械轴跟踪目标，并控制相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描跟踪目标。本申请机电复合的目标过顶跟踪方法可应用在方位‑俯仰型天线座，结构简单、技术成熟且应用广泛。

Description

一种机电复合的目标过顶跟踪方法及装置

技术领域

本发明涉及无线电测量领域，具体涉及一种机电复合的目标过顶跟踪方法及装置。

背景技术

在无线电测控任务中，可能会出现目标通过测控装备顶空的情况，这就要求测控装备具备过顶跟踪能力，以确保整个任务弧度的稳定跟踪测量和数据收发。现有装备常见的过顶跟踪方法包括如下方法。

采用X-Y型天线座可实现目标过顶跟踪，但在低仰角时沿X轴方向存在盲区，且结构重量大、转动惯量大。采用方位-俯仰型天线座受方位轴正割补偿影响，顶部区域是盲区，通常采用在天线下面增设第三轴或倾斜轴的方法，实现目标过顶跟踪。但是天线结构复杂，特别是倾斜轴天线结构刚度差，影响伺服系统的稳定性、精度和动态响应等。采用极轴型天线座可实现目标过顶跟踪，但在极轴两端存在盲区，且结构复杂、应用较少。采用程序过顶方法，通过软件控制天线快速通过盲区后恢复自跟踪，在目标过顶进入盲区期间时，自跟踪是中断的。采用球面相控阵天线电轴扫描方法实现过顶跟踪，但是球面相控阵天线建设成本高，特别是当工作频段特高时，天线阵元和收发组件数量庞大，设备建设成本很高，工程应用受限。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：现有装备过顶跟踪方法存在局限性。

根据第一方面，一种实施例中提供一种机电复合的目标过顶跟踪方法，包括：

根据目标的飞行高度、目标的飞行速度、目标的最近空间距离和天线方位机械轴的最大角速度，获得天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角，以确定高仰角区域；

根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围；

当目标进入高仰角区域时，控制天线俯仰机械轴的仰角为所述盲区仰角，控制天线方位机械轴跟踪目标，并控制相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标。

一种实施例中，所述根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围，包括：

通过如下公式计算得到相控阵天线电扫描的扩展扫描值：

∆E₁=E_max-E₀

其中，∆E₁为所述相控天线电扫描的扩展扫描值，E_max为所述任务弧段内的最大仰角，E₀为所述天线俯仰机械轴的盲区仰角；

根据所述相控阵天线电扫描的扩展扫描值确定所述相控阵天线电扫描的扩展扫描范围为：-∆E₁～+∆E₁；

在所述扩展扫描范围内，所述相控阵天线满足以下约束条件，以确保目标的稳定跟踪：

相控阵天线在扩展扫描范围内的增益大于或等于最小天线增益；

相控阵天线的天线方向图在扩展扫描范围内无栅瓣；

相控阵天线的天线方向图零深＜-30dB；

所述最小天线增益根据目标在高仰角区域的最大空间距离确定。

一种实施例中，所述控制相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标，包括：

控制相控阵天线的电波束方位角偏离法线的角度为A₂=A-A₁，电波束俯仰角偏离法线的角度为E₂=E-E₁，使得电轴复合机械轴的综合角指向目标角度，以实现目标跟踪；其中，A₂为相控阵天线的电波束的方位角偏离天线阵面法线的角度，A为目标的方位角，A₁为天线方位机械轴的方位角；E₂为相控阵天线的电波束的俯仰角偏离天线阵面法线的角度，E为目标的俯仰角，E₁为天线俯仰机械轴的俯仰角。

一种实施例中，所述控制天线方位机械轴跟踪目标，包括：

控制天线方位机械轴根据目标的方位角速度运转以跟踪目标，当目标的方位角速度大于天线方位机械轴最大角速度时，所述天线方位机械轴以最大角速度运转。

一种实施例中，所述根据目标的飞行高度、目标的飞行速度、目标的最近空间距离和天线方位机械轴的最大角速度，获得天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角，以确定高仰角区域，包括：

获取所述目标的飞行高度、目标的飞行速度和天线方位机械轴的最大角速度，通过如下公式计算天线俯仰机械轴的盲区仰角：

其中，E₀为所述天线俯仰机械轴的盲区仰角，h为所述目标的飞行高度，v为所述目标的飞行速度，

为所述天线方位机械轴的最大角速度；

获取所述目标的飞行高度、目标的最近空间距离确定任务弧段内的最大仰角，通过如下公式计算任务弧段内的最大仰角：

其中，E_max为所述任务弧段内的最大仰角，R_min为所述目标的最近空间距离，E₀＜E_max≤90°；

根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和所述任务弧段内的最大仰角确定高仰角区域为：E₀～E_max。

根据第二方面，一种实施例提供一种机电复合的目标过顶跟踪装置，包括相控阵天线、安装所述相控阵天线的天线座和数据处理单元；

所述相控阵天线包括天线阵列和波束控制装置；

所述天线座包括天线方位机械轴、天线俯仰机械轴和机械轴控制装置；

数据处理单元根据目标的飞行高度、目标的飞行速度、目标的最近空间距离和天线方位机械轴的最大角速度，获得天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角，以确定高仰角区域；所述最近空间距离为目标的航捷点与地面测控装备的空间距离；

数据处理单元根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和所述任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围；

当目标进入高仰角区域时，所述机械轴控制装置控制所述天线俯仰机械轴的仰角为所述盲区仰角，并控制所述天线方位机械轴跟踪目标；所述波束控制装置控制所述相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标。

一种实施例中，所述数据处理单元根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围，包括：

通过如下公式计算得到相控阵天线电扫描的扩展扫描值：

∆E₁=E_max-E₀

其中，∆E₁为所述相控天线电扫描的扩展扫描值，E_max为所述任务弧段内的最大仰角，E₀为所述天线俯仰机械轴的盲区仰角；

数据处理单元根据所述相控阵天线电扫描的扩展扫描值确定所述相控阵天线电扫描的扩展扫描范围为：-∆E₁～+∆E₁；

在所述扩展扫描范围内，所述相控阵天线满足以下约束条件，以确保目标的稳定跟踪：

相控阵天线在扩展扫描范围内的增益大于或等于最小天线增益；

相控阵天线的天线方向图在扩展扫描范围内无栅瓣；

相控阵天线的天线方向图零深＜-30dB；

所述最小天线增益根据目标在高仰角区域的最大空间距离确定。

一种实施例中，所述机械轴控制装置控制所述天线方位机械轴跟踪目标，包括：

机械轴控制装置控制天线方位机械轴根据目标方位角速度运转以跟踪目标，当目标方位角速度大于天线方位机械轴最大角速度时，方位机械轴以最大角速度运转。

一种实施例中，所述波束控制装置控制所述相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标，包括：

控制相控阵天线的电波束方位角偏离法线的角度为A₂=A-A₁，电波束俯仰角偏离法线的角度为E₂=E-E₁，使得电轴复合机械轴的综合角指向目标角度，以实现目标跟踪；其中，A₂为相控阵天线的电波束的方位角偏离天线阵面法线的角度，A为目标的方位角，A₁为天线方位机械轴的方位角；E₂为相控阵天线的电波束的俯仰角偏离天线阵面法线的角度，E为目标的俯仰角，E₁为天线俯仰机械轴的俯仰角。

根据第三方面，一种实施例提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现上述方法。

根据上述实施例的一种机电复合的目标过顶跟踪方法及装置和计算机可读存储介质。计算出天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最高仰角后，确定高仰角区域，当目标进入高仰角区域后，控制天线俯仰机械轴的仰角为盲区仰角，控制天线方位机械轴跟踪目标，并控制相控阵天线的电波束在该扩展扫描范围内进行电扫描跟踪目标。本申请目标过顶跟踪方法可应用在方位-俯仰型天线座，结构简单、技术成熟且应用广泛。

附图说明

图1为一种实施例中的目标过顶跟踪方法流程图；

图2为另外一种实施例的目标过顶跟踪装置示意图；

图3为另外一种实施例的目标过顶跟踪过程中，目标空间方位角、天线方位机械角和电轴偏离法线方向的曲线示意图；

图4为一种具体实施例的过顶跟踪示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

本申请提供一种机电复合的目标过顶跟踪方法及装置，采用结构简单、技术成熟、广泛使用的方位-俯仰型天线座，利用相控阵天线快速电扫描能力，在高仰角区域，通过相控阵天线电扫描结合天线方位机械轴的转动实现目标高仰角及过顶跟踪，解决高仰角区域角动态大的跟踪难题。对于高速低飞目标，方位-俯仰型天线座的盲区范围较大，可适当扩展相控阵天线的电扫描范围，以牺牲天线增益为代价，增强过顶跟踪能力。

请参考图1，本申请一些实施例中提供一种机电复合的目标过顶跟踪方法，包括以下步骤：

步骤S100：根据目标的飞行高度、目标的飞行速度、目标的最近空间距离和天线方位机械轴的最大角速度，获得天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角，以确定高仰角区域。

一些实施例中，通过如下公式计算天线俯仰机械轴的盲区仰角：

其中，E₀为天线俯仰机械轴的盲区仰角，h为目标的飞行高度，v为目标的飞行速度，

为天线方位机械轴的最大角速度。

一些实施例中，采用方位-俯仰型天线座的天线跟踪目标时，在天顶附近存在盲区，当目标从天顶附近通过时，所需的方位角速度趋于无穷大，所以只能在比某一仰角低的空域跟踪目标，该仰角即为盲区仰角。先获取目标的飞行高度、目标的飞行速度和天线方位机械轴的最大角速度，然后根据目标的飞行高度、目标的飞行速度和天线方位机械轴的最大角速度计算出天线俯仰机械轴的盲区仰角。

一些实施例中，通过如下公式计算任务弧段内的最大仰角：

其中，E_max为任务弧段内的最大仰角，R_min为目标的最近空间距离，E₀＜E_max≤90°。

一些实施例中，目标的最近空间距离为目标航捷点与地面测控装备的空间距离。目标的航捷点是指目标轨道在地面的投影离地面测量装备最近的点。

一些实施例中，根据天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定高仰角区域为E₀～E_max。

步骤S200：根据天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围。

一些实施例中，通过如下公式计算得到相控阵天线电扫描的扩展扫描值：

∆E₁=E_max-E₀

其中，∆E₁为相控天线电扫描的扩展扫描值，E_max为任务弧段内的最大仰角，E₀为天线俯仰机械轴的盲区仰角。

根据相控阵天线电扫描的扩展扫描值确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围为：-∆E₁～+∆E₁。

一些实施例中，在扩展扫描范围内，相控阵天线需满足以下约束条件，以确保目标的稳定跟踪：1）相控阵天线在扩展扫描范围内的增益大于或等于最小天线增益；2）相控阵天线方向图在扩展扫描范围内无栅瓣；3）相控阵天线差方向图零深＜-30dB。最小天线增益根据目标在高仰角区域的最大空间距离确定。

步骤S300：当目标进入高仰角区域时，控制天线俯仰机械轴的仰角为盲区仰角，控制天线方位机械轴跟踪目标，并控制相控阵天线电波束在扩展扫描范围进行电扫描以跟踪目标。

一些实施例中，控制天线方位机械轴根据目标方位角速度运转以跟踪目标，考虑到在高仰角区域，正割补偿后的目标方位角速度很大，当目标方位角速度大于天线方位机械轴最大角速度时，天线方位机械轴以最大角速度运转。

一些实施例中，控制相控阵天线的电波束方位角偏离法线的角度为A₂=A-A₁，电波束俯仰角偏离法线的角度为E₂=E-E₁，使得电轴复合机械轴的综合角指向目标角度，以实现目标跟踪；其中，A₂为相控阵天线的电波束的方位角偏离天线阵面法线的角度，A为目标的方位角，A₁为天线方位机械轴的方位角；E₂为相控阵天线的电波束的俯仰角偏离天线阵面法线的角度，E为目标的俯仰角，E₁为天线俯仰机械轴的俯仰角。

一些实施例中，在高仰角区域，控制天线方位机械轴跟踪目标，当正割补偿后的目标方位角速度大于天线方位机械轴最大角速度时，天线机械轴方位角A₁相对目标方位角A将会存在一个滞后偏差，控制相控阵天线的电波束方位角偏离法线的角度为A₂=A-A₁，电波束俯仰角偏离法线的角度为E₂=E-E₁，使得电轴复合机械轴的综合角指向目标角度，实现目标跟踪。当目标过顶后，目标仰角逐渐减小，正割补偿后的目标方位角速度也逐渐减小，当目标方位角速度小于天线方位机械轴最大角速度时，天线机械轴将逐渐靠近目标，E₂、A₂逐渐减小，电波束逐渐接近天线阵面法线方向。

一些实施例中，相控阵天线设定的扫描值为∆E₀，该扫描值是相控阵天线扫描增益损失小于3dB的扫描值。当目标进入高仰角区域时，需要利用相控阵天线电扫描能力覆盖高仰角区域，以损失天线增益为代价，将相控阵天线的扫描范围扩展至：-∆E₁～+∆E₁，可提高目标过顶跟踪能力。那么，一些实施例中，相控阵天线电扫描的扩展扫描值还满足以下约束条件。

∆E₀＜∆E₁≤E_max-E₀

请参考图2，本申请另外一些实施例提供一种机电复合的目标过顶跟踪装置400，包括相控阵天线410、安装相控阵天线的天线座420和数据处理单元430。

相控阵天线410包括天线阵列411和电波束控制装置412。

天线座420包括天线方位机械轴421、天线俯仰机械轴422和机械轴控制装置423。一些实施例中，天线座为方位-俯仰型天线座。

数据处理单元430根据目标的飞行高度、目标的飞行速度、目标的最近空间距离和天线方位机械轴421的最大角速度，获得天线俯仰机械轴422的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角，以确定高仰角区域。

一些实施例中，通过如下公式计算天线俯仰机械轴422的盲区仰角：

其中，E₀为天线俯仰机械轴的盲区仰角，h为目标的飞行高度，v为目标的飞行速度，

为天线方位机械轴的最大角速度。

一些实施例中，通过如下公式计算任务弧段内的最大仰角：

其中，E_max为任务弧段内的最大仰角，R_min为所述目标的最近空间距离，E₀＜E_max≤90°。一些实施例中，目标的最近空间距离为目标航捷点与地面测控装备的空间距离。目标的航捷点是指目标轨道在地面的投影离地面测量装备最近的点。

一些实施例中，数据处理单元430根据天线俯仰机械轴422的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定高仰角区域为E₀～E_max。

数据处理单元430根据天线俯仰机械轴422的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线410电扫描的扩展扫描范围。

一些实施例中，通过如下公式计算得到相控阵天线410电扫描的扩展扫描值：

∆E₁=E_max-E₀

其中，∆E₁为相控天线410电扫描的扩展扫描值，E_max为任务弧段内的最大仰角，E₀为天线俯仰机械轴422的盲区仰角。

数据处理单元430根据相控阵天线410电扫描的扩展扫描值确定相控阵天线410电扫描的扩展扫描范围为-∆E₁～+∆E₁。

一些实施例中，在扩展扫描范围内，相控阵天线需满足以下约束条件，以确保目标的稳定跟踪：1）相控阵天线在扩展扫描范围内的增益大于或等于最小天线增益；2）相控阵天线方向图在扩展扫描范围内无栅瓣；3）相控阵天线差方向图零深＜-30dB。所述最小天线增益根据目标在高仰角区域的最大空间距离确定。

一些实施例中，当目标进入高仰角区域时，机械轴控制装置423控制天线俯仰机械轴422的仰角为盲区仰角，控制天线方位机械轴411跟踪目标;电波束控制装置412控制天线阵列411的电波束在扩展扫描范围内进行扫描跟踪目标。

一些实施例中，电波束控制装置412控制相控阵天线410的电波束在扩展扫描范围内进行电扫描跟踪目标时，控制相控阵列天线的电波束的指向为（A₂，E₂）：

A₂=A-A₁

E₂=E-E₁

其中，A为目标的方位角，E为目标的俯仰角，A₁为天线方位机械轴的方位角，E₁为天线俯仰机械轴的俯仰角，A₂为相控阵天线的电波束的方位角偏离天线阵面法线的角度，E₂为相控阵天线的电波束的俯仰角偏离天线阵面法线的角度。

一些实施例中，在高仰角区域，机械轴控制装置423控制天线方位机械轴411跟踪目标，当正割补偿后的目标方位角速度大于天线方位机械轴411的最大角速度时，天线机械轴方位角A₁相对目标方位角A将会存在一个滞后偏差，控制相控阵天线的电波束方位角偏离法线的角度为A₂=A-A₁，电波束俯仰角偏离法线的角度为E₂=E-E₁，使得电轴复合机械轴的综合角指向目标角度，实现目标跟踪。当目标过顶后，目标仰角逐渐减小，当目标方位角速度（需考虑正割补偿）小于天线方位机械轴411的最大角速度时，天线机械轴将逐渐靠近目标，E₂、A₂逐渐减小，电波束逐渐接近天线阵面法线方向。

一些实施例中，当目标未进入高仰角区域时，目标过顶跟踪装置400为正常跟踪模式，电波束根据角误差电压进行闭环跟踪，天线俯仰机械轴422和天线方位机械轴421以目标的空间实时角作为指令角进行随动，电波束指向始终处在天线阵面法线附近。

一些实施例中，当目标进入高仰角区域时，目标过顶跟踪装置400进入过顶跟踪模式，请参考图3为在目标过顶跟踪过程中，目标空间方位角、天线方位机械角和电轴偏离法线方向的曲线示意图。保持天线俯仰机械轴422的仰角为盲区仰角。利用天线方位机械轴421跟踪目标，天线方位机械轴421对应的天线方位机械角受到天线俯仰机械轴422对应的俯仰角的正割补偿的影响，目标在高仰角区域的空间方位实时角动态很大，当目标方位实时角速度超出天线方位机械轴421运转的最大角速度时，天线方位机械轴421相对目标的空间实时角会存在一个滞后偏差，导致相控阵天线410的电波束逐渐偏离法线方向。此时，将相控阵天线410的电波束在扩展扫描范围内进行电扫描跟踪目标。

一些实施例中，当目标通过高仰角区域后，目标的空间实时仰角逐渐减小，目标方位实时角速度也逐渐减小，当目标空间实时角速度小于天线方位机械轴421运转的最大角速度时，天线方位机械轴421和天线俯仰机械轴422将逐渐靠近目标，电波束逐渐接近天线阵面法线方向。当目标的空间实时仰角小于盲区仰角时，目标过顶跟踪装置400再次进入正常跟踪模式。

相比于X-Y型天线座、三轴方位-俯仰型天线座、倾斜轴方位-俯仰型天线座和极轴型天线座，本申请可应用于方位-俯仰型天线座，其结构简单、技术成熟、应用广泛。相比于程序过顶方法，本申请可实现过顶区域的目标自跟踪，信号收发保持连续。相比于球面相控阵天线跟踪技术，本申请可应用于有限相控阵系统，设备建设效费比大大提高。

为了说明本申请的技术方案，下面给出一个具体的实施案例。

目标飞行高度小于5km，飞行速度为0.68km/s，目标最远距离为20km，过顶时的高度为2.5km，任务弧段内的最大仰角E_max=90°。地面设备采用相控阵天线，相控阵天线的电扫描范围为-5°～5°，天线方位机械轴的工作范围-360°～360°，天线俯仰机械轴的工作范围-2°～90°，天线方位机械轴的最大角速度为60°/s。

经计算，天线俯仰机械轴的盲区仰角为：

。

为满足目标过顶要求，计算相控阵天线的电扫描值：∆E₁=90-E₀=14.6°，将相控阵天线的电扫描范围扩展至-14.6°～+14.6°。

经仿真，当电波束指向法线方向时，天线增益=43.4dBi，当电波束指向偏离法线方向14.6°时，天线增益=37.1dBi，天线差方向图零深＜-30dB，满足跟踪要求。

可见，当相控阵天线的电扫描范围扩展至-14.6°～+14.6°时，天线增益下降6.3dB。目标过顶时（2.5km）与最远距离（20km）相比，无线电信号传输空间损耗减小18dB。因此，将相控阵天线的电扫描范围扩展至-14.6°～+14.6°，天线增益仍满足作用距离要求。

请参考图4，在该具体的实施案例中，天线捕获目标后进入正常跟踪模式。该模式下，电波束根据角误差电压进行闭环跟踪，天线俯仰机械轴和天线方位机械轴以目标的空间实时角作为指令角进行随动，电波束指向始终处在天线阵面法线附近。当进入高仰角区域（E＞75.4°）时，进入过顶跟踪程序，将相控阵天线的电扫范围扩展至-14.6°～+14.6°。天线俯仰机械轴保持75.4°不变，天线方位机械轴以最大速度运转，电轴跟踪目标。当目标过顶后，仰角降低至E＜75.4°时，再次进入正常跟踪模式，电波束根据角误差电压进行闭环跟踪，天线俯仰机械轴和天线方位机械轴以目标的空间实时角作为指令角进行随动。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种机电复合的目标过顶跟踪方法, 其特征在于，包括：

获取目标的飞行高度、目标的飞行速度和天线方位机械轴的最大角速度，通过如下公式计算天线俯仰机械轴的盲区仰角：

其中，E₀为所述天线俯仰机械轴的盲区仰角，h为所述目标的飞行高度，v为所述目标的飞行速度，

为所述天线方位机械轴的最大角速度；

获取目标的飞行高度和目标的最近空间距离确定任务弧段内的最大仰角，通过如下公式计算任务弧段内的最大仰角：

其中，E_max为所述任务弧段内的最大仰角，R_min为所述目标的最近空间距离，E₀＜E_max≤90°；

根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和所述任务弧段内的最大仰角确定高仰角区域为[E₀，E_max]；

根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围；

当目标进入高仰角区域时，控制天线俯仰机械轴的仰角为所述盲区仰角，控制天线方位机械轴跟踪目标，并控制相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标。

2.如权利要求1所述的机电复合的目标过顶跟踪方法，其特征在于，所述根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围，包括：

通过如下公式计算得到相控阵天线电扫描的扩展扫描值：

∆E₁=E_max-E₀

其中，∆E₁为所述相控阵天线电扫描的扩展扫描值，E_max为所述任务弧段内的最大仰角，E₀为所述天线俯仰机械轴的盲区仰角；

根据所述相控阵天线电扫描的扩展扫描值确定所述相控阵天线电扫描的扩展扫描范围为：[-∆E₁，+ ∆E₁]；

在所述扩展扫描范围内，所述相控阵天线满足以下约束条件，以确保目标的稳定跟踪：

相控阵天线在扩展扫描范围内的增益大于或等于最小相控阵天线增益；

相控阵天线的天线方向图在扩展扫描范围内无栅瓣；

相控阵天线的天线方向图零深＜-30dB；

所述最小相控阵天线增益根据目标在高仰角区域的最大空间距离确定。

3.如权利要求1所述的机电复合的目标过顶跟踪方法，其特征在于，所述控制相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标，包括：

控制相控阵天线的电波束方位角偏离法线的角度为A₂=A-A₁，电波束俯仰角偏离法线的角度为E₂=E-E₁，使得电轴复合机械轴的综合角指向目标角度，以实现目标跟踪；其中，A₂为相控阵天线的电波束的方位角偏离天线阵面法线的角度，A为目标的方位角，A₁为天线方位机械轴的方位角；E₂为相控阵天线的电波束的俯仰角偏离天线阵面法线的角度，E为目标的俯仰角，E₁为天线俯仰机械轴的俯仰角。

4.如权利要求1所述的机电复合的目标过顶跟踪方法，其特征在于，所述控制天线方位机械轴跟踪目标，包括：

控制天线方位机械轴根据目标的方位角速度运转以跟踪目标，当目标的方位角速度大于天线方位机械轴最大角速度时，所述天线方位机械轴以最大角速度运转。

5.一种机电复合的目标过顶跟踪装置，其特征在于，包括相控阵天线、安装所述相控阵天线的天线座和数据处理单元；

所述相控阵天线包括天线阵列和波束控制装置；

所述天线座包括天线方位机械轴、天线俯仰机械轴和机械轴控制装置；

数据处理单元获取目标的飞行高度、目标的飞行速度和天线方位机械轴的最大角速度，通过如下公式计算天线俯仰机械轴的盲区仰角：

其中，E₀为所述天线俯仰机械轴的盲区仰角，h为所述目标的飞行高度，v为所述目标的飞行速度，

为所述天线方位机械轴的最大角速度；

数据处理单元还获取目标的飞行高度和目标的最近空间距离确定任务弧段内的最大仰角，通过如下公式计算任务弧段内的最大仰角：

其中，E_max为所述任务弧段内的最大仰角，R_min为所述目标的最近空间距离，E₀＜E_max≤90°；

根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和所述任务弧段内的最大仰角确定高仰角区域为[E₀，E_max]；

所述最近空间距离为目标的航捷点与地面测控装备的空间距离；

数据处理单元根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和所述任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围；

当目标进入高仰角区域时，所述机械轴控制装置控制所述天线俯仰机械轴的仰角为所述盲区仰角，并控制所述天线方位机械轴跟踪目标；所述波束控制装置控制所述相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标。

6.如权利要求5所述的机电复合的目标过顶跟踪装置，其特征在于，所述数据处理单元根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围，包括：

通过如下公式计算得到相控阵天线电扫描的扩展扫描值：

∆E₁=E_max-E₀

其中，∆E₁为所述相控阵天线电扫描的扩展扫描值，E_max为所述任务弧段内的最大仰角，E₀为所述天线俯仰机械轴的盲区仰角；

数据处理单元根据所述相控阵天线电扫描的扩展扫描值确定所述相控阵天线电扫描的扩展扫描范围为：[-∆E₁，+ ∆E₁]；

在所述扩展扫描范围内，所述相控阵天线满足以下约束条件，以确保目标的稳定跟踪：

相控阵天线在扩展扫描范围内的增益大于或等于最小天线增益；

相控阵天线的天线方向图在扩展扫描范围内无栅瓣；

相控阵天线的天线方向图零深＜-30dB；

所述最小天线增益根据目标在高仰角区域的最大空间距离确定。

7.如权利要求5所述的机电复合的目标过顶跟踪装置，其特征在于，所述机械轴控制装置控制所述天线方位机械轴跟踪目标，包括：

机械轴控制装置控制天线方位机械轴根据目标方位角速度运转以跟踪目标，当目标方位角速度大于天线方位机械轴最大角速度时，方位机械轴以最大角速度运转。

8.如权利要求5所述的机电复合的目标过顶跟踪装置，其特征在于，所述波束控制装置控制所述相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标，包括：

控制相控阵天线的电波束方位角偏离法线的角度为A₂=A-A₁，电波束俯仰角偏离法线的角度为E₂=E-E₁，使得电轴复合机械轴的综合角指向目标角度，以实现目标跟踪；其中，A₂为相控阵天线的电波束的方位角偏离天线阵面法线的角度，A为目标的方位角，A₁为天线方位机械轴的方位角；E₂为相控阵天线的电波束的俯仰角偏离天线阵面法线的角度，E为目标的俯仰角，E₁为天线俯仰机械轴的俯仰角。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。

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