CN212845899U - 一种干涉仪测向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种干涉仪测向系统，包括第一信号接收处理单元、第二信号接收处理单元、第三信号接收处理单元、第四信号接收处理单元、共用单元、切副瓣天线和终端设备；第一信号接收处理单元、第二信号接收处理单元、第三信号接收处理单元、第四信号接收处理单元和切副瓣天线均与共用单元通信连接；共用单元和终端设备通信连接。本系统采用组合拆分复用的设计思路，使系统既可拆分为多套独立的便携式接收设备，实现信号接收处理和多点时差定位，又可组合为干涉仪测向系统，实现高精度测向，提高了系统的功能性和灵活性。

Description

一种干涉仪测向系统

技术领域

本实用新型属于无源探测技术领域，具体涉及一种干涉仪测向系统。

背景技术

干涉仪测向是一种成熟的测向体制。相对于比幅和时差测向体制，干涉仪测向能够利用较小的天线阵列孔径实现高精度测向。随着高速数字处理技术的发展，这种测向技术能够很好地与数字化接收机技术相结合，具有信号选择性好、灵敏度高、测向精度高和稳定性好等优点。因此，干涉仪测向技术在便携式无源探测领域的运用日益广泛。

根据干涉仪测向原理，系统对多个通道的信号同步采集和数据配对提出严格要求，多通道信号采集处理一般需要在同一个电路板上实现，以保证其同步性。因此系统的接收通道和采集处理板通常被设计在一个机箱或模块中，各个接收通道、特别是采集处理电路不能拆分和互换，更不能拆分为多套独立的接收设备使用，系统的功能性和灵活性较差。

新型干涉仪测向系统既可拆分为多套独立的便携式接收设备，实现信号接收处理和多点时差定位，也可组合为干涉仪测向系统，实现高精度测向。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有系统的功能性和灵活性不足的问题，提出了一种干涉仪测向系统。

本实用新型的技术方案是：一种干涉仪测向系统包括第一信号接收处理单元、第二信号接收处理单元、第三信号接收处理单元、第四信号接收处理单元、共用单元、切副瓣天线和终端设备；

第一信号接收处理单元、第二信号接收处理单元、第三信号接收处理单元、第四信号接收处理单元和切副瓣天线均与共用单元通信连接；共用单元和终端设备通信连接。

本实用新型的有益效果是：

(1)本系统采用组合拆分复用的设计思路，使系统既可拆分为多套独立的便携式接收设备，实现信号接收处理和多点时差定位，又可组合为干涉仪测向系统，实现高精度测向，提高了系统的功能性和灵活性。

(2)信号接收处理单元设计完全一致，组合为测向系统时安装位置可以互换，拆分使用时可以互为备份。

(3)阵元天线与对应的信号接收通道和采集处理电路采用一体化集成设计，系统架设时不需要连接天线与接收通道之间的电缆，更好地保证了系统相位稳定性、测向精度和可靠性。

(4)系统采用多板采集同步技术，解决了不同单元间的同步采集和数据配对等问题，可同时保证单元的拆分复用和组合后的测向要求。

进一步地，第一信号接收处理单元、第二信号接收处理单元、第三信号接收处理单元和第四信号接收处理单元的内部结构完全相同，均包括天线组件和接收处理组件；接收处理组件分别与天线组件和共用单元通信连接。

进一步地，接收处理组件包括信号接收模块、采集处理模块、GPS/北斗模块和第一电源模块；

信号接收模块分别与天线组件和采集处理模块通信连接；采集处理模块分别与GPS/北斗模块和共用单元通信连接；第一电源模块分别与信号接收模块、采集处理模块和GPS/北斗模块电性连接。

上述进一步方案的有益效果是：在本实用新型中，信号接收模块用于对输入信号进行滤波、放大和变频后输出中频信号；采集处理模块用于对中频信号进行ADC采集、信号检测和处理后，获得信号参数和相关目标信息，并为输出数据打上高精度时标；GPS/北斗模块用于为系统提供定位、寻北和授时，GPS/北斗模块输出定位和授时数据至接收处理组件的信号采集处理模块；电源模块用于接收AC220V供电，通过AC-DC变换为单元提供直流电源。

进一步地，共用单元包括参考及校正源模块、切副瓣接收模块、测向处理模块和第二电源模块；

切副瓣接收模块分别与切副瓣天线、参考及校正源模块和测向处理模块通信连接；测向处理模块分别与采集处理模块和参考及校正源模块通信连接；第二电源模块分别与参考及校正源模块、切旁瓣接收模块和测向处理模块电性连接；参考及校正源模块分别与信号接收模块和采集处理模块通信连接。

上述进一步方案的有益效果是：在本实用新型中，参考及校正源模块主要由参考时钟源和频率源等部分组成，用于产生系统需要的时钟信号和校正信号等；参考及校正源模块输出参考时钟信号至测向处理模块，输出校正信号到切副瓣接收模块，输出参考时钟和校正信号至信号接收处理单元。切副瓣接收模块接收切旁瓣天线送来的信号，通过滤波、放大和变频后输出中频信号至测向处理模块。测向处理模块主要完成对4个信号接收处理单元和切旁瓣接收模块的信号融合处理，采用干涉仪测向算法，获得目标测向数据。电源模块接收AC220V供电，通过AC-DC变换为单元提供直流电源。信号接收单元是通过信号采集处理模块统一对外数据接口，共用组件是测向处理模块统一对外数据接口。

进一步地，第一信号接收处理单元、第二信号接收处理单元、第三信号接收处理单元和第四信号接收处理单元均固定设置于安装支架上。

上述进一步方案的有益效果是：在本实用新型中，系统安装支架采用多维多点固定的方式，保证了系统架设的稳定性和测向基线长度的准确性。

进一步地，第一信号接收处理单元、第二信号接收处理单元、第三信号接收处理单元和第四信号接收处理单元均通过楔形结构和蝶形螺钉与安装支架固定连接。

上述进一步方案的有益效果是：在本实用新型中，通过结构及接口的匹配设计，保证4个信号接收处理单元的互换性。同时通过楔形结构和蝶形螺钉，保证安装架设的方便快捷。

进一步地，干涉仪测向系统包括组合状态和拆分复用状态。

上述进一步方案的有益效果是：在本实用新型中，干涉仪测向系统的工作模式可以根据实际需要自由选择。在测向应用时，系统处于组合状态。4个信号接收处理单元安装在支架上，形成干涉仪测向的4个天线阵元和接收处理通道，处理结果汇集到共用单元完成测向功能。在不需要测向的应用场合，系统可转换为拆分状态。4个信号接收处理单元可分别安装在支架上，形成4套便携式无源探测设备。

附图说明

图1为干涉仪测向系统的结构图；

图2为接收处理组件和共用单元的结构图；

图3为组合状态的干涉仪测向系统结构图；

图4为拆分状态的干涉仪测向系统结构图；

图中，1、第一信号接收处理单元；2、第二信号接收处理单元；3、第三信号接收处理单元；4、第四信号接收处理单元；5、共用单元；6、切副瓣天线；7、终端设备。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种干涉仪测向系统，包括第一信号接收处理单元1、第二信号接收处理单元2、第三信号接收处理单元3、第四信号接收处理单元4、共用单元5、切副瓣天线6和终端设备7；

第一信号接收处理单元1、第二信号接收处理单元2、第三信号接收处理单元3、第四信号接收处理单元4和切副瓣天线6均与共用单元5通信连接；共用单元5和终端设备7通信连接。

本实用新型实施例中，接收处理组件中采集处理模块采用XC7VX690T型号的FPGA，信号接收模块采用XC6SLX16的FPGA，GPS/北斗模块采用TH-BD05F型号的定位授时模块，第一电源模块采用FE175D480x033FP型号AC-DC模块与PI3105-00-HVIZ和PI3109-00-HVMZ型号的DC-DC模块；共用单元5中测向处理模块采用XC7K420T型号的FPGA，参考及校正源模块采用XC6SLX16的FPGA，切副瓣接收模块采用XC6SLX16的FPGA，第二电源模块采用FE175D480x033FP型号AC-DC模块与PI3105-00-HVIZ和PI3109-00-HVMZ型号的DC-DC模块。表1为接收处理组件中各模块和共用单元5中测向处理模块的通信接口与采集处理模块的接线表，表2为共用单元5中各模块和接收处理组件中采集处理模块的通信接口与测向处理模块的接线表。

表1

表2

在本实用新型实施例中，如图1所示，第一信号接收处理单元1、第二信号接收处理单元2、第三信号接收处理单元3和第四信号接收处理单元4的内部结构完全相同，均包括天线组件和接收处理组件；接收处理组件分别与天线组件和共用单元5通信连接。

在本实用新型实施例中，如图2所示，接收处理组件包括信号接收模块、采集处理模块、GPS/北斗模块和第一电源模块；

信号接收模块分别与天线组件和采集处理模块通信连接；采集处理模块分别与GPS/北斗模块和共用单元5通信连接；第一电源模块分别与信号接收模块、采集处理模块和GPS/北斗模块电性连接。在本实用新型中，信号接收模块用于对输入信号进行滤波、放大和变频后输出中频信号；采集处理模块用于对中频信号进行ADC采集、信号检测和处理后，获得信号参数和相关目标信息，并为输出数据打上高精度时标；GPS/北斗模块用于为系统提供定位、寻北和授时，GPS/北斗模块输出定位和授时数据至接收处理组件的信号采集处理模块；电源模块用于接收AC220V供电，通过AC-DC变换为单元提供直流电源。

在本实用新型实施例中，如图2所示，共用单元5包括参考及校正源模块、切副瓣接收模块、测向处理模块和第二电源模块；

切副瓣接收模块分别与切副瓣天线6、参考及校正源模块和测向处理模块通信连接；测向处理模块分别与采集处理模块和参考及校正源模块通信连接；第二电源模块分别与参考及校正源模块、切旁瓣接收模块和测向处理模块电性连接；参考及校正源模块分别与信号接收模块和采集处理模块通信连接。在本实用新型中，参考及校正源模块主要由参考时钟源和频率源等部分组成，用于产生系统需要的时钟信号和校正信号等；参考及校正源模块输出参考时钟信号至测向处理模块，输出校正信号到切副瓣接收模块，输出参考时钟和校正信号至信号接收处理单元。切副瓣接收模块接收切旁瓣天线送来的信号，通过滤波、放大和变频后输出中频信号至测向处理模块。测向处理模块主要完成对4个信号接收处理单元和切旁瓣接收模块的信号融合处理，采用干涉仪测向算法，获得目标测向数据。电源模块接收AC220V供电，通过AC-DC变换为单元提供直流电源。信号接收单元是通过信号采集处理模块统一对外数据接口，共用组件是测向处理模块统一对外数据接口。

在本实用新型实施例中，如图1所示，第一信号接收处理单元1、第二信号接收处理单元2、第三信号接收处理单元3和第四信号接收处理单元4均固定设置于安装支架上。在本实用新型中，系统安装支架采用多维多点固定的方式，保证了系统架设的稳定性和测向基线长度的准确性。

在本实用新型实施例中，如图1所示，第一信号接收处理单元1、第二信号接收处理单元2、第三信号接收处理单元3和第四信号接收处理单元4均通过楔形结构和蝶形螺钉与安装支架固定连接。通过结构及接口的匹配设计，保证4个信号接收处理单元的互换性。同时通过楔形结构和蝶形螺钉，保证安装架设的方便快捷。

在本实用新型实施例中，如图2和图3所示，干涉仪测向系统包括组合状态和拆分复用状态。在本实用新型中，干涉仪测向系统的工作模式可以根据实际需要自由选择。在测向应用时，系统处于组合状态。4个信号接收处理单元安装在支架上，形成干涉仪测向的4个天线阵元和接收处理通道，处理结果汇集到共用单元完成测向功能。在不需要测向的应用场合，系统可转换为拆分状态。4个信号接收处理单元可分别安装在支架上，形成4套便携式无源探测设备。

本实用新型的工作原理及过程为：本干涉仪测向系统通过一体化设计，将阵元天线与对应的信号接收通道、采集处理模块集成为信号接收处理单元。比如系统的测向天线阵有四个阵元，则分别设计四个信号接收单元。系统的参考及校正源模块、切旁瓣接收模块和测向处理模块集成在共用单元5中。每个信号接收处理单元的功能完善，均可独立使用，满足便携式无源探测的需求。通过多板采集同步技术和结构匹配设计等技术，将多个信号接收单元和共用单元5组合在一起可实现干涉仪测向功能。

如图3所示，在测向应用时，系统处于组合状态。4个信号接收处理单元安装在支架上，形成干涉仪测向的4个天线组件和接收处理组件，处理结果汇集到共用单元5完成测向功能。如图4所示，在不需要测向的应用场合，系统可转换为拆分状态。4个信号接收处理单元可分别安装在支架上，形成4套便携式无源探测设备。

同时，为了实现各单元采样数据的同时同步，系统必须保证采样时钟的同步。因此各单元的采样时钟采用同源设计，并通过自动校正来消除误差。不同单元之间的数据配对通过时标计数器实现，时标计数器的同步通过同源时钟及全局复位信号来保证。

本实用新型的有益效果为：

(1)本系统采用组合拆分复用的设计思路，使系统既可拆分为多套独立的便携式接收设备，实现信号接收处理和多点时差定位，又可组合为干涉仪测向系统，实现高精度测向，提高了系统的功能性和灵活性。

(2)信号接收处理单元设计完全一致，组合为测向系统时安装位置可以互换，拆分使用时可以互为备份。

(3)阵元天线与对应的信号接收通道和采集处理电路采用一体化集成设计，系统架设时不需要连接天线与接收通道之间的电缆，更好地保证了系统相位稳定性、测向精度和可靠性。

(4)系统采用多板采集同步技术，解决了不同单元间的同步采集和数据配对等问题，可同时保证单元的拆分复用和组合后的测向要求。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种干涉仪测向系统，其特征在于，包括第一信号接收处理单元(1)、第二信号接收处理单元(2)、第三信号接收处理单元(3)、第四信号接收处理单元(4)、共用单元(5)、切副瓣天线(6)和终端设备(7)；

所述第一信号接收处理单元(1)、第二信号接收处理单元(2)、第三信号接收处理单元(3)、第四信号接收处理单元(4)和切副瓣天线(6)均与共用单元(5)通信连接；所述共用单元(5)和终端设备(7)通信连接。

2.根据权利要求1所述的干涉仪测向系统，其特征在于，所述第一信号接收处理单元(1)、第二信号接收处理单元(2)、第三信号接收处理单元(3)和第四信号接收处理单元(4)的内部结构完全相同，均包括天线组件和接收处理组件；所述接收处理组件分别与天线组件和共用单元(5)通信连接。

3.根据权利要求2所述的干涉仪测向系统，其特征在于，所述接收处理组件包括信号接收模块、采集处理模块、GPS/北斗模块和第一电源模块；

所述信号接收模块分别与天线组件和采集处理模块通信连接；所述采集处理模块分别与GPS/北斗模块和共用单元(5)通信连接；所述第一电源模块分别与信号接收模块、采集处理模块和GPS/北斗模块电性连接。

4.根据权利要求3所述的干涉仪测向系统，其特征在于，所述共用单元(5)包括参考及校正源模块、切副瓣接收模块、测向处理模块和第二电源模块；

所述切副瓣接收模块分别与切副瓣天线(6)、参考及校正源模块和测向处理模块通信连接；所述测向处理模块分别与采集处理模块和参考及校正源模块通信连接；所述第二电源模块分别与参考及校正源模块、切旁瓣接收模块和测向处理模块电性连接；所述参考及校正源模块分别与信号接收模块和采集处理模块通信连接。

5.根据权利要求1所述的干涉仪测向系统，其特征在于，所述第一信号接收处理单元(1)、第二信号接收处理单元(2)、第三信号接收处理单元(3)和第四信号接收处理单元(4)均固定设置于安装支架上。

6.根据权利要求5所述的干涉仪测向系统，其特征在于，所述第一信号接收处理单元(1)、第二信号接收处理单元(2)、第三信号接收处理单元(3)和第四信号接收处理单元(4)均通过楔形结构和蝶形螺钉与安装支架固定连接。

7.根据权利要求1所述的干涉仪测向系统，其特征在于，所述干涉仪测向系统包括组合状态和拆分复用状态。

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