中继卫星终端相控阵天线自跟踪算法设计与性能分析

针对飞行器与中继卫星之间建立全球实时通信数据链的需求,开展了飞行器二维有源相控阵天线自跟踪技术研究。结合载体坐标系,对自跟踪算法原理进行了分析,给出了计算公式,并完成了二维相控阵天线跟踪系统设计与实现。仿真和系统测试表明,跟踪算法静态角跟踪误差≤0.25°,角速度≤25°/s时,跟踪算法能正常工作,且在阵元失效率≤20%时性能保持不变。     

相控阵卫星跟踪系统角度测量研究

运动平台相控阵卫星跟踪系统是一种高速运动目标实时跟踪系统,测角算法为系统的关键技术之一。结合相控阵卫星跟踪系统方案,重点研究了适用于相控阵卫星跟踪系统的测角算法,在单脉冲测角理论的基础上进行研究和改进,提出了一种基于子阵划分的互相关角度测量方法。该方法能有效地提高输出信号信噪比,并具有运算量小、测角精度高、适宜工程实现等特点,较好地解决了卫星跟踪系统中角度测量的工程需求问题。数值仿真分析了影响测角精度的若干因素,验证了算法的有效性。最后给出了保障测角精度的措施。     

相控阵天线实验系统设计

介绍了一种新颖的相控阵天线实验系统。首先给出了系统的组成和设计原理,然后介绍了系统的软件实现过程以及多用户教学功能的实现。所设计的实验系统实现了相控阵天线设计教学过程,具有操作简单、实验真实直观等特点,取得良好效果。     

相控阵雷达目标跟踪算法

相控阵雷达和边跟踪边搜索雷达相比多一个自由度,因为它可以采用可变更新时间。当探测到某一目标机动时,可以缩短更新时间以改善跟踪精度。业已证实可变更新时间能够用于αβ滤波器,但更新时间值取决于偏差的大小。作者把Monte-Carlo模拟应用于各种各样的目标轨迹,对Cohen算法作了验证,此外还研究了选取更新时同的其它策略,探讨了算法参数范固内均方估算误差和平均更新时间的关系。由此而得出的结论是:在选取算法参数时,必须折衷考虑以使得估算误差较低而又不至于使平均更新时间太短。     

相控阵跟踪系统测角与角度跟踪算法

针对高速运动平台与中继卫星之间稳定的双向信息传输需求,开展弹载平台二维有源相控阵卫星自跟踪技术的研究,完成二维相控阵天线跟踪系统方案的设计,为弹载中继终端大规模二维有源相控阵的研制奠定基础。首先给出相控阵跟踪系统方案并对相控阵自跟踪系统的关键技术进行了分析:角度搜索/捕获,角度测量,角度跟踪;随后对相控阵卫星跟踪系统的测角方法和角度跟踪滤波算法进行研究,分析了具体原理并对测角精度和跟踪精度进行了仿真研究。     

相控阵雷达及组网跟踪系统资源管理技术

从整体角度来讲,可以将传感器资源管理过程看成是其对相关传感器探测资源进行控制的过程。这个控制过程具有一定的自动化特点。本文从相控阵技术的概念入手,对相控阵雷达及组网跟踪系统资源管理技术进行研究和分析。     

相控阵卫星跟踪系统搜索/捕获仿真研究

为了实现针对高速移动载体平台稳定的相控阵天线对卫星系统的自动跟踪。对二维相控阵天线自跟踪系统方案设计进行了说明,考虑到载体平台提供的引导信息与卫星真实方向之间存在一定偏差,使得系统不能直接进入自跟踪过程,需要首先根据引导信息对卫星信号进行搜索捕获,给出搜索过程的波位排列和能量检测理论以判断接收到信号是否是有效信号,捕获中采用单脉冲和差波束比幅测角和α-β滤波作为捕获过程跟踪滤波方案,并通过仿真分析了信噪比、波束指向误差对捕获过程收敛性能的影响。整个算法简易稳定,可以运用到高速移动平台的自跟踪系统,保证自跟踪的准确性。     

相控阵雷达系统最大跟踪能力研究

相控阵雷达系统的最大跟踪能力是相控阵系统的重要指标,也是边跟踪边搜索（TAS）工作模式的研究基础。为了从工程应用的角度深入分析该性能指标,本文在Singer模型基础上,分析雷达跟踪的重访时间与工程测角误差的关系,并且分析在最小检测信噪比（SNR）情况下的跟踪驻留时间。通过对多目标时的统计分析,给出了平均重访时间和平均驻留时间,在此基础上,给出稳态时的最大跟踪能力闭和解析式。最后对非稳态的情况进行了分析,得到相应的雷达饱和状态解析式。基于上述分析,利用VC＋＋建立仿真平台,通过仿真验证了相关结论的正确性。     

舰载相控阵雷达跟踪波束的计算机控制

在将多功能相控阵雷达应用于舰载环境时，提出了一个重要的问题，就是在舰船摇摆环境下，相控阵雷达电子波束如何稳定而且精密地指出目标。本文提出一种实现电子跟踪波束稳定的计算机控制方法－动态补偿舰船摇摆运动与自适应卡尔曼滤波相结合，计算机仿真结果表明，该方法能够使舰载相控阵雷达电子跟踪波束稳定而且精密地指出机动目标，并易于实现。     

数字多波束相控阵测控系统角跟踪环路设计

为了解决相控阵天线对目标的自跟踪问题,基于数字锁相环路理论,提出了一种相控阵天线数字角跟踪环路设计方案。通过数学建模与仿真验证了方案的正确性,同时表明方案对不同的通道时延具有良好的收敛特性。该方案已成功应用于工程项目。     

一种改进相控阵雷达跟踪环路的方法

现代相控阵雷达具备灵活的多目标机电轴联合搜索跟踪能力,但在雷达实际应用中,当跟踪远距离低信噪比目标时,采用电轴或机电轴联合跟踪方式下的跟踪稳定性伺服角度闭环跟踪方式。本文对此问题进行了分析,通过在雷达数据处理中增加前置噪声滤波器与自适应前馈补偿模块,构建了改进的雷达跟踪闭环系统,通过对比实验,验证了改进系统能够明显提高多目标跟踪稳定性和跟踪精度。     

箭载共形相控阵天线波控系统设计分析

为完成适用于天基测控的箭载共形相控阵天线对波束指向控制的需求,分析了箭载天线波控系统的设计要求与任务,论述了平面相控阵天线波控系统的实现方法,并根据波控系统基本原理推导出基于阵因子函数的箭载共形相控阵天线波控算法。针对运载火箭天基测控这一新需求提出了基于查表法的集中式波控设计方案,给出了系统设计方法。样机测试结果表明,该波控系统方案正确、可行,满足工程需求。     

一种基于信标的移动卫通相控阵波束跟踪算法

提出并实现了一种利用卫星信标信号来实施基于相控阵天线的波束跟踪算法。该方法适用于采用相控阵天线技术的各种卫星"动中通"天线,克服了卫星信标信号强度弱,检测困难的弱点,提高了跟踪信噪比,同时采用了软件无线电方式解调可以提供最大的灵活性。跟踪算法的最大优点是没有任何陀螺仪的辅助,极大地提高了天线在各种极端运动环境下的适应能力。算法最终在自行研制的Ku波段相控阵移动卫星天线系统上获得验证。     

相控阵雷达目标跟踪的最优调度

相控阵雷达资源调度是其跟踪和控制中一个亟待解决的问题。在Hong S M等人给出的测量和跟踪模型下，结合AGX目标运动模型，得出雷达的最优调度策略。运用其结论对目标跟踪进行了验证仿真，并与测量残差法进行了比较，结果是适合工程应用的。     

有源相控阵雷达波束控制系统的设计

应用快捷的查表法完成了阵面所有单元的一次布相。其特点是可移植性强、体积小、重量轻、布相时间短,并具有机内自检功能。它对有源相控阵天线系统有很好的通用性,通过模块积木式组合,也能适应大阵面相控阵天线系统的要求。     

一种双波束相控阵天线的设计与实现

介绍了一种双波束相控阵天线,阐述了其工作原理、设计方法及实测结果。该天线阵工作于P波段,用于雷达干扰发射系统,发射波束为方位同时双波束,并且每个波束均可独立电扫描,实现了同时对多目标、多方位的雷达干扰。     

相控阵雷达高速布相的设计与实现

随着相控阵雷达技术的发展，对波控系统的要求越来越高，特别是大尺寸天线阵面波束的快速扫描问题。本文介绍了应用双口RAM对阵面所有单元实现高速布相的方法。     

一种用于卫星地面移动通信系统的相控阵天线

介绍了一种用于卫星地面移动通信系统的相控阵天线。该天线采用GPS与电子罗盘相结合的跟踪控制方案,控制天线波束在仰角30°~90°,方位角0°~360°的空域内快速扫描,自动跟踪通信卫星,确保话音通信和数据传输。增益优于14 dB,圆极化工作,天线工作在L波段,直径小于550 mm。介绍了单馈源双频圆极化天线单元、波束控制器的理论分析和工程设计,以及天线系统的组成和主要性能。实测结果表明该天线能够满足卫星地面移动通信终端的应用。