多雷达天线协同控制方法技术

本发明专利技术提供一种多雷达天线协同控制方法，该方法通过对多部雷达天线的协同控制，可以任意选择几部雷达协同工作，也可以任意对一部雷达进行控制，通过几部雷达共同工作，既提高工作效率，又完成了以前无法完成的协同工作。本发明专利技术的控制方法可实现以下目标控制如下：多雷达天线同步旋转控制，即需要协同的几部雷达时刻保持和基准雷达相同方位、基本相同速度旋转；多雷达天线顺序旋转控制，即需要协同的雷达时刻保持和基准雷达时刻保持一定的夹角、基本相同速度旋转；单雷达天线微动指向控制，即对协同内单一雷达系统提供一个目标外推航迹信息完成对该目标的跟踪控制功能。

【技术实现步骤摘要】
多雷达天线协同控制方法
：本专利技术是多雷达天线协同控制方法，即实现多部雷达天线同步旋转控制、多部雷达天线顺序旋转控制、单部雷达天线微动指向控制，此专利技术可以大大提高雷达探测目标的频率，有利于多部雷达后端数据融合。
技术介绍
：目前，每个雷达站对天线旋转的控制多采用相互独立的方式，每一部天线有对应的一套独立控制系统，不同雷达之间不能同时协调工作。
技术实现思路
：本专利技术的专利技术目的是提供一种多雷达天线协同控制方法，该方法通过对多部雷达天线的协同控制，可以任意选择几部雷达协同工作，也可以任意对一部雷达进行控制，通过几部雷达协同工作，既提高工作效率，又完成了以前无法完成的协同工作。本专利技术的具体技术方案如下：一种多雷达天线协同控制方法，该方法的控制过程如下：开启系统，系统初始化，然后根据控制指令，判断后进入以下三种控制模式之一；1)模式一：同步旋转控制模式a)首先设定任一雷达天线为基准机器，其他雷达自动默认为从动雷达；每部雷达天线的同步机实时向主控单元发送本机器的实时方位值，主控单元读取基准雷达的方位值θ(t)，和从动雷达方位值θn(t)，并计算从动雷达与基准雷达的方位差值ε(t)＝θ(t)-θn(t)，如若ε(t)＜0，则把此值加360°，表示只能按统一顺时针方向追；其中，θ(t)表示t时刻的基准雷达方位值，θn(t)表示t时刻从动雷达的方位值，n表示各台从动雷达标号，ε(t)表示t时刻从动雷达和基准雷达方位差值；b)给定基准雷达的转速V0；c)采用Bang-bang控制形式：当ε(t)大于30°时，调整从动雷达速度按照以V0+ΔV转/分的转速转动，使ε(t)逐步减小；ΔV表述速度叠加量；d)采用PID控制形式：当ε(t)逐步减小至≤30°时，按下式调节从动雷达天线的转速：逐步减小从动雷达与基准雷达的方位差值ε(t)；式中：n为各台从动雷达的编号,Vn(t)表示从动雷达转速，KnP为比例系数；TnI为积分时间常数；Tnd为微分时间常数；e)当调速至ε(t)值小于误差阀值β(β＝0.05°)时，认定为从动雷达方位值与基准雷达方位值保持一致：θn(t)＝θ(t)±β，继而从动雷达按照Vn(t)速度紧密跟随主动雷达，时时保证θn(t)＝θ(t)±β；2)模式二：顺序旋转控制模式a)首先设定任一雷达天线为基准机器，其他雷达自动默认为从动雷达；置入各从动雷达天线的顺序旋转夹角值θ1，即各部雷达天线按编号与基准雷达的置入角度值分别为θ1、2θ1、3θ1、4θ1…nθ1；每部雷达天线的同步机实时向主控单元发送本机器的实时方位值，主控单元读取基准雷达的方位值θ(t)，和从动雷达方位值θn(t)，并计算从动雷达方位值与基准雷达及置入角度值的方位差值λn(t)＝θ(t)-θn(t)-nθ1，如若λn(t)＜0，则把此值加360°，表示只能按统一顺时针方向追；其中，λn(t)表示从动雷达方位值与基准雷达及置入角度值的方位差值；b)给定基准雷达的转速V0；c)采用Bang-bang控制形式：当λn(t)>30°时，调整从动雷达速度按照以V0+ΔV转/分的转速转动(ΔV＝0.5～3转/分)，使λn(t)逐步减小；ΔV表述速度叠加量；其中Vn(t)表示从动雷达转速，n表示各台从动雷达标号；d)采用PID控制形式：当λn(t)逐步减小至λn(t)≤30°时，按下式调节从动雷达天线的转速：逐步减小从动雷达与基准雷达的方位差值λn(t)；式中：n为各台从动雷达的编号,Vn(t)表示从动雷达转速，KnP为比例系数；TnI为积分时间常数；Tnd为微分时间常数；e)当调速至λn(t)值小于误差阀值β(β＝0.05°)时，认定为从动雷达方位值与基准雷达已按置入角度值保持一致：θn(t)＝θ(t)+nθ1±β，继而从动雷达按照Vn(t)速度紧密跟随主动雷达；3)模式三：微动指向控制a)置入一部雷达的目标方位值θ2；b)该部雷达天线的同步机实时向主控单元发送本机器的实时方位值，主控单元读取该部雷达方位值θn(t)，并计算该部雷达的方位与置入的目标方位值的差值Ιn(t)＝θn(t)-θ2，如若Ιn(t)＜0，则把此值加360°，表示只能按统一顺时针方向追；其中，θ2表示某部雷达的目标方位值；Ιn(t)表示t时刻该部雷达的方位值与置入的目标方位值的差值；c)采用Bang-bang控制形式：当Ιn(t)>30°时，调整该部雷达速度按照以ΔV转/分的转速转动(ΔV＝0.5～3转/分)，使Ιn(t)逐步减小；ΔV表述速度叠加量；d)采用PID控制形式：当Ιn(t)逐步减小至Ιn(t)≤30°时，按下式调节该部雷达天线的转速：逐步减小从动雷达与置入的目标方位值的差值Ιn(t)；式中：V0该部雷达的初始化速度，V0＝0,n为雷达的编号,Vn(t)表示从动雷达转速，KnP为比例系数；TnI为积分时间常数；Tnd为微分时间常数；e)当调速至Ιn(t)值小于误差阀值β时，认定为该部雷达方位值与置入的目标方位值一致，并将该部雷达停至该位置。本专利技术的进一步设计在于：该方法的控制过程如下：步骤c)中所述ΔV取0.5～3转/分。该方法的控制过程如下：步骤e)中所述误差阀值β取0.01°～0.05°。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术把所有雷达的方位信号通过光纤连接到主控设备里，不影响原设备的伺服控制系统，所以配置结构特别简单，控制对象清楚；同时由于着眼点不在改变原来单个雷达控制系统，为了增加多部雷达协同控制功能，提高雷达探测目标的频率和可靠性。本设备还有配液晶屏，遥控时终端向主控设备发送协同指令，操作方式简便。本专利技术为了实现对阵地所有雷达的协同联合工作，大大提高雷达探测目标的频率，增加一个协同主控控制设备，每部雷达原控制部分(协同控制从控设备)和主控设备通过光纤连接，主控控制设备再和同一集成终端(上位机)连接，通过统一终端或主控控制设备本身(液晶屏)就可以发送协同控制命令。本专利技术的控制方法可实现以下目标控制如下：多雷达天线同步旋转控制，即需要协同的几部雷达时刻保持和基准雷达相同方位、以基本相同速度旋转；多雷达天线顺序旋转控制，即需要协同的雷达时刻保持和基准雷达时刻保持设定的夹角、基本相同速度旋转；单雷达天线微动指向控制，即对协同内单一雷达系统提供一个目标外推航迹信息完成对该目标的跟踪控制功能。附图说明:图1为多天线协同控制设备的原理框图。图2为本专利技术的主控流程图。图3为从动雷达在跟随目标方位过程中从动雷达效果图。具体实施方式：实施例一：如图1所示，本专利技术方法采用的多天线协同控制设备组成。包括五部雷达天线，每部雷达天线配备有一台伺服控制单元和一台光端机，还包括电源模块和主控单元，主控单元分别经一台光端机与每台雷达天线的伺服控制单元相连，电源模块为各台光端机和主控单元供电。该设备还包括液晶显示屏，该液晶显示屏与主控单元连接，也由电源模块供电。设备还包括遥控光端机和上位机，主控单元与遥控光端机连接，遥控光端机经光纤与上位机连接。主控单元采用带操作系统PCC控制器，型号为ESCP476-PCNW-T3-M11；电源模块采用24V直流电源，具体为VI-PU30-EUY直流开关电源；光端机采用OEC20-433-137-01-Y2M单模光端机；液晶显示屏采用ESPP320.057本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多雷达天线协同控制方法，该方法的控制过程如下：开启系统，系统初始化，然后根据控制指令，判断后进入以下三种控制模式之一：1)模式一：同步旋转控制模式a)首先设定任一雷达天线为基准机器，其他雷达自动默认为从动雷达；每部雷达天线的同步机实时向主控单元发送本机器的实时方位值，主控单元读取基准雷达的方位值θ(t)，和从动雷达方位值θn(t)，并计算从动雷达与基准雷达的方位差值ε(t)＝θ(t)‑θn(t)，如若ε(t)＜0，则把此值加360°，表示只能按统一顺时针方向追；其中，θ(t)表示t时刻的基准雷达方位值，θn(t)表示t时刻从动雷达的方位值，n表示各台从动雷达标号，ε(t)表示t时刻从动雷达和基准雷达方位差值；b)给定基准雷达的转速V0；c)采用Bang‑bang控制形式：当ε(t)大于30°时，调整从动雷达速度按照以V0+ΔV转/分的转速转动，使ε(t)逐步减小；d)采用PID控制形式：当ε(t)逐步减小至≤30°时，按下式调节从动雷达天线的转速：Vn(t)=V0+KnPϵ(t)+1TnI∫0tϵ(t)dt+Tnddϵ(t)dt]]>逐步减小从动雷达与基准雷达的方位差值ε(t)；式中：n为各台从动雷达的编号,Vn(t)为PID控制器的输出控制量，为比例系数；TnI为积分时间常数；为微分时间常数；e)当调速至εn(t)值小于误差阀值β时，认定为从动雷达方位值与基准雷达方位值保持一致：θn(t)＝θ(t)±β，继而从动雷达按照Vn(t)速度紧密跟随主动雷达，时时保证θn(t)＝θ(t)±β；2)模式二：顺序旋转控制模式a)首先设定任一雷达天线为基准机器，其他雷达自动默认为从动雷达；置入各从动雷达天线的顺序旋转夹角值θ1，即各部雷达天线按编号与基准雷达的置入角度值分别为θ1、2θ1、3θ1、4θ1…nθ1；每部雷达天线的同步机实时向主控单元发送本机器的实时方位值，主控单元读取基准雷达的方位值θ(t)，和从动雷达方位值θn(t)，并计算从动雷达方位值与基准雷达及置入角度值的方位差值λn(t)＝θ(t)‑θn(t)‑nθ1，如若λn(t)＜0，则把此值加360°，表示只能按统一顺时针方向追；其中，λn(t)表示从动雷达方位值与基准雷达及置入角度值的方位差值；b)给定基准雷达的转速V0；c)采用Bang‑bang控制形式：当λn(t)>30°时，调整从动雷达速度按照以V0+ΔV转/分的转速转动，使λn(t)逐步减小；其中Vn(t)表示从动雷达转速，n表示各台从动雷达标号；d)采用PID控制形式：当λn(t)逐步减小至λn(t)≤30°时，按下式调节从动雷达天线的转速：Vn(t)=V0+KnPλn(t)+1TnI∫0tλn(t)dt+Tnddλn(t)dt]]>逐步减小从动雷达与基准雷达的方位差值λn(t)；式中：n为各台从动雷达的编号,Vn(t)为PID控制器的输出控制量，为比例系数；TnI为积分时间常数；为微分时间常数；e)当调速至λn(t)值小于误差阀值β(β＝0.05°)时，认定为从动雷达方位值与基准雷达已按置入角度值保持一致：θn(t)＝θ(t)+nθ1±β，继而从动雷达按照Vn(t)速度紧密跟随主动雷达；3)模式三：微动指向控制a)置入一部雷达的目标方位值θ2；b)该部雷达天线的同步机实时向主控单元发送本机器的实时方位值，主控单元读取该部雷达方位值θn(t)，并计算该部雷达的方位与置入的目标方位值的差值Ιn(t)＝θn(t)‑θ2，如若Ιn(t)＜0，则把此值加360°，表示只能按统一顺时针方向追；其中，θ2表示某部雷达的目标方位值；Ιn(t)表示t时刻该部雷达的方位值与置入的目标方位值的差值；c)采用Bang‑bang控制形式：当Ιn(t)>30°时，调整该部雷达速度按照以ΔV转/分的转速转动，使Ιn(t)逐步减小；d)采用PID控制形式：当Ιn(t)逐步减小至Ιn(t)≤30°时，按下式调节该部雷达天线的转速：Vn(t)=V0+knpIn(t)+1TnI∫0tIn(t)dt+TnddIn(t)dt]]>逐步减小从动雷达与置入的目标方位值的差值Ιn(t)；式中：V0该部雷达的初始化速度，n为雷达的编号,Vn(t)为PID控制器的输出控制量，为比例系数；TnI为积分时间常数；为微分时间常数；e)当调速至Ιn(t)值小于误差阀值β时，认定为该部雷达方位值与置入的目标方位值一致，并将该部雷达停至该位置。...

【技术特征摘要】
1.一种多雷达天线协同控制方法，该方法的控制过程如下：开启系统，系统初始化，然后根据控制指令，判断后进入以下三种控制模式之一：1)模式一：同步旋转控制模式a)首先设定任一雷达天线为基准机器，其他雷达自动默认为从动雷达；每部雷达天线的同步机实时向主控单元发送本机器的实时方位值，主控单元读取基准雷达的方位值θ(t)，和从动雷达方位值θn(t)，并计算从动雷达与基准雷达的方位差值ε(t)＝θ(t)-θn(t)，如若ε(t)＜0，则把此值加360°，表示只能按统一顺时针方向追；其中，θ(t)表示t时刻的基准雷达方位值，θn(t)表示t时刻从动雷达的方位值，n表示各台从动雷达标号，ε(t)表示t时刻从动雷达和基准雷达方位差值；b)给定基准雷达的转速V0；c)采用Bang-bang控制形式：当ε(t)大于30°时，调整从动雷达速度按照以V0+ΔV转/分的转速转动，使ε(t)逐步减小；ΔV表述速度叠加量；d)采用PID控制形式：当ε(t)逐步减小至≤30°时，按下式调节从动雷达天线的转速：逐步减小从动雷达与基准雷达的方位差值ε(t)；式中：n为各台从动雷达的编号,Vn(t)表示从动雷达转速，KnP为比例系数；TnI为积分时间常数；Tnd为微分时间常数；e)当调速至ε(t)值小于误差阀值β时，认定为从动雷达方位值与基准雷达方位值保持一致：θn(t)＝θ(t)±β，继而从动雷达按照Vn(t)速度紧密跟随主动雷达，时时保证θn(t)＝θ(t)±β；2)模式二：顺序旋转控制模式a)首先设定任一雷达天线为基准机器，其他雷达自动默认为从动雷达；置入各从动雷达天线的顺序旋转夹角值θ1，即各部雷达天线按编号与基准雷达的置入角度值分别为θ1、2θ1、3θ1、4θ1…nθ1；每部雷达天线的同步机实时向主控单元发送本机器的实时方位值，主控单元读取基准雷达的方位值θ(t)，和从动雷达方位值θn(t)，并计算从动雷达方位值与基准雷达及置入角度值的方位差值λn(t)＝θ(t)-θn(t)-nθ1，如若λn(t)＜0，则把此值加360°，表示只能按统一顺时针方向追；其中，λn(t)表示从动雷达方位值与基准雷达及置入角度值的方位差值；b)给定基准雷达的转速V0；c)采用Bang-bang控制形式：当λn...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈尚国，王刚，黄湘鹏，蒋晔，
申请(专利权)人：南京长江电子信息产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32