增强角跟踪系统模拟器跟踪收敛性的方法技术方案

本发明专利技术提出了一种增强角跟踪系统模拟器跟踪收敛性的方法，利用本发明专利技术可以减小交叉耦合和误差积累，提高角跟踪过程的收敛性。本发明专利技术通过下述技术方案实现：模拟器信号处理单元对中频信号进行精度优于0.01dB的精确幅度调节后，经分路器分成和路、方位和俯仰支路三路信号，三路信号通过数控衰减器接收模拟器监控软件对应的衰减控制命令进行幅度衰减，幅度衰减后的和路信号直接到跟踪接收机，方位和俯仰支路信号分别经0/π切换器在模拟器监控软件的控制下进行极性切换，切换后的方位、俯仰支路信号在正交合成器中合成为差路信号送跟踪接收机，跟踪接收机根据和路差路信号提取的角误差信号送入天伺馈系统控制天线朝着对准目标的方向转动。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及一种增强角跟踪系统模拟器跟踪收敛性的方法。

技术介绍

跟踪收敛性是跟踪系统性能指标的重要体现，跟踪收敛性受到跟踪系统跟踪系数k和跟踪相位误差△影响。随着跟踪系数k与1的偏差△k及跟踪相位误差△变小，跟踪收敛步长相应变小，跟踪收敛性趋好，反之，则跟踪收敛性趋差。角跟踪系统常会因为方位俯仰信号的正交性不好造成交叉耦合较大或者链路处理时间较长引起误差积累，导致角跟踪收敛性不好。无线电测控系统中交叉耦合本身是由于天线馈源正交性不好引起，角跟踪系统模拟器在模拟天线从偏离目标到对准目标的角跟踪过程时，一般要求模拟天线主瓣波束宽度内的跟踪特性，需要模拟产生角跟踪过程必须的和路、差路信号，根据天线方向图设计天线与目标的偏移角对应和路、方位支路、俯仰支路信号幅度关系的查找表，查找表角度偏移范围至少覆盖天线主瓣波束宽度，根据查找表控制对应的衰减器及0/π切换器去控制和路及相互正交的方位支路、俯仰支路信号的幅度和相位，产生一个反馈信号，驱动天线朝着对准目标的方向运动，一般方位俯仰支路信号之间的相对幅度值相差40dB、正交性优于90°±3°就认为没有交叉耦合、处理时间及误差累积时间小于50毫秒就不会引起控制滞后，其角跟踪系统模拟器就不会对跟踪收敛性造成影响。角跟踪系统模拟器中，用于控制方位支路、俯仰支路信号的衰减器可控衰减范围不够宽，小于40dB，精度不高，大于0.1dB，或者监控处理计算机中根据跟踪天线方向图推算出的天线与目标的偏移角对应和路、方位支路、俯仰支路信号幅度关系预先设计的查找表的角度偏移范围没有完全覆盖天线主瓣波束宽度，可查的衰减范围不够宽，小于40dB，精度不高，大于0.1dB，或者用于将方位支路信号、俯仰支路信号合成差路信号的正交合成器正交性低于90°±1°，或者在通过控制衰减器调节方位支路信号、俯仰支路信号幅度时引起相位变化大于±1°，造成合成信号正交性低于90°±3°，将导致角跟踪系统模拟器在模拟角跟踪过程中，控制方位支路幅度时俯仰支路受影响，控制俯仰支路幅度时方位支路受影响，产生交叉耦合；角跟踪系统模拟器监控软件根据天线实时角度与模拟轨道角度的差值访问查找表的时间，以及根据跟踪天线方向图推算出的天线与目标的偏移角对应和路、方位支路、俯仰支路信号幅度关系的查找表去控制衰减器，衰减器对控制命令的响应时间超过50毫秒，或者查找表不够精细，角度偏移步进大于0.0001°，方位俯仰支路幅度衰减步进大于0.01dB，将引起角误差信号积累，造成每一次反馈回的误差信号是上一次或者上几次的信息，交叉耦合及误差积累导致在模拟自跟踪过程中，通过系统跟踪接收机提取出角误差电压无法快速趋于0，使跟踪系数k与1的偏差△k及跟踪相位误差△均无法快速趋于0，造成跟踪系统不收敛、天线震荡。
测控系统执行任务前，希望有一套角跟踪系统模拟器来验证系统的跟踪性能，特别是海上或者不易建立标校设施的场合，如果有一套能够模拟角跟踪过程参数的角跟踪系统模拟器，模拟出一个交叉耦合小、滞后时间小跟踪收敛性好的角跟踪场景或者按逆向思维通过控制相关参数模拟出交叉耦合及滞后时间都不理想的场景，则可以验证系统的性能指标和极限状态，目前市面上尚无满足上述需求的货架产品，给测控系统的应用特别是特殊环境下跟踪系统的应用带来诸多不便，因此需要开发一套满足上述要求的角跟踪系统模拟器，模拟出一个高度逼真的角跟踪系统任务环境，来验证整个测控系统功能指标，检验设备状态。随着人类对外层空间认识的不断加深，以及我国海外利益的拓展，对各类信息的获取和探测会不断的加强，需要建立更多获取信息的无线电跟踪测控系统，对各类模拟器需求不断增加，对模拟器的性能要求越来越高，角跟踪系统模拟器能满足上述要求。

技术实现思路

本专利技术的任务是针对上述现有技术存在的问题以及测控技术发展的需求，提供一种简单可靠、耗费资源小、处理时间快、能够适应多种体制的角跟踪系统模拟器增强跟踪收敛性的方法。
本专利技术的上述目的可以通过以下措施来达到，一种增强角跟踪系统模拟器跟踪收敛性的方法，具有如下技术特征：模拟器监控处理计算机内置控制天线轨道角度的轨道软件和模拟器监控软件,通过CPCI总线连接模拟器信号处理单元并通过网口连接天伺馈系统；模拟器监控软件根据角跟踪系统和路差路天线方向图中目标与天线中心轴的偏移角度与和差路信号增益之间的关系，预先设计偏移角与和路、方位支路、俯仰支路信号幅度及相位关系的查找表，查找表覆盖天线主瓣波束宽度，以0.0001°的步进量设定±0.6°角度偏移范围、以0.01dB的衰减步进量设定0dB～60dB的幅度衰减范围；模拟器监控软件接收轨道软件送来的轨道角度和天伺馈送来的天线实时角度，收到一个天线当前的实时角度立即求出与对应轨道角度的差值，根据角度差值访问查找表，查寻对应的信号幅度衰减值及相位值；在进行角跟踪过程模拟时，模拟器信号处理单元接收外部测控系统送来的中频信号，模拟器监控软件通过数字信号处理芯片DSP控制现场可编程门阵列芯片FPGA中内置的幅度调节器，对中频信号进行精度优于0.01dB的精确幅度控制，将幅度控制后的中频数字信号通过模拟器信号处理单元送入连接有分路器的衰减器组件，经分路器一分为三路信号，形成和路信号、方位支路信号和俯仰支路信号，三路信号分别通过对应和路、方位支路、俯仰支路的数控衰减器，模拟器监控软件根据实时角度与轨道角度的差值访问查找表，查到和路、方位支路、俯仰支路对应的信号幅度衰减值，通过DSP转换成控制命令，分别控制对应的数控衰减器1、数控衰减器2、数控衰减器3进行0～60dB范围、精度0.01dB的幅度衰减，幅度衰减后的和路信号直接到跟踪接收机，幅度衰减后的方位支路信号和俯仰支路信号相对幅度值相差0～60dB，信号相位变化不超过±1°，分别经0/π切换器1和0/π位切换器2，在模拟器监控软件对应的0/π切换控制命令的控制下进行极性切换，极性切换后的方位支路信号和俯仰支路信号在正交性达到89°～91°的正交合成器中合成差路信号，从幅度和相位处理环节减小差路信号的交叉耦合，将差路信号送跟踪接收机，跟踪接收机根据和路差路信号提取的角误差信号送入天伺馈系统控制天线转向，天线转向的实时角度反馈给模拟监控处理计算机，模拟器监控软件根据新的偏移角从查找表中求得新的方位、俯仰支路对应的幅度衰减值和相位值，通过DSP转换成控制数控衰减器及0/π位切换器的命令，数控衰减器及0/π位切换器以纳秒级的响应时间响应控制命令，控制当前参数对应当前天线的状态，驱动天线朝着对准目标的方向运动，从减小交叉耦合和减小处理时间滞后导致的误差积累两方面，实现角跟踪系统模拟器增强跟踪收敛性。
本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：
简单可靠、耗费资源小。本专利技术的角跟踪系统模拟器，含模拟器监控处理计算机，模拟器监控处理计算机内置控制天线轨道角度的轨道软件和模拟器监控软件,模拟器监控处理计算机通过CPCI总线连接模拟器信号处理单元，通过网口连接天伺馈系统，模拟器信号处理单元连接衰减器组件，衰减器组件的输出送跟踪接收机通过天伺馈系统控制天线转向，模拟器监控软件根据天线和路差路方向图设计衰减范围0～60dB，精度0.01dB，角度偏移范围±0.6°，角度步进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强角跟踪系统模拟器跟踪收敛性的方法，具有如下技术特征：模拟器监控处理计算机内置控制天线轨道角度的轨道软件和模拟器监控软件,通过CPCI总线连接模拟器信号处理单元并通过网口连接天伺馈系统；模拟器监控软件根据角跟踪系统和路差路天线方向图中目标与天线中心轴的偏移角度与和差路信号增益之间的关系，预先设计偏移角与和路、方位支路、俯仰支路信号幅度及相位关系的查找表，查找表覆盖天线主瓣波束宽度，以0.0001°的步进量设定±0.6°角度偏移范围、以0.01dB的衰减步进量设定0dB～60dB的幅度衰减范围；模拟器监控软件接收轨道软件送来的轨道角度和天伺馈送来的天线实时角度，收到一个天线当前的实时角度立即求出与对应轨道角度的差值，根据角度差值访问查找表，查寻对应的信号幅度衰减值及相位值；在进行角跟踪过程模拟时，模拟器信号处理单元接收外部测控系统送来的中频信号，模拟器监控软件通过数字信号处理芯片DSP控制现场可编程门阵列芯片FPGA中内置的幅度调节器，对中频信号进行精度优于0.01dB的精确幅度控制，将幅度控制后的中频数字信号通过模拟器信号处理单元送入连接有分路器的衰减器组件，经分路器一分为三路信号，形成和路信号、方位支路信号和俯仰支路信号，三路信号分别通过对应和路、方位支路、俯仰支路的数控衰减器，模拟器监控软件根据实时角度与轨道角度的差值访问查找表，查到和路、方位支路、俯仰支路对应的信号幅度衰减值，通过DSP转换成控制命令，分别控制对应的数控衰减器1、数控衰减器2、数控衰减器3进行0～60dB范围、精度0.01dB的幅度衰减，幅度衰减后的和路信号直接到跟踪接收机，幅度衰减后的方位支路信号和俯仰支路信号相对幅度值相差0～60dB，信号相位变化不超过±1°，分别经0/π切换器1和0/π位切换器2，在模拟器监控软件对应的0/π切换控制命令的控制下进行极性切换，极性切换后的方位支路信号和俯仰支路信号在正交性达到89°～91°的正交合成器中合成差路信号，从幅度和相位处理环节减小差路信号的交叉耦合，将差路信号送跟踪接收机，跟踪接收机根据和路差路信号提取的角误差信号送入天伺馈系统控制天线转向，天线转向的实时角度反馈给模拟监控处理计算机，模拟器监控软件根据新的偏移角从查找表中求得新的方位、俯仰支路对应的幅度衰减值和相位值，通过DSP转换成控制数控衰减器及0/π位切换器的命令，数控衰减器及0/π位切换器以纳秒级的响应时间响应控制命令，控制当前参数对应当前天线的状态，驱动天线朝着对准目标的方向运动，从减小交叉耦合和减小处理时间滞后导致的误差积累两方面，实现角跟踪系统模拟器增强跟踪收敛性。...

【技术特征摘要】
1.一种增强角跟踪系统模拟器跟踪收敛性的方法，具有如下技术特征：模拟器监控处理计
算机内置控制天线轨道角度的轨道软件和模拟器监控软件,通过CPCI总线连接模拟器信号处
理单元并通过网口连接天伺馈系统；模拟器监控软件根据角跟踪系统和路差路天线方向图中
目标与天线中心轴的偏移角度与和差路信号增益之间的关系，预先设计偏移角与和路、方位
支路、俯仰支路信号幅度及相位关系的查找表，查找表覆盖天线主瓣波束宽度，以0.0001°
的步进量设定±0.6°角度偏移范围、以0.01dB的衰减步进量设定0dB～60dB的幅度衰减范
围；模拟器监控软件接收轨道软件送来的轨道角度和天伺馈送来的天线实时角度，收到一个
天线当前的实时角度立即求出与对应轨道角度的差值，根据角度差值访问查找表，查寻对应
的信号幅度衰减值及相位值；在进行角跟踪过程模拟时，模拟器信号处理单元接收外部测控
系统送来的中频信号，模拟器监控软件通过数字信号处理芯片DSP控制现场可编程门阵列
芯片FPGA中内置的幅度调节器，对中频信号进行精度优于0.01dB的精确幅度控制，将幅
度控制后的中频数字信号通过模拟器信号处理单元送入连接有分路器的衰减器组件，经分路
器一分为三路信号，形成和路信号、方位支路信号和俯仰支路信号，三路信号分别通过对应
和路、方位支路、俯仰支路的数控衰减器，模拟器监控软件根据实时角度与轨道角度的差值
访问查找表，查到和路、方位支路、俯仰支路对应的信号幅度衰减值，通过DSP转换成控
制命令，分别控制对应的数控衰减器1、数控衰减器2、数控衰减器3进行0～60dB范围、
精度0.01dB的幅度衰减，幅度衰减后的和路信号直接到跟踪接收机，幅度衰减后的方位支
路信号和俯仰支路信号相对幅度值相差0～60dB，信号相位变化不超过±1°，分别经0/π切
换器1和0/π位切换器2，在模拟器监控软件对应的0/π切换控制命令的控制下进行极性切
换，极性切换后的方位支路信号和俯仰支路信号在正交性达到89°～91°的正交合成器中合成
差路信号，从幅度和相位处理环节减小差路信号的交叉耦合，将差路信号送跟踪接收机，跟
踪接收机根据和路差路信号提取的角误差信号送入天伺馈系统控制天线转向，天线转向的实
时角度反馈给模拟监控处理计算机，模拟器监控软件根据新的偏移角从查找表中求得新的方
位、俯仰支路对应的幅度衰减值和相位值，通过DSP转换成控制数控衰减器及0/π位切换
器的命令，数控衰减器及0/π位切换器以纳秒级的响应时间响应控制命令，控制当前参数对
应当前天线的状态，驱动天线朝着对准目标的方向运动，从减小交叉耦合和减小处理时间滞
后导致的误差积累两方面，实现角跟踪系统模拟器增强跟踪收敛性。
2.如权利要求1所述的增强角跟踪系统模拟器跟踪收敛性的方法，其特征在于：模拟器信
号处理单元含模数转换器A/D、数模转换器D/A、数字信号处理芯片DSP、场可编程门阵列
芯片FPGA等器件，其中，内置幅度调节器的FPGA两端串联A/D和D/A并与DSP相连。
3.如权利要求1所述的增强角跟踪系统模拟器跟踪收敛性的方法，其特征在于：衰减器组
件含分路器、数控衰减器、0/π位切换器及正交合成器，分路器连接数控衰减器1、数控衰
减器2和数控衰减器3，其中，数控衰减器2和数控衰减器3分别通过0/π切换器1及0/π
位切换器2串联在分路器与正交合成器之间，数控衰减器1、正交合成器分别输出和路信号
和差路信号并与跟踪接收机相连。
4.如权利要求1所述的增强角跟踪系统模拟器跟踪收敛性的方法，其特征在于：模拟器信
号处理单元接收外部测控系统信道下变频器送来的中频信号，经过模拟器信号处理单元的模

【专利技术属性】
技术研发人员：兰宏志，蓝昊，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51