一种气球雷达系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种气球雷达系统，有空中和地面两部分。空中部分有气球，转动铰链，吊索，和雷达舱体固定在一起的雷达天线，天线两侧的电动螺旋桨。利用电动机带动螺旋桨做相反方向旋转，从而使天线波束围饶垂直轴做方位转动，形成波束的方位扫描，省去了常规雷达必须有的“旋转关节”；通过地空无线通信链路，直接以射频来传送雷达目标反射信号，不用对雷达目标反射信号进行变换；利用卫星定位接收机取得空中部分的三维位置、磁方位传感器取得天线波束的方位指向数据与地面部分的三维位置数据一起在地面进行坐标变换，实现所探测目标雷达数据在地面处理和显示。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种气球雷达系统，有空中和地面两个组成部分；利用气 球将雷达升空，使雷达能够探测目标的可视距离比雷达在地面设置时更远；利 用地空无线通信来传送雷达探测数据，简化雷达空中单元的组成。
技术介绍
由于受地面影响和地球曲率的影响，设置在地面的雷达系统无法探测到低 空、超低空飞行以及地球曲率遮挡之下的目标，造成雷达探测的盲区，尽量抬 高雷达离地面的高度能增大雷达可探测目标的距离。现在，人们将雷达安装在 高山上或飞机上，其目的就是为了增大雷达可探测目标的距离。将雷达安装在 高山上，雷达站的建设施工需要花费很多资金；将雷达安装在飞机上可以得到 更远的探测距离，但飞机雷达的安装不但有很高的技术要求，而且雷达的使用 费用也很高。不论雷达在地面上还是在飞机上工作时，为实现对不同方向上的 目标进行探测，雷达天线波束需要在方位进行扫描。雷达天线实现方位扫描需 要一种称为"旋转关节"的部件，"旋转关节"能保证发射机的射频能量在天线 转动时馈送到雷达天线上和将接收的目标回波信号馈送到接收机。"旋转关节" 增加了雷达的复杂性，也使雷达发射和接收的射频功率遭受到一定的损耗。
技术实现思路
为了提高雷达的工作高度，减少将雷达安装在高山上和安装在飞机上的施 工困难和减少雷达的使用费用、简化雷达组成单元、免去雷达使用"旋转关节" 带来的射频损耗，本技术提供了一种气球雷达系统，既能使雷达升到空中， 增大视距，又能简化雷达组成单元，免去"旋转关节"造成的射频损耗。本技术采取的技术方案是雷达有空中和地面两部分，空中部分有气 球，转动铰链，吊索，和雷达舱体固定在一起的雷达天线，在天线两侧为反转 的、推动天线做水平转动、形成天线波束方位扫描的电动螺旋桨，有指示雷达 空间位置和天线方位转动角度的方位传感器，有直接以高频形式发送雷达目标 反射信号、雷达天线转动和空间位置数据的高频发射机。地面部分有接收空中 部分高频发射机发送的雷达目标反射信号、雷达天线转动和空间位置数据的高 频接收机，有将空中部分坐标转换成地面部分三维坐标数据的变换装置。利用一个气球将雷达升到高空。雷达高度与目标通视的距离可以用下面公 式进行计算L=4.12 X (H,2+ H21/2) (Km) 其中，1^一雷达到目标的通视距离+ Hr"雷达高度(m) H2—目标高度(m)例如，当雷达的架设高度和目标的飞行高度均为100m时，则雷达到目标的 最大视线距离为82. 4Km;当气球雷达的高度为20000m和目标的飞行高度为100m 时，则雷达到目标的最大视线距离为623. 86Km。在结构上，雷达天线与雷达本体固定安装连接，雷达天线与雷达本体之间 不再使用"旋转关节"。为了实现雷达天线的旋转扫描，在天线的左右两端各装 有一个由电动机带动的螺旋桨，螺旋桨各自以相反方向旋转，产生相反的推力， 形成转矩，从而使雷达天线产生围绕垂直轴的转动，形成雷达天线波束的方位 扫描。利用无线通信线路将目标反射信号直接以射频形式向地面传送，雷达目标信号的下变频、中频放大、信号解调、雷达数据处理、显示控制终端等常规雷 达所必须的信号流程都在地面进行。本技术有益效果是，气球提升了雷达高度，增大了雷达的可视探测距离；反向转动的螺旋桨推动天线阵面转动，产生波束扫描，省去了 "旋转关节"， 去除了因"旋转关节"造成的射频损失；地空无线数据传输简化了雷达空中单 元的组成。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附附图说明图1为气球雷达系统的组成方框图，图中，1-气球，2-转动铰链，3-吊 索，4-太阳能电池组，5-雷达天线，6-电动机，7-螺旋桨，8-卫星定位接收机 天线，9-雷达舱体，10-雷达对地数据通信天线，11-卫星定位接收机天线，12-地面站对空中雷达的数据通信天线，13-雷达系统地面站。附图2为雷达系统空中部分原理方框图，图中，5-雷达天线，8-卫星定位 接收机天线，10-对地数据通信天线，14-雷达收发开关，15-接收机，16-变频 器，17-调制器，18-放大器，19-卫星定位接收机，20-数据综合处理器，21-雷达波束方位磁传感器，22-发射机，23-雷达定时器，24-太阳能电池组及蓄电 池。附图3为雷达系统地面部分原理方框图，图中，11-卫星定位接收机天线， 12-对空数据通信天线，25-数据接收机，26-变频器，27-数据解调器，28-雷达 数据处理器，29-雷达显示控制终端，30-卫星定位接收机。具体实施方式在图1中，在气球的浮力与雷达空中部分的重量相平衡的预定高度上，电动机6带动螺旋桨7旋转，产生推力。两个螺旋桨的推力方向相反，形成转矩， 使雷达舱9和雷达天线5产生一个旋转的力，雷达舱和天线围绕通过重心的垂 直轴进行水平转动，实现天线波束的水平扫描。转动铰链2使雷达舱和天线容 易实现与气球做相对转动。吊索3通过转动铰链2将雷达与气球相连，4根吊索 承担雷达的重量。在太阳的照耀下，太阳能电池组4产生电能， 一部分电能提 供给雷达工作，另一部分电能对蓄电池充电，为雷达在夜晚没有太阳照射时的 工作提供电力。雷达舱体9用于安装雷达发射机、接收机、雷达天线、卫星定 位接收机及天线、蓄电池、雷达波束方位磁传感器、数据综合处理器、太阳能 电池组等雷达组成部分。雷达天线5用于雷达探测信号的发射和目标反射信号 的接收，卫星定位接收机天线8接收卫星定位信号，然后送到卫星定位接收机 进行雷达三维位置(经纬度、高程)的实时解算，雷达对地数据通信天线10将 雷达目标的反射信号，以及雷达三维位置(经纬度、高程)、定时信号、目标方 位直接以射频信号形式发射到雷达系统的地面部分。在图2中，雷达天线5用于雷达探测信号的发射和目标反射信号的接收； 雷达收发开关14在雷达发射机工作时将雷达天线接到发射机，在发射机工作结 束后将天线接到雷达接收机；发射机22产生雷达探测所需要的信号形式和必要 的射频功率；雷达定时器23为雷达设定发射信号的时间同步，定时器的时间同 步信号将以射频形式与目标反射信号、雷达三维位置数据、目标方位数据一起 经对地数据通信天线10发送到雷达的地面部分；雷达接收机15接收目标的反 射信号，并进行适当放大；然后送到变频器16进行变频，形成与雷达发射频率 不同的一个数据传输工作频率；调制器17用于将定时器的定时信号、天线波束扫描时的实际磁方位值和雷达三维位置数据调制为具有射频载波的信号；放大 器18将调制器17的输出信号进行放大，将定时信号、雷达天线波束指向的磁方位值和雷达三维位置数据连同目标反射信号一起，送到对地数据通信天线10 发射到雷达的地面部分；卫星定位接收机天线8用来接收卫星定位信号，定位 卫星可以是现在已经正常运行的定位卫星系统的任意一个或几个的组合；卫星 定位接收机19将卫星定位接收机天线所接收的定位信号进行定位解算，得到雷 达空中部分的三维位置(经纬度、高程)数据；雷达波束方位磁传感器21用于 指示雷达波束扫描时的实际磁方位值;数据综合处理器20用于将雷达定时信号、 定位信号、天线波束扫描时的实际磁方位值和三维位置(经纬度、高程)数据 进行综合，然后送到调制器17;太阳能电池组24在阳光照射时产生雷达工作所 需要的电力及向蓄电池充电的电能，蓄电池为夜间没有阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气球雷达系统，其特征是：有空中和地面两部分，空中部分有气球，转动铰链，吊索，和雷达舱体固定在一起的雷达天线，在天线两侧为反转的、推动天线做水平转动、形成天线波束方位扫描的电动螺旋桨。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：甘勃，
申请(专利权)人：甘勃，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]