一种机电复合的目标过顶跟踪方法及装置制造方法及图纸

一种机电复合的目标过顶跟踪方法及装置，涉及无线电测量领域。包括：根据目标的飞行高度、目标的飞行速度、目标的最近空间距离和天线方位机械轴的最大角速度，确定天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角，以确定高仰角区域；根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围；当目标进入高仰角区域时，控制天线俯仰机械轴的仰角为所述盲区仰角，控制天线方位机械轴跟踪目标，并控制相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描跟踪目标。本申请机电复合的目标过顶跟踪方法可应用在方位

【技术实现步骤摘要】
一种机电复合的目标过顶跟踪方法及装置


[0001]本专利技术涉及无线电测量领域，具体涉及一种机电复合的目标过顶跟踪方法及装置。

技术介绍

[0002]在无线电测控任务中，可能会出现目标通过测控装备顶空的情况，这就要求测控装备具备过顶跟踪能力，以确保整个任务弧度的稳定跟踪测量和数据收发。现有装备常见的过顶跟踪方法包括如下方法。
[0003]采用X
‑
Y型天线座可实现目标过顶跟踪，但在低仰角时沿X轴方向存在盲区，且结构重量大、转动惯量大。采用方位
‑
俯仰型天线座受方位轴正割补偿影响，顶部区域是盲区，通常采用在天线下面增设第三轴或倾斜轴的方法，实现目标过顶跟踪。但是天线结构复杂，特别是倾斜轴天线结构刚度差，影响伺服系统的稳定性、精度和动态响应等。采用极轴型天线座可实现目标过顶跟踪，但在极轴两端存在盲区，且结构复杂、应用较少。采用程序过顶方法，通过软件控制天线快速通过盲区后恢复自跟踪，在目标过顶进入盲区期间时，自跟踪是中断的。采用球面相控阵天线电轴扫描方法实现过顶跟踪，但是球面相控阵天线建设成本高，特别是当工作频段特高时，天线阵元和收发组件数量庞大，设备建设成本很高，工程应用受限。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决的技术问题是：现有装备过顶跟踪方法存在局限性。
[0005]根据第一方面，一种实施例中提供一种机电复合的目标过顶跟踪方法，包括：根据目标的飞行高度、目标的飞行速度、目标的最近空间距离和天线方位机械轴的最大角速度，获得天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角，以确定高仰角区域；根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围；当目标进入高仰角区域时，控制天线俯仰机械轴的仰角为所述盲区仰角，控制天线方位机械轴跟踪目标，并控制相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标。
[0006]一种实施例中，所述根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围，包括：通过如下公式计算得到相控阵天线电扫描的扩展扫描值：
∆
E1=E
max
‑
E0其中，
∆
E1为所述相控天线电扫描的扩展扫描值，E
max
为所述任务弧段内的最大仰角，E0为所述天线俯仰机械轴的盲区仰角；根据所述相控阵天线电扫描的扩展扫描值确定所述相控阵天线电扫描的扩展扫
描范围为：
‑∆
E1～+
∆
E1；在所述扩展扫描范围内，所述相控阵天线满足以下约束条件，以确保目标的稳定跟踪：相控阵天线在扩展扫描范围内的增益大于或等于最小天线增益；相控阵天线的天线方向图在扩展扫描范围内无栅瓣；相控阵天线的天线方向图零深＜
‑
30dB；所述最小天线增益根据目标在高仰角区域的最大空间距离确定。
[0007]一种实施例中，所述控制相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标，包括：控制相控阵天线的电波束方位角偏离法线的角度为A2=A
‑
A1，电波束俯仰角偏离法线的角度为E2=E
‑
E1，使得电轴复合机械轴的综合角指向目标角度，以实现目标跟踪；其中，A2为相控阵天线的电波束的方位角偏离天线阵面法线的角度，A为目标的方位角，A1为天线方位机械轴的方位角；E2为相控阵天线的电波束的俯仰角偏离天线阵面法线的角度，E为目标的俯仰角，E1为天线俯仰机械轴的俯仰角。
[0008]一种实施例中，所述控制天线方位机械轴跟踪目标，包括：控制天线方位机械轴根据目标的方位角速度运转以跟踪目标，当目标的方位角速度大于天线方位机械轴最大角速度时，所述天线方位机械轴以最大角速度运转。
[0009]一种实施例中，所述根据目标的飞行高度、目标的飞行速度、目标的最近空间距离和天线方位机械轴的最大角速度，获得天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角，以确定高仰角区域，包括：获取所述目标的飞行高度、目标的飞行速度和天线方位机械轴的最大角速度，通过如下公式计算天线俯仰机械轴的盲区仰角：其中，E0为所述天线俯仰机械轴的盲区仰角，h为所述目标的飞行高度，v为所述目标的飞行速度，为所述天线方位机械轴的最大角速度；获取所述目标的飞行高度、目标的最近空间距离确定任务弧段内的最大仰角，通过如下公式计算任务弧段内的最大仰角：其中，E
max
为所述任务弧段内的最大仰角，R
min
为所述目标的最近空间距离，E0＜E
max
≤90
°
；根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和所述任务弧段内的最大仰角确定高仰角区域为：E0～E
max
。
[0010]根据第二方面，一种实施例提供一种机电复合的目标过顶跟踪装置，包括相控阵天线、安装所述相控阵天线的天线座和数据处理单元；
所述相控阵天线包括天线阵列和波束控制装置；所述天线座包括天线方位机械轴、天线俯仰机械轴和机械轴控制装置；数据处理单元根据目标的飞行高度、目标的飞行速度、目标的最近空间距离和天线方位机械轴的最大角速度，获得天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角，以确定高仰角区域；所述最近空间距离为目标的航捷点与地面测控装备的空间距离；数据处理单元根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和所述任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围；当目标进入高仰角区域时，所述机械轴控制装置控制所述天线俯仰机械轴的仰角为所述盲区仰角，并控制所述天线方位机械轴跟踪目标；所述波束控制装置控制所述相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标。
[0011]一种实施例中，所述数据处理单元根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围，包括：通过如下公式计算得到相控阵天线电扫描的扩展扫描值：
∆
E1=E
max
‑
E0其中，
∆
E1为所述相控天线电扫描的扩展扫描值，E
max
为所述任务弧段内的最大仰角，E0为所述天线俯仰机械轴的盲区仰角；数据处理单元根据所述相控阵天线电扫描的扩展扫描值确定所述相控阵天线电扫描的扩展扫描范围为：
‑∆
E1～+
∆
E1；在所述扩展扫描范围内，所述相控阵天线满足以下约束条件，以确保目标的稳定跟踪：相控阵天线在扩展扫描范围内的增益大于或等于最小天线增益；相控阵天线的天线方向图在扩展扫描范围内无栅瓣；相控阵天线的天线方向图零深＜
‑
30dB；所述最小天线增益根据目标在高仰角区域的最大空间距离确定。
[0012]一种实施例中，所述机械轴控制装置控制所述天线方位机械轴跟踪目标，包括：机械轴控制装置控制天线方位机械轴根据目标方位角速度运转以跟踪目标，当目标方位角速度大于天线方位机械轴最大角速度时，方位机械轴以最大角速度运转。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机电复合的目标过顶跟踪方法, 其特征在于，包括：根据目标的飞行高度、目标的飞行速度、目标的最近空间距离和天线方位机械轴的最大角速度，获得天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角，以确定高仰角区域；根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围；当目标进入高仰角区域时，控制天线俯仰机械轴的仰角为所述盲区仰角，控制天线方位机械轴跟踪目标，并控制相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标。2.如权利要求1所述的机电复合的目标过顶跟踪方法，其特征在于，所述根据所述天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角确定相控阵天线电扫描的扩展扫描范围，包括：通过如下公式计算得到相控阵天线电扫描的扩展扫描值：
∆
E1=E
max
‑
E0其中，
∆
E1为所述相控天线电扫描的扩展扫描值，E
max
为所述任务弧段内的最大仰角，E0为所述天线俯仰机械轴的盲区仰角；根据所述相控阵天线电扫描的扩展扫描值确定所述相控阵天线电扫描的扩展扫描范围为：
‑∆
E1～+
∆
E1；在所述扩展扫描范围内，所述相控阵天线满足以下约束条件，以确保目标的稳定跟踪：相控阵天线在扩展扫描范围内的增益大于或等于最小相控阵天线增益；相控阵天线的天线方向图在扩展扫描范围内无栅瓣；相控阵天线的天线方向图零深＜
‑
30dB；所述最小相控阵天线增益根据目标在高仰角区域的最大空间距离确定。3.如权利要求1所述的机电复合的目标过顶跟踪方法，其特征在于，所述控制相控阵天线的电波束在所述扩展扫描范围内进行电扫描以跟踪目标，包括：控制相控阵天线的电波束方位角偏离法线的角度为A2=A
‑
A1，电波束俯仰角偏离法线的角度为E2=E
‑
E1，使得电轴复合机械轴的综合角指向目标角度，以实现目标跟踪；其中，A2为相控阵天线的电波束的方位角偏离天线阵面法线的角度，A为目标的方位角，A1为天线方位机械轴的方位角；E2为相控阵天线的电波束的俯仰角偏离天线阵面法线的角度，E为目标的俯仰角，E1为天线俯仰机械轴的俯仰角。4.如权利要求1所述的机电复合的目标过顶跟踪方法，其特征在于，所述控制天线方位机械轴跟踪目标，包括：控制天线方位机械轴根据目标的方位角速度运转以跟踪目标，当目标的方位角速度大于天线方位机械轴最大角速度时，所述天线方位机械轴以最大角速度运转。5.如权利要求1所述的机电复合的目标过顶跟踪方法，其特征在于，所述根据目标的飞行高度、目标的飞行速度、目标的最近空间距离和天线方位机械轴的最大角速度，获得天线俯仰机械轴的盲区仰角和任务弧段内的最大仰角，以确定高仰角区域，包括：获取所述目标的飞行高度、目标的飞行速度和天线方位机械轴的最大角速度，通过如下公式计算天线俯仰机械轴的盲区仰角：
其中，E0为所述天线俯仰机械轴的盲区仰角，h为所述目标的飞行高度，v为所述目标的飞行速度，为所述天线方位机械轴的最大角速度；获取所述目标的飞行高度、目标的最近空间距离确定任务弧段内的最大仰角，通过如下公式计算任务弧段内的最大仰角：其中，E
max
为所述任务弧段内的最大仰角，R
min
为所述目标的最近空间距离，E...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金荣，朱宏权，唐聪，曾海彬，周相超，刘胜利，汪洋，亓乾月，贺中人，游莎莎，苗留成，胡蕾，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：