一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法及系统，所述方法包括对圆环阵列每一列发射通道耦合信号进行实时监测，获取发射信号幅度和相位信息；根据各列发射通道信号幅度和相位信息计算得到圆环阵方向图函数；对方向图函数进行

【技术实现步骤摘要】
一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法及系统


[0001]本专利技术属于导航领域，特别涉及一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法及系统
。

技术介绍

[0002]塔康系统是飞机的导航引导设备，由美国海军在上世纪
50
年代研制并投入使用，由于塔康系统测角测距精度较高，系统能提供二维定位，天线体积较小
、
便于机动等优点，很快被世界各国空军采用
。
塔康信标机是塔康系统的基本组成部分，通常它被架设在地面上已知地理位置
(
如某机场
、
航路点等
)
，为安装塔康机载设备的飞机提供近程测向
、
测距导航系统
。
所以常称为塔康地面信标
(
塔康地面设备
)。
为了某些特殊功能用途，塔康信标也会安装在大型军舰
(
如航空母舰
、
大型驱逐舰等
)。
[0003]传统塔康信标天线采用1个水平面上无方向性的有源振子天线，在其外圈增加
15Hz
和
135Hz
调制寄生振子实现全向心形九瓣方向图
。
随着相控阵技术的发展，现已逐步采用圆环阵列天线实现塔康心形九瓣方向图
。
圆环阵列塔康信标天线通过调整每列天线的输入信号的幅度和相位参数，通过天线辐射信号后在空间合成形成心形九瓣方向图，如图
1。
根据塔康系统的测角原理可知，塔康信标形成的九瓣心形方向图性能直接决定了塔康系统的测角精度
。
在使用过程中，圆环阵列天线部分发射通道性能下降或发生故障后，如不能实时给出提示并进行修复，将无法继续为飞机提供导航信息
。
为实现对阵列合成的心形九瓣方向图性能实时监测，需要设计一种阵列塔康信标方向图实时监测方法
。

技术实现思路

[0004]为解决基于圆环阵列天线的塔康信标方向图实时监测问题，本专利技术提出了一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法及系统，通过对圆环阵列天线发射通道耦合信号进行采样和信号处理获得当前塔康心形九瓣方向图性能，实现对塔康信标方向图的实时监测
。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法，具体包括：
[0006]对圆环阵列信标天线每一列发射通道耦合信号进行
AD
采样和信号处理，获得每一列塔康发射信号的幅度和相位信息；
[0007]根据每一列塔康发射信号幅度和相位信息计算得到圆环阵方向图函数，通过
DFT
将圆环阵方向图函数变换至频域；
[0008]根据频域信息确认
15Hz
和
135Hz
以及相应的谐波成分是否满要求
。
[0009]进一步地，所述幅度为：
[0010][0011]式中，
X(k0)
为单列天线耦合采样信号变换至频域后最大谱线对应值
。
[0012]进一步地，所述相位为：
[0013][0014]进一步地，所述圆环阵方向图函数为：
[0015][0016]式中，
F(
θ
m
)
为圆环阵列单列天线0°
仰角方位方向图函数，
M
为
360
°
方位等分份数，
M≥12
，
θ
m
表示从0°
开始每一等分点对应的方位，
R
为圆环半径，
λ
信号波长，
N
为阵列列数，
A
n
'、
分别为第
n
列发射信号对应的相位值和幅度值
。
[0017]进一步地，通过
DFT
将圆环阵方向图函数变换至频域为：
[0018][0019]进一步地，判断圆环阵方向图
15Hz
和
135Hz
以及相应的谐波成分是否满足
GJB 1946
‑
1994
塔康地面设备和设定规范的调制度要求
。
[0020]进一步地，所述根据频域信息确认
15Hz
和
135Hz
以及相应的谐波成分是否满足
GJB 1946
‑
1994
塔康地面设备和通用规范的调制度要求具体包括：
[0021]15Hz
和
135Hz
调制信号的调制度，应满足
21
％
±9％，两者之和应不大于
55
％，即
:
[0022][0023][0024][0025]式中，
Y(0Hz)、Y(15Hz)、Y(135Hz)
分别代表
0Hz、15Hz、135Hz
对应谱线的幅度；
[0026]15Hz
调制信号的第2次到第6次谐波相对基波的各次谐波平方和的平方根应不超过
20
％，频率
105
，
120
，
150
，
165Hz
各自相对基波的谐波均应不超过
15
％，这些谐波的平方和的平方根应不超过
20
％，即：
[0027][0028][0029][0030]式中，
Y(30Hz)、Y(45Hz)、Y(60Hz)、Y(75Hz)、Y(90Hz)、Y(105Hz)、Y(120Hz)、Y(150Hz)、Y(165Hz)
分别代表
30Hz、45Hz、60Hz、75Hz、90Hz、105Hz、120Hz、150Hz、165Hz
对应谱线的幅度；
[0031]135Hz
调制信号相对基波的各次谐波平方和的平方根应不超过
15
％，即：
[0032][0033]式中，
Y(135nHz)
代表
135Hz
调制信号各次谐波对应谱线的幅度；
[0034]当
Y(k)
不能同时满足上述要求时，则判定当前塔康信标天线方向图不满足要求
。
[0035]一种基于所述的圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法的系统，包括幅度和相位计算单元
、
圆环阵方向图函数确定单元和判断单元，其中，
[0036]所述幅度和相位计算单元用于圆环阵列信标天线每一列发射通道耦合信号经
AD
采样和信号处理后，获得每一列塔康发射信号的幅度和相位信息；
[0037]所述圆环阵方向图函数确定单元根据幅度和相位计算单元获取的每一列塔康发射信号幅度和相位信息计算得到圆环阵方向图函数，并通过
DFT
将圆环阵方向图函数变换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法，其特征在于：包括步骤
:
步骤一：圆环阵列信标天线每一列发射通道耦合信号经
AD
采样和信号处理后，获得每一列塔康发射信号的幅度和相位信息；步骤二：根据步骤一获得的每一列塔康发射信号幅度和相位信息计算得到圆环阵方向图函数，通过
DFT
将圆环阵方向图函数变换至频域；步骤三：根据步骤二获得的频域信息判断
15Hz
和
135Hz
以及相应的谐波成分是否满足要求
。2.
根据权利要求1所述的一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法，其特征在于：所述幅度为：式中，
X(k0)
为单列天线耦合采样信号变换至频域后最大谱线对应值
。3.
根据权利要求2所述的一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法，其特征在于：所述相位为：
4.
根据权利要求3所述的一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法，其特征在于：所述圆环阵方向图函数为：式中，
F(
θ
m
)
为圆环阵列单列天线0°
仰角方位方向图函数，
M
为
360
°
方位等分份数，
M≥12
，
θ
m
表示从0°
开始每一等分点对应的方位，
R
为圆环半径，
λ
信号波长，
N
为阵列列数，
A
n
'、
分别为第
n
列发射信号对应的相位值和幅度值
。5.
根据权利要求4所述的一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法，其特征在于：通过
DFT
将圆环阵方向图函数变换至频域为：
6.
根据权利要求1所述的一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法，其特征在于：判断
15Hz
和
135Hz
以及相应的谐波成分是否满足
GJB 1946
‑
1994
塔康地面设备和设定规范的调制度要求
。7.
根据权利要求6所述的一种圆环阵列塔康信标方向图实时监测方法，其特征在于：所述步骤三具体包括：
15Hz
和
135Hz
调制信号的调制度，应满足
21
％
±9％，两者之和应不大于
55
％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱润，沈凡，殷友廷，张卓伟，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：