一種脈沖應答機增益控制器的實現(xiàn)方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種脈沖應答機增益控制器的實現(xiàn)方法。屬于控制工程技術領域。
【背景技術】
[0002] 脈沖應答機的任務是安裝在各種類型空間運行載體上，與地面雷達協(xié)同工作，增 加作用距離，完成對載體飛行軌道的實時測量，提供精度較高的距離和速度信息，同時為事 后分析提供彈道數(shù)據(jù)。其基本原理是接收地面雷達的上行信號，并延時轉發(fā)，地面雷達通過 測量時延測到徑向距離，同時通過跟蹤測角，實現(xiàn)飛行器定位。任務中，將其安裝在飛機上， 飛機按照預定軌跡進行飛行，地面測控站對其進行跟蹤，飛機與地面測控站相對位置由遠 到近、由近到遠，對應的應答機接收信號強度也是由小到大、由大到小，在相對距離變小時 將導致應答機飽和，導致下行脈沖串畸變，影響跟蹤與測距精度。由于飛機飛行時無法控制 應答機增益，僅根據(jù)雷達方程預估一個衰減值，通過固定衰減器進行恒定衰減，衰減不能太 大，太大將導致應答機較晚才能捕獲到上行信號，急需開發(fā)一種增益控制器，通過動態(tài)調整 應答機上下行信號強度，來保證應答機接收上行不出現(xiàn)飽和現(xiàn)象、發(fā)射下行信號強度不會 引起地面測控站飽和，從而更好地保障任務。
[0003] 在2006年、2007年中，在使用飛機鑒定地面雷達精度中，在航捷附近(雷達指向與 飛機軌跡垂直，即相對距離最小）由于應答機飽和，導致雷達跟蹤異常，所有航捷附近數(shù)據(jù) 均無法進行數(shù)據(jù)處理，給雷達精度檢驗帶來較大影響。
[0004] 本發(fā)明綜合多項技術設計了一種脈沖應答機增益控制器的設計，為解決這一問題 提供一種實用、簡便的方法。
【發(fā)明內容】
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術提供一種脈沖應答機增益控制 器的實現(xiàn)方法，通過硬件電路設計完成控制器構建，通過采集GPS位置信息實現(xiàn)上下行強度 調節(jié)，具有成本低、功能強、擴展性好的特點。
[0006] 本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案為:一種脈沖應答機增益控制器的實現(xiàn)方 法，通過采集飛機位置信息，實現(xiàn)應答機上下行信號強度自動調節(jié)，所述方法包括以下步 驟： 第一步、設計硬件控制電路，實現(xiàn)上下行信號的分路調節(jié) 所述增益控制器由第一環(huán)形器、第二環(huán)形器、上行電調衰減器、下行電調衰減器和單片 機組成，天線接收的上行信號通過第一環(huán)形器的輸入口后，通過輸出口輸出至上行電調衰 減器，經過上行電調衰減器衰減后加到第二環(huán)形器的輸入口，通過輸出口進入應答機;應答 機延時后，變?yōu)橄滦行盘?，經第二環(huán)形器的輸入口后，通過輸出口輸出至下行電調衰減器， 經下行電調衰減器衰減后到第一環(huán)形器的輸入口，通過輸出口發(fā)送到天線，其中上行電調 衰減器和下行電調衰減器與單片機的I/O串口相連，由單片機完成控制，衰減范圍30dB，步 進為ldB，單片機通過I2C總線讀寫EEPR0M中存儲的上下行航路點位與衰減的比例信息； 第二步、采集位置信息，實現(xiàn)位置到衰減的動態(tài)調節(jié) 控制器的核心為衰減控制策略，采用位置映射衰減的控制方法， 電調衰減器的衰減量控制依據(jù)為雷達方程： 下行
其中：S/N為雷達接收機輸入端單個脈沖信噪比;Pb為應答機輸出峰值功率;Gt為雷達 天線增益;Gb為應答機天線增益;λ為工作波長;B為接收機帶寬;NFo為工作有效噪聲系數(shù)； Lr為系統(tǒng)損耗;Lb為應答機饋線損耗;K為玻爾茲曼常數(shù);TO絕對溫度;R為距離；
at :沖力」/^甘τ兒·j/vmt;Pt為雷達發(fā)射功率;Lt為系統(tǒng)損耗。
[0007] 通過上述兩個雷達方程，可以估算出應答機在航捷時，上行和下行觸發(fā)時需要衰 減的量，將飛機航路以中心為原點劃分為由弱到強和由強到弱兩個區(qū)段，將兩個區(qū)段的煒 度或經度值分別與上下行衰減值相除，得到比例值，接收到的GPS位置信息通過解析得到經 度和煒度值，每次值與上一次數(shù)值進行比較，乘以比例值得到衰減量，大于1，則控制電調衰 減器增加該衰減量的整數(shù)部分，直到衰減到設定值。
[0008] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于： (1)本發(fā)明設計的硬件設計具有低成本特點。
[0009] (2)本發(fā)明設計的衰減量控制方法具有簡單易于實現(xiàn)的特點。
[0010] (3)本發(fā)明兼顧考慮了系統(tǒng)擴展的設計問題。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明一種脈沖應答機增益控制器的設計的流程圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明一種脈沖應答機增益控制器的設計中系統(tǒng)原理圖。
[0013] 圖3為本發(fā)明一種脈沖應答機增益控制器的設計中航路規(guī)劃圖。
[0014] 圖4為本發(fā)明一種脈沖應答機增益控制器的設計中軟件流程圖。
[0015] 其中： 第一環(huán)形器1、第二環(huán)形器2、上行電調衰減器3、下行電調衰減器4、單片機5、EEPR0M6。
【具體實施方式】
[0016] 以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0017] 本發(fā)明涉及一種脈沖應答機增益控制器的實現(xiàn)方法，功能為通過采集飛機位置信 息，實現(xiàn)應答機上下行信號強度自動調節(jié)，保證雷達精度鑒定效果，具體過程為： 第一步、設計硬件控制電路，實現(xiàn)上下行信號的分路調節(jié) 該脈沖應答機使用收發(fā)公用天線，射頻端口也只有一個，由于應答機與地面雷達的接 收靈敏度不同，即上下行信號強度并不相當，必須進行分路控制才能達到最優(yōu)控制效果，系 統(tǒng)原理框圖如圖2所示?？刂破饔?個環(huán)形器、2個30dB電調衰減器（ldB步進)和STC89C52單 片機組成，環(huán)形器作用是將上下行鏈路進行分離和組合，電調衰減器用于控制上下行兩路 信號強度，單片機用于通過串口接收GPS位置信息、通過I/O端口控制電調衰減器的衰減值， 通過I2C總線讀寫EEPROM信息。天線接收的上行信號通過1#環(huán)形器1 口后，通過2口輸出，經 過上行電調衰減器衰減后加到2#衰減器的1 口，通過2 口進入應答機;應答機延時后，變?yōu)橄?行信號，經2#環(huán)形器的2口后，通過3口輸出，經下行電調衰減器衰減后到1#環(huán)形器的3口，通 過1 口發(fā)送到天線。其中電調衰減器的控制由單片機完成，電調衰減器采用I/O控制，衰減范 圍30dB，步進為ldB，可見有30個狀態(tài)，可用單片機的5個I/O端口就可完成控制，STC89C52提 供用戶32個I/O端口，常用的P0、P1、P2端口（共24個I/O端口）即可滿足需要，且有較大冗余。 AT24C08用戶存儲上下行航路點位與衰減的比例信息，便于程序判斷，其初始數(shù)據(jù)通過串口 進行寫入。整個硬件電路設計清晰、合理，控制簡單，成本低廉。
[0018] 第二步、采集位置信息，實現(xiàn)位置到衰減的動態(tài)調節(jié) 控制器的核心為衰減控制策略，本專利采用位置映射衰減的控制方法，原因有二：其 一，飛機航路為規(guī)則設計，與地面雷達的相對關系如圖3所示，進入點和轉彎點為固定位置； 其二，飛機上安裝有用于精度鑒定的GPS系統(tǒng)，位置信息獲得便利。
[0019] 電調衰減器的衰減量控制依據(jù)為雷達方程： 下行
其中：S/N為雷達接收機輸入端單個脈沖信噪比;Pb為應答機輸出峰值功率;Gt為雷達 天線增益;Gb為應答機天線增益;λ為工作波長;B為接收機帶寬;NFo為工作有效噪聲系數(shù)； Lr為系統(tǒng)損耗;Lb為應答機饋線損耗;K為玻爾茲曼常數(shù);T0絕對溫度;R為距離。
[0020] 上行：
其中：Sp為應答機輸入功率;Pt為雷達發(fā)射功率;Lt為系統(tǒng)損耗。
[0021] 通過上述兩個雷達方程，可以估算出應答機在航捷時，上行觸發(fā)時需要衰減43dB (應答機臨近觸發(fā)狀態(tài)），為保證余量定為衰減28dB;下行信號需要衰減55dB(地面雷達臨近 觸發(fā)狀態(tài)），為保證余量定為衰減15dB。飛機航路為南北向或東西向，即要么經度不變，要么 煒度不變，利用這一特點，將飛機航路以中心為原點劃分為兩個區(qū)段（由弱到強，由強到 弱），假如經度不變，將由弱到強區(qū)段的煒度值分別與上下行衰減值相除，得到比例值，這個 比例值就是單片機程序控制衰減的門限，其流程如圖4所示。接收到的GPS位置信息通過解 析得到經度和煒度值，每次值與上一次數(shù)值進行比較，乘以比例值得到衰減量，大于1，則控 制電調衰減器增加該衰減量的整數(shù)部分，直到衰減到設定值(上行28dB，下行15dB)，之后就 進入由強到弱區(qū)段，控制原理同上，僅為減少衰減量。
[0022] 除上述實施例外，本發(fā)明還包括有其他實施方式，凡采用等同變換或者等效替換 方式形成的技術方案，均應落入本發(fā)明權利要求的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種脈沖應答機增益控制器的實現(xiàn)方法，通過采集飛機位置信息，實現(xiàn)應答機上下 行信號強度自動調節(jié)，其特征在于:所述方法包括以下步驟： 第一步、設計硬件控制電路，實現(xiàn)上下行信號的分路調節(jié) 所述增益控制器由第一環(huán)形器（1)、第二環(huán)形器(2)、上行電調衰減器(3)、下行電調衰 減器(4)和單片機(5)組成，天線接收的上行信號通過第一環(huán)形器（1)的輸入口后，通過輸出 口輸出至上行電調衰減器(3)，經過上行電調衰減器(3)衰減后加到第二環(huán)形器(2)的輸入 口，通過輸出口進入應答機;應答機延時后，變?yōu)橄滦行盘?，經第二環(huán)形器(2)的輸入口后， 通過輸出口輸出至下行電調衰減器(4)，經下行電調衰減器(4)衰減后到第一環(huán)形器（1)的 輸入口，通過輸出口發(fā)送到天線，其中上行電調衰減器(3)和下行電調衰減器(4)與單片機 (5)的I/O串口相連，由單片機(5)完成控制，衰減范圍30dB，步進為ldB，單片機(5)通過I2C 總線讀寫EEPR0M(6)中存儲的上下行航路點位與衰減的比例信息； 第二步、采集位置信息，實現(xiàn)位置到衰減的動態(tài)調節(jié) 控制器的核心為衰減控制策略，采用位置映射衰減的控制方法， 電調衰減器的衰減量控制依據(jù)為雷達方程：其中：S/N為雷達接收機輸入端單個脈沖信噪比；Pb為應答機輸出峰值功率;Gt為雷達 天線增益;Gb為應答機天線增益;λ為工作波長;B為接收機帶寬;NFo為工作有效噪聲系數(shù)； Lr為系統(tǒng)損耗;Lb為應答機饋線損耗;K為玻爾茲曼常數(shù);TO絕對溫度;R為距離；其中：Sp為應答機輸入功率;Pt為雷達發(fā)射功率;Lt為系統(tǒng)損耗。2. 通過上述兩個雷達方程，可以估算出應答機在航捷時，上行和下行觸發(fā)時需要衰減 的量，將飛機航路以中心為原點劃分為由弱到強和由強到弱兩個區(qū)段，將兩個區(qū)段的煒度 或經度值分別與上下行衰減值相除，得到比例值，接收到的GPS位置信息通過解析得到經度 和煒度值，每次值與上一次數(shù)值進行比較，乘以比例值得到衰減量，大于1，則控制電調衰減 器增加該衰減量的整數(shù)部分，直到衰減到設定值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種脈沖應答機增益控制器的實現(xiàn)，通過采集飛機位置信息，實現(xiàn)應答機上下行信號強度自動調節(jié)，所述方法包括以下步驟：步驟一、設計硬件控制電路，實現(xiàn)上下行信號的分路調節(jié)；步驟二、采集位置信息，實現(xiàn)位置到衰減的動態(tài)調節(jié)。采用本發(fā)明的方法在任務中自動根據(jù)飛機位置對應答機上下行信號強度進行自動調節(jié)，成本和軟件開發(fā)難度低，具有極強應用價值。
【IPC分類】G01S7/34, G01S13/76
【公開號】CN105676192
【申請?zhí)枴緾N201610098018
【發(fā)明人】梁盛, 潘高峰, 謝勇, 劉向前, 包飛, 周承斌, 吉慶
【申請人】中國人民解放軍63686部隊
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年2月23日