便攜式空中目標(biāo)信息獲取裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型的空中目標(biāo)信息獲取裝置，包括：支架，包括伺服轉(zhuǎn)臺和能折疊的多個支撐腿；伺服轉(zhuǎn)臺，設(shè)置在所述伺服轉(zhuǎn)臺上；微帶天線，包括固定在所述伺服轉(zhuǎn)臺上的金屬層，位于所述金屬層上方并為平板狀的介質(zhì)基片，以及設(shè)置在所述介質(zhì)基片上的多個陣列的天線，所述空中目標(biāo)信息獲取裝置的重量小于25kg。通過將支架設(shè)置成包括可折疊和伸縮的支撐腿，將普通天線替換成微帶天線，可以有效地減少空中目標(biāo)信息獲取裝置的體積和重量，以使得便于安裝并便于搬運，節(jié)省人力和物力。
【專利說明】
便攜式空中目標(biāo)信息獲取裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及空中目標(biāo)信息獲取裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種小型化并可對加裝應(yīng)答的飛行器進行探測跟蹤的目標(biāo)信息獲取裝置。【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的不斷發(fā)展和進步，例如飛機等空中飛行器應(yīng)用越來越廣泛。如何對空中交通進行有效地管制或監(jiān)測是人們研究的重要課題。60年代初國際民航組織確認了二次雷達為空中交通管制(ATC)系統(tǒng)的基本組成設(shè)備。2008年成功研制具有S模式的全固態(tài)二次監(jiān)視雷達。近年來，二次雷達(SSR)作為高精度的脈沖(時間)測距/測向系統(tǒng)，已成為空中交通管制(ATC)系統(tǒng)中的主要監(jiān)視設(shè)備，在軍航、民航等中得到了廣泛地應(yīng)用。
[0003]二次雷達的工作模式是地面雷達向例如目標(biāo)飛機發(fā)射雷達波，目標(biāo)飛機以相應(yīng)的方式進行應(yīng)答。如二次雷達一般包括天線、信號接收和處理設(shè)備。一種二次雷達應(yīng)答模擬器，其包括電源模塊、顯控模塊、接收機、發(fā)射機。信號處理模塊第一端口、信號處理模塊第二端口分別與顯控模塊、接收機一端口雙向通訊連接，信號處理模塊第三端口分別與二次雷達系統(tǒng)發(fā)射通道、二次雷達系統(tǒng)接收通道連接。在使用過程中，二次雷達應(yīng)答模擬器接收二次雷達系統(tǒng)的詢問信號并進行譯碼處理，然后對二次雷達進行相應(yīng)的回復(fù)。二次雷達接收二次雷達應(yīng)答模擬器的回復(fù)信號，并進行處理。通過二次雷達和二次雷達應(yīng)答模擬器，管制員可以知道例如飛機的編號、高度、方向等參數(shù)，二次雷達的出現(xiàn)是空中交通管制的最重大的技術(shù)發(fā)展。二次雷達即可獨立工作，也可以與一次雷達配合工作。
[0004]在二次雷達的使用過程中，天線將電磁能量匯聚在窄波束內(nèi)，當(dāng)天線波束軸對準(zhǔn)目標(biāo)時，回波信號最強，當(dāng)目標(biāo)偏離天線波束軸時回波信號減弱，一般根據(jù)接收回波最強時的天線波束指向，即可確定目標(biāo)的方向。因此，天線是二次雷達的重要組成部件，也是制約二次雷達發(fā)展的重要部件。常規(guī)二次雷達的天線尺寸龐大，寬度一般在8-10m，加上伺服轉(zhuǎn)臺等部件，二次雷達重達上噸。因此，一般需要使用承載力較大的混凝土澆筑天線基座，并且需要通過吊裝進行安裝?；蛘?，天線基座由四根基柱，并且通過加強筋將基柱連接，使得天線基座的重量較重，不便于搬運等。
[0005]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題之一就是，如何解決現(xiàn)有的二次雷達體積和重量較大的問題。【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型提供一種空中目標(biāo)信息獲取裝置，通過設(shè)置微帶天線和結(jié)構(gòu)簡單的支架來減輕空中目標(biāo)信息獲取裝置的重量，以方便搬運或單兵背負等，進一步增加空中目標(biāo)信息獲取裝置的用途。
[0007]本實用新型的一種便攜式空中目標(biāo)信息獲取裝置，包括設(shè)有伺服轉(zhuǎn)臺和多個支撐腿的支架、設(shè)置在所述伺服轉(zhuǎn)臺上的伺服轉(zhuǎn)臺和與所述伺服轉(zhuǎn)臺連接的微帶天線，所述微帶天線包括固定在所述伺服轉(zhuǎn)臺上的金屬層，位于所述金屬層上方并為平板狀的介質(zhì)基片，以及設(shè)置在所述介質(zhì)基片上的多個陣列的天線，
[0008]其中，所述空中目標(biāo)信息獲取裝置的重量小于25kg。
[0009]優(yōu)選地，所述空中目標(biāo)信息獲取裝置設(shè)置成在所述微帶天線的尺寸小于1000 X 200 X 23mm3且重量< 3 ? 5kg的基礎(chǔ)上實現(xiàn)高增益、大零深的和/差(I: / A)雙通道能力。
[0010]優(yōu)選地，還包括與所述伺服轉(zhuǎn)臺固定連接的主機，其中所述主機放置在所述伺服轉(zhuǎn)臺上并與所述伺服轉(zhuǎn)臺卡接。
[0011]優(yōu)選地，所述伺服轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有三個間隔布置的所述支撐腿，其中所述伺服轉(zhuǎn)臺的下方設(shè)有用于引導(dǎo)第一支撐腿朝向另外兩個所述支撐腿移動的引導(dǎo)槽，三個所述支撐腿設(shè)置成在所述第一支撐腿運動到靠近另外兩個所述支撐腿后折疊或打開，
[0012]優(yōu)選地，所述介質(zhì)基片在使用過程中靠近所述第一支撐腿的一端設(shè)置有緩沖層，
[0013]更為優(yōu)選地，各所述支撐腿的底部設(shè)置有螺紋連接的微調(diào)管段。
[0014]優(yōu)選地，所述介質(zhì)基片、伺服轉(zhuǎn)臺和主機均為密封結(jié)構(gòu)，[〇〇15]優(yōu)選地，所述主機的機箱為銑削結(jié)構(gòu)，并且所述機箱的縫隙設(shè)置有防水層，
[0016]更為優(yōu)選地，所述主機的外部設(shè)置有迷彩色噴漆。[〇〇17]優(yōu)選地，還包括采用人體工學(xué)設(shè)計的設(shè)備背包，所述設(shè)備背包的背帶及背包外圍均有泡沫填充。[〇〇18]優(yōu)選地，所述空中目標(biāo)信息獲取裝置的射頻信號傳輸采用同軸電纜，模擬信號傳輸采用同軸電纜，數(shù)字信號傳輸采用屏蔽電纜。
[0019]優(yōu)選地，所述天線包括橫向陣列的4個矩形貼片、2個二分支功率分配器、1個分支線定向親合器，其中，4個所述矩形貼片分別經(jīng)過2個Wilkinson功分器與分支線定向親合器相連接。
[0020]優(yōu)選地，各矩形貼片均包括底層貼片和上層貼片，所述底層貼片的尺寸為127mmX 127mm，上層貼片的尺寸比底層貼片小7_，其中，選用四單元形式對微帶天線的幅相分布進行優(yōu)化設(shè)計，和波束時各個單元同相，幅度分布為錐削分布，差波束時微帶天線對稱兩側(cè)相位相差180°，采用威爾金森功分器加電橋?qū)崿F(xiàn)微帶天線的幅度分布，實現(xiàn)各個微帶天線的同相與反相。
[0021]優(yōu)選地，所述分支線定向耦合器為四端口網(wǎng)絡(luò)，1端口到2端口之間通路為主線，3 端口到4端口之間通路為主線，而兩條主線之間的連線為支線，且主線和支線的長度都靠近為四分之一工作波長。[〇〇22] 優(yōu)選地，2個所述二分支功率分配器為三端口網(wǎng)絡(luò)，2個所述Wi lkinson功分器在所述二分支功率分配器的基礎(chǔ)上引入了隔離電阻，為有耗的三端口網(wǎng)絡(luò)。
[0023]本實用新型的一種根據(jù)上述中所述空中目標(biāo)信息獲取裝置獲取空中目標(biāo)信息的方法，其特征在于，包括:
[0024]步驟sl，選擇目標(biāo)地點，架設(shè)空中目標(biāo)信息獲取裝置；
[0025]步驟s2,對所述微帶天線進行調(diào)平，使所述微帶天線處于水平方向；
[0026]步驟S3，啟動電源和自動校北模式，對設(shè)備進行自動正北校準(zhǔn)。[〇〇27]步驟s4,啟動A/C處理模式，并完成空中目標(biāo)信息的接收和處理，A/C處理模式即采用A、C交替模式對天空中的飛行器進行搜索詢問；如果收到應(yīng)答，則記錄下此飛行器的方位和距離，通過信號處理算法確定出飛行器的準(zhǔn)確方位；
[0028]步驟s5,待所述空中目標(biāo)信息獲取裝置完成工作后，折疊所述支架并收起所述空中目標(biāo)信息獲取裝置，其中在折疊所述支架時，先將所述第一支撐腿移動靠近其余的兩個支撐腿，將所述微帶天線斜放在地面上，然后折疊三個所述支撐腿。[〇〇29]優(yōu)選地，在步驟S3中，基于所述微帶天線，采用一致性的幅度A和相位巾的正交雙通道接收處理，以及差波束滑窗處理技術(shù)，從而實現(xiàn)高精度單脈沖測角。
[0030] 優(yōu)選地，在步驟S3中，兼容處理1090ES ADS-B信號，通過ADS-B全向接收天線接收 ADS-B信號，經(jīng)鏡頻抑制、混頻、對數(shù)中放、中頻高速A/D采樣、數(shù)字濾波、干擾信號濾除、多目標(biāo)處理、彳目息解碼、fe驗獲得ADS-B彳目息報文；[〇〇31]設(shè)置GPS/BD定位授時模塊的定位時碼信息為ADS-B報文加上時戳，然后對報文進行解析并提供空中目標(biāo)的位置信息、目標(biāo)地址、國籍、飛行狀態(tài)屬性信息。
[0032]優(yōu)選地，在步驟s4中，將檢測區(qū)域由上至下劃分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，并根據(jù)空中目標(biāo)的仰角和斜距測量其所處的區(qū)域;當(dāng)空中目標(biāo)處于第二區(qū)域且逐漸靠近所述空中目標(biāo)信息獲取裝置時，將極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)系，并基于直角坐標(biāo)系，對空中目標(biāo)的位置進行更新;根據(jù)空中目標(biāo)的位置，計算空中目標(biāo)的實時更新周期，并保存更新周期。
[0033]優(yōu)選地，在步驟s4中，當(dāng)解碼后，通過代碼值得到空中目標(biāo)的位置后，與空中目標(biāo)信息獲取裝置中的地址進行異或；當(dāng)異或值為零時，則代碼正確，將代碼值輸出至異步抑制電路，若異或值不為零，則進行糾錯處理，糾錯處理完成后，判斷糾錯是否成功，若成功，則將正確的代碼輸出至異步抑制電路，若不成功，則放棄該代碼。
[0034]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的空中目標(biāo)信息獲取裝置包括支架、伺服轉(zhuǎn)臺和微帶天線。通過將支架設(shè)置成包括可折疊和伸縮的支撐腿，將普通天線替換成微帶天線，可以有效地減少空中目標(biāo)信息獲取裝置的體積和重量，以使得便于安裝并便于搬運，節(jié)省人力和物力。
[0035]另外，不管是由微帶天線、主機、伺服轉(zhuǎn)臺、支架四個部分組成，或者由微帶天線、 主機(含伺服轉(zhuǎn)臺)、支架三個部分組成構(gòu)成了一個完整的空中目標(biāo)信息獲取裝置，空中目標(biāo)信息獲取裝置的總重量都小于25公斤。
[0036]微帶天線的尺寸小于1000 X 200 X 23mm3，并且重量< 3.5kg的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了高增益、大零深的和/差(2/A)雙通道能力，這是實現(xiàn)高精度測角的必要前提。
[0037]將伺服轉(zhuǎn)臺和主機設(shè)置成一體化結(jié)構(gòu)，最大限度減少了伺服轉(zhuǎn)臺和主機之間的線纜連接數(shù)量和長度，提高了抗電磁干擾能力，減輕了重量，降低了成本，便于搬移運輸、安裝架設(shè)和拆卸;并且具有密封性好，防水防沙塵等特點，極大地增強了可靠性和使用壽命?！靖綀D說明】
[0038]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本實用新型進行更詳細的描述。
[0039]圖1是本實用新型的空中目標(biāo)信息獲取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0040]圖2是本實用新型的微帶天線的第一種結(jié)構(gòu)示意圖，[0041 ]圖3是本實用新型設(shè)有多個矩形貼片時的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0042]圖4是本實用新型的功分器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖5是本實用新型的分支線定向耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖6是本實用新型的伺服電機和主機的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]其中，支架-1，伺服轉(zhuǎn)臺-2，[〇〇46] 微帶天線-3,主機-4，[〇〇47]伺服轉(zhuǎn)臺-11，支撐腿-12第一支撐腿121。【具體實施方式】
[0048]下面將結(jié)合附圖對本實用新型的空中目標(biāo)信息獲取裝置和方法作進一步描述。
[0049]如圖1所示，本實用新型的空中目標(biāo)信息獲取裝置包括支架1、伺服轉(zhuǎn)臺2和微帶天線3。支架1包括伺服轉(zhuǎn)臺11和與伺服轉(zhuǎn)臺11連接并支撐在伺服轉(zhuǎn)臺11下方的多個支撐腿 12。在設(shè)置支撐腿12時，將支撐腿12設(shè)置成朝向外側(cè)傾斜，以提高支撐時的穩(wěn)固性。在伺服轉(zhuǎn)臺11的下方設(shè)置有凹槽，支撐腿12設(shè)置成能夠伸縮并能夠折疊在伺服轉(zhuǎn)臺11的側(cè)面，優(yōu)選地可以折疊在伺服轉(zhuǎn)臺11的凹槽中。伺服轉(zhuǎn)臺2固定在伺服轉(zhuǎn)臺11的上方。微帶天線3包括與伺服轉(zhuǎn)臺2連接的金屬層，位于金屬層上方并成平板狀的介質(zhì)基片，以及設(shè)置在介質(zhì)基片上的多個成陣列形式的矩形貼片31。通過將支架1設(shè)置成包括可折疊和伸縮的支撐腿12， 將普通天線替換成微帶天線3,可以有效地減少空中目標(biāo)信息獲取裝置的體積和重量，以使得便于安裝并便于搬運，節(jié)省人力和物力。當(dāng)然，介質(zhì)基片也可以加工成鏤空結(jié)構(gòu)，以減輕介質(zhì)基片的重量。
[0050]在一個實施例中，如圖2所示，微帶天線包括4個圖中的矩形貼片(優(yōu)選地為矩形空氣微帶貼片)，微帶天線的矩形貼片(輻射貼片)為aXb的矩形片，基板厚h(約是幾分之一個波長)。微帶天線可等效為一段終端呈現(xiàn)開路狀態(tài)、長度是a，寬b的傳輸線。微帶天線末端的電壓為波腹點。假定微帶天線激勵的電場隨基板厚度和輻射單元寬度方向無變化，大小與方向只隨著矩形貼片的長度(L?A/2)方向變化。
[0051]在一個實施例中，如圖3所示，微帶天線包括位于中部的4個矩形貼片、2個二分支功率分配器以及兩個Wilkinson功分器和1個分支線定向耦合器。其中4個矩形貼片分別經(jīng)過2個Wilkinson功分器與分支線定向親合器相連接。微帶天線在引入激勵源的情形下，矩形貼片與地板之間會產(chǎn)生輻射場，而微帶天線的輻射場主要是由矩形貼片與地板間的縫隙產(chǎn)生的。[〇〇52]各矩形貼片均包括底層貼片和上層貼片，底層貼片的尺寸為127mmX 127mm，上層貼片的尺寸比底層貼片小7mm(長度和寬度均小7mm)。其中，選用四單元形式對微帶天線的幅相分布進行優(yōu)化設(shè)計，和波束時各個單元同相，幅度分布為錐削分布，差波束時微帶天線對稱兩側(cè)相位相差180°，采用威爾金森功分器加電橋?qū)崿F(xiàn)微帶天線的幅度分布，實現(xiàn)各個微帶天線的同相與反相。[〇〇53]進一步的，如圖4所示，二分支功率分配器屬于典型的三端口網(wǎng)絡(luò)。由無耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì)可知，它的三個端口不可能同時匹配，并且各端口之間無隔離。 Wilkinson功分器主要是在簡單二分支功率分配器的基礎(chǔ)上引入了隔離電阻，從而實現(xiàn)信號鏈路的匹配和高度隔離。它的原理在于引入隔離電阻后，功分器變?yōu)橛泻牡娜丝诰W(wǎng)絡(luò)。 由三端口網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì)可知，有耗三端口網(wǎng)絡(luò)的三個端口可以完全匹配且各端口之間隔離度較高。二分支功率分配器的結(jié)構(gòu)示意圖和等效電路如圖2-3所示，設(shè)功分器1、2兩個端口的功分比為k1:k2。
[0054]進一步的，如圖5所示，分支線定向耦合器的典型結(jié)構(gòu)為對稱的四端口網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)1端口是輸入端口，4端口是隔離端口時，2、3端口為輸出端口。1端口到2端口的通路為主線，其特性阻抗標(biāo)為Zb，同樣3、4口間也是主線;兩條主線之間的連線為支線，其特性阻抗標(biāo)為Za。 四個端口特性阻抗均為Zo。主線和支線的長度都近似為四分之一工作波長，2、3輸出端口可得90°相差，輸出端口的功分比由網(wǎng)絡(luò)參數(shù)決定。[〇〇55]另外，在伺服轉(zhuǎn)臺11的下方設(shè)置有三個支撐腿12。三個支撐腿12的穩(wěn)固性較好，而且數(shù)量較少，以進一步減輕空中目標(biāo)信息獲取裝置的重量，從而便于移動或攜帶。三個支撐腿12的材質(zhì)可以為金屬的，以便于實現(xiàn)共地，提高使用時的安全性能。并且三個支撐腿12 可以均為空心的管狀結(jié)構(gòu)，以進一步減輕支架1的重量。[〇〇56]三個支撐腿12均主要由多段套設(shè)連接的空心管段構(gòu)成。相鄰的兩個空心管段之間通過限位凸起連接，以防止兩個空心管脫離。并在相鄰的兩個空心管段之間還設(shè)置有相互配合的卡接槽和卡接凸起?？ń油蛊鹉軌蜓乜招墓芏蔚膹较蛞苿?。當(dāng)需要伸長支撐腿12時， 朝向遠離彼此的方向移動其中一個空心管段，直至卡接凸起卡接在卡接槽中為止。當(dāng)需要縮短支撐腿12時，按下卡接凸起，卡接凸起與卡接槽脫離，朝向靠近彼此的方向移動其中一個空心管段即可。空心管段可以設(shè)置有至少三段，以方便根據(jù)需要將微帶天線3設(shè)置在不同的高度。在支撐腿12的下端還可以設(shè)置一段螺紋連接的微調(diào)管段，以便于實現(xiàn)支撐腿12的微調(diào)。例如，在地面不平整時，通過調(diào)節(jié)微調(diào)管段來實現(xiàn)微帶天線3的調(diào)平。通過上述方式設(shè)置，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，成本低，安裝、使用方便，省事省力。[〇〇57]進一步地，伺服轉(zhuǎn)臺11可以為鏤空的矩形板狀結(jié)構(gòu)，以減輕伺服轉(zhuǎn)臺11的重量。在伺服轉(zhuǎn)臺11的下方設(shè)置有用于引導(dǎo)其中一個支撐腿12(為方便描述，稱為第一支撐腿121) 朝向另外兩個支撐腿12運動的引導(dǎo)槽。當(dāng)將支架1折疊時，推動第一支撐腿121沿引導(dǎo)槽運動，直至位于引導(dǎo)槽的靠近另外兩個支撐腿12的一端，然后將控制目標(biāo)信息獲取裝置傾斜放置在地面上(微帶天線3也支撐在地面上)，最后折疊各支撐腿12。如此設(shè)置，當(dāng)支撐腿12 的高度較高(如超過兩米)，而且微帶天線3的重量較重(如超過20千克)時，即使單兵在野外背負、使用空中目標(biāo)信號裝置，也可以自己完成支架1的折疊和打開，進一步為單兵使用空中目標(biāo)信號裝置提供可能性。[〇〇58]第一支撐腿121和另外的兩個支撐腿12均與伺服轉(zhuǎn)臺11鉸接(例如球鉸接)設(shè)置。 當(dāng)不需要使用支架1時，三個支撐腿12均能夠轉(zhuǎn)動到其軸線方向大致與伺服轉(zhuǎn)臺11的底面平行的位置，然后再將支撐腿12折疊在伺服轉(zhuǎn)臺11的凹槽中，以進一步減少支架1的體積， 從而便于實現(xiàn)單兵背負。在支撐腿12之間還可以設(shè)置加強筋，以提高支架1的穩(wěn)固性。[〇〇59]更為優(yōu)選地，在微帶天線3的介質(zhì)基片上可以設(shè)置有緩沖層。緩沖層設(shè)置在使用過程中位于介質(zhì)基片的靠近第一支撐腿121的一端。當(dāng)需要折疊支撐腿12而將微帶天線3傾斜放置在地面的過程中，通過緩沖層減少地面對微帶天線3的沖擊力，提高微帶天線3的安全性和使用壽命。緩沖層可以為塑料泡沫，以減輕空中目標(biāo)信息獲取裝置的重量。
[0060]當(dāng)然，可以不在伺服轉(zhuǎn)臺11的下方設(shè)置引導(dǎo)槽，三個支撐腿12均以鉸接的方式固定在伺服轉(zhuǎn)臺11的某點位置。當(dāng)折疊支撐腿12時，通過多人的配合來實現(xiàn)折疊腿的折疊。 [〇〇61]此外，空中目標(biāo)信息獲取裝置還包括與伺服轉(zhuǎn)臺2固定連接的主機4。主機4放置在伺服轉(zhuǎn)臺11上并通過例如卡槽和銷釘配合等卡接方式與伺服轉(zhuǎn)臺11連接，以實現(xiàn)主機4的快速、方便地安裝和拆卸。當(dāng)銷釘設(shè)置在卡槽中時，通過鎖定件鎖定銷釘，以提高主機4的固定牢固性。
[0062]主機4的機箱可以通過銑削方式進行加工，并由原來的分列式機箱改為一體式機箱。這樣設(shè)計既能做到防水防潮，同時也可以增加主機4的牢固性。在銑削加工過程中，加工出機箱的散熱齒，以便于更加良好的散熱，并在主機4的縫隙中填充有防水層，以提高密封性。在加工機箱過程中，機型的外部為密封結(jié)構(gòu)，將機箱的內(nèi)部加工成鏤空結(jié)構(gòu)，以減輕主機4的重量。在機箱的各連接縫隙處也可以添加防水膠墊，以達到防水、防潮的目的。對主機 4的內(nèi)部各個部件也進行改進，每個模塊的外形以及接口方式都可以進行改進，以減少接口數(shù)量，主機4的對外接口可以僅設(shè)置有一個網(wǎng)絡(luò)接口和一個電源接口，以減小模塊體積和重量從而達到一體式機箱的條件。主機4的外部顏色采用迷彩色噴漆，以達到外觀顏色需求。 [〇〇63]主機4的內(nèi)部設(shè)置有嵌入式1090ES ADS-B基站接收機、A/C模式詢問器，以完成在 A/C模式下的探測。小型ADS-B天線外置并可方便拆卸，并集成了GPS/BD接收模塊及其微型天線，可任選GPS或BD—種模式工作，也可共用兩種模式。
[0064]如圖6所示，將伺服轉(zhuǎn)臺2直接置于主機4的機箱上部，構(gòu)成一完整的獨立主體，最大限度減少了伺服轉(zhuǎn)臺2與主機4之間的線纜連接數(shù)量和長度，提高了抗電磁干擾能力，減輕了重量，降低了成本，便于搬移運輸、安裝架設(shè)和拆卸，極大地增強了可靠性和使用壽命。
[0065]空中目標(biāo)信息獲取裝置的各模塊和部件均在外側(cè)設(shè)置有防水層并密封設(shè)計，以滿足雨天使用要求。微帶天線3、伺服轉(zhuǎn)臺2、主機4等幾個重要部件均為密封設(shè)計以保證雨水不能侵潤進設(shè)備。另外各個模塊之間的鏈接器均采用軍用防水接插件，可以做到較好的防水效果。
[0066]另外，空中目標(biāo)信息獲取裝置的各模塊之間如果沒有屏蔽的措施，之間的干擾會很大，電磁兼容也很難達到需要的要求，因此各個模塊之間都采用鋁合金的外殼封裝，并且高頻以及中頻的信號線都采用屏蔽線來傳輸信號。
[0067]本實用新型因野外應(yīng)用需要，所以主要采用電池供電的方式。預(yù)計裝置總功耗< 100W/小時，電池選用大容量的動力鋰電池48V/5.2A。由于電池在使用過程中，電壓會隨使用時間推移而逐步降低，因此電池輸出電源需要經(jīng)過電源模塊處理后再輸送到各個模塊。
[0068]空中目標(biāo)信息獲取裝置具備一定的防雷能力，以至于在遇到雷電災(zāi)害時把損失降到最低。在設(shè)計過程中所有模塊和部件共地，在遇到雷電時最大限度的把雷電導(dǎo)入大地之中，同時微帶天線3的饋線端會有專門的防雷模塊。如果遇到雷電災(zāi)害時，能夠最大限度的減少損失。
[0069]另外，空中目標(biāo)信息獲取裝置的射頻信號傳輸采用同軸電纜;模擬信號傳輸采用同軸電纜;數(shù)字信號傳輸采用屏蔽電纜；易受干擾的信號線和易產(chǎn)生干擾的信號線應(yīng)選用同軸電纜;易受干擾電纜應(yīng)布置在遠離電源線、變壓器和其它大功率裝置的地方，高頻、低頻線分開包扎;模擬信號傳輸電纜和數(shù)字信號傳輸電纜應(yīng)分開布置。
[0070]空中目標(biāo)信息獲取裝置的射頻接收模塊采用高導(dǎo)電率鋁合金材料屏蔽體，把整個模塊放在屏蔽腔體內(nèi)，以減少射頻信號的泄露干擾其它模塊以及屏蔽其它模塊對射頻模塊的干擾;裝置內(nèi)主干供電支路選用高性能的EMI濾波器。PCB合理布局與優(yōu)化走線。模擬地和數(shù)字地分隔。另外，該空中目標(biāo)信息獲取裝置采用先進的大規(guī)?，F(xiàn)場可編程門陣列FPGA、高速數(shù)字信號處理DSP、CPU+ARM模塊、嵌入式PC顯示控制模塊。
[0071]空中目標(biāo)信息獲取裝置的設(shè)備背包采用人體工學(xué)設(shè)計，背帶及背包外圍均有特種泡沫填充，以保證接觸人員不被設(shè)備金屬外殼所傷，同時保證背負時的舒適性。還可以盡可能的保護設(shè)備在長時間運輸過程中不受外力所損壞。
[0072]通過上述方式設(shè)置，空中目標(biāo)信息獲取裝置的所有模塊及部件適應(yīng)于野外作戰(zhàn)和偵察的需要，采用重量輕、牢固性高(如支架1采用鋁合金)的材料進行設(shè)計。該空中目標(biāo)信息獲取裝置的質(zhì)量可以< 25kg，并且總體積適合于單兵背負。，各種線纜全部采用隱藏式設(shè)計，外觀干凈整潔大方。本實用新型嚴(yán)格按照國際民航組織ICA0附件10(ANNEX 10)、RTCA-D0 260B相關(guān)規(guī)范要求，并結(jié)合我國軍航、民航的實際應(yīng)用情況的特殊要求，特別設(shè)計了小型精密微帶平板陣列單脈沖和差天線，實現(xiàn)了高精度測角;采用天線、伺服轉(zhuǎn)臺2、主機4的一體化設(shè)計，實現(xiàn)了裝置的小型化和便攜式功能，可適應(yīng)多種平臺及應(yīng)用場景，大大擴展了應(yīng)用范圍。
[0073]在步驟s4中，將檢測區(qū)域由上至下劃分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，并根據(jù)空中目標(biāo)的仰角和斜距測量其所處的區(qū)域;當(dāng)空中目標(biāo)處于第二區(qū)域且逐漸靠近所述空中目標(biāo)信息獲取裝置時，將極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)系，并基于直角坐標(biāo)系，對空中目標(biāo)的位置進行更新;根據(jù)空中目標(biāo)的位置，計算空中目標(biāo)的實時更新周期，并保存更新周期。這樣，可以預(yù)測空中目標(biāo)的下一次的空中位置，以能夠更準(zhǔn)確地實現(xiàn)跟蹤和監(jiān)視。
[0074]在步驟s4中，當(dāng)解碼后，通過代碼值得到空中目標(biāo)的位置后，與空中目標(biāo)信息獲取裝置中的地址進行異或；當(dāng)異或值為零時，則代碼正確，將代碼值輸出至異步抑制電路，若異或值不為零，則進行糾錯處理，糾錯處理完成后，判斷糾錯是否成功，若成功，則將正確的代碼輸出至異步抑制電路，若不成功，則放棄該代碼，以能夠更準(zhǔn)確地實現(xiàn)跟蹤和監(jiān)視。
[0075]在一個更為具體的使用方法中，空中目標(biāo)信息獲取裝置采用小型微帶平板陣列單脈沖和/差(2/A)天線、一體化伺服轉(zhuǎn)臺2/主機4、可拆卸升降支架1及GPS/BD二合一時基定位天線、內(nèi)置嵌入式1090ES ADS-B接收機、小型ADS-B天線?？梢曰谛⌒臀桨尻嚵袉蚊}沖和/差(2/A)天線，通過采用一致性的幅度A和相位巾的正交雙通道接收處理，以及高增益/高零深和差(2/A)天線處理、差波束滑窗處理技術(shù)，以實現(xiàn)高精度單脈沖測角。
[0076]需要獲取空中目標(biāo)信息時，步驟s 1，先選擇目標(biāo)地點，并架設(shè)空中目標(biāo)信息獲取裝置;步驟s2,對微帶天線3進行調(diào)平，以使微帶天線3處于水平方向，提高接收信息時的靈敏度；步驟S3,啟動電源和自動校北模式，對設(shè)備進行自動正北校準(zhǔn)。步驟s4,啟動AC處理模式，對整個空域進行搜索，即采用A、C交替模式對天空中的飛行器進行搜索詢問；如果收到應(yīng)答，則記錄下此飛行器的方位和距離，通過信號處理算法確定出飛行器的準(zhǔn)確方位。步驟 s5,待完成空中目標(biāo)信息的接收和處理后，折疊支架1，并收起A/C探測裝置。[〇〇77] 在步驟s4中，工作原理及流程如下:本實用新型基于自主工作方式，通過向空中發(fā)射Mode A/C(A/C模式)詢問信號，觸發(fā)并接收處理空中目標(biāo)對應(yīng)的應(yīng)答信號后，解算出本空中目標(biāo)信息獲取裝置到該空中目標(biāo)的距離(斜距)，并接收處理該空中目標(biāo)的Mode C應(yīng)答信號即可得出該空中目標(biāo)的(氣壓)高度。在信號接收處理過程中，可以采用實時性強的高精度單脈沖和差接收處理技術(shù)來測算出該空中目標(biāo)的方位角，這樣即可實時地獲取該空中目標(biāo)的距離、高度和方位信息(根據(jù)需要也可轉(zhuǎn)換成目標(biāo)對應(yīng)的直角坐標(biāo)位置)，從而實現(xiàn)了 AIR中目標(biāo)的探測定位。
[0078] 通過上述連續(xù)、不間斷地解算測量，即可完成對空中目標(biāo)的定位跟蹤;在通視條件下，即可實現(xiàn)空中目標(biāo)航跡的連續(xù)輸出。同時本空中目標(biāo)信息獲取裝置可兼容處理1090ES ADS-B信號，通過ADS-B全向接收天線接收ADS-B信號，經(jīng)鏡頻抑制、混頻、對數(shù)中放、中頻高速A/D采樣、數(shù)字濾波、干擾信號濾除、多目標(biāo)處理、信息解碼、校驗等獲得ADS-B信息報文； 設(shè)置GPS/BD定位授時模塊的定位時碼信息為ADS-B報文加上時戳，然后對報文進行解析并提供空中目標(biāo)的位置信息、目標(biāo)地址、國籍、飛行狀態(tài)等屬性信息，送計算機進行航跡跟蹤顯示及其它應(yīng)用?？罩心繕?biāo)信息獲取裝置通過接收GPS/BD定位授時模塊處理后得到的定位信息(經(jīng)度、煒度)可通過坐標(biāo)變換變更為直角坐標(biāo)的原點，提供A/C模式探測定位使用(校北等)。因采用實時、高精度的單脈沖和差處理技術(shù)，本實用新型方案具有很強地防虛假目標(biāo)欺騙能力，識別假目標(biāo)的概率很高，從而確保了所探測定位目標(biāo)輸出的可信度。[〇〇79]本實用新型方案中的單脈沖測距定位通過微帶天線3在360°范圍內(nèi)的掃描來實現(xiàn)，同時空中目標(biāo)信息獲取裝置的數(shù)字伺服電機輸出天線方位角度信息至信號處理器，可對應(yīng)出目標(biāo)所處的真實方位。
[0080] A/C模式探測分系統(tǒng)工作原理如下:若要知道待測目標(biāo)的方位，首先要確定自己的確切位置和天線所處的確切方位。在此采用高精度的GPS/BD二合一模塊對本基站進行位置校準(zhǔn)，以獲取系統(tǒng)準(zhǔn)確的位置。位置校準(zhǔn)過程中即可以使用GPS模式，也可以使用北斗BD模式。[0081 ]由于A/C模式應(yīng)答機無法自行廣播自身的信息，因此需要對其進行詢問觸發(fā)來獲取相應(yīng)的信息。首先對整個空域進行搜索，即用僅A詢問模式詢問方式對天空中的飛行器進行搜索詢問。如果收到有應(yīng)答，則表明空域中存在只裝有A/C模式應(yīng)答機的飛行器存在，同時記錄下此飛行器的大概方位角，在下一次微帶天線3旋轉(zhuǎn)到該方位角附近時則采用僅A 和僅C模式交替詢問并提高詢問頻率來確定其更加準(zhǔn)確的方位。由和差天線的特性可知，在幅度差A(yù)A=max(I: — A)時，則可判斷此目標(biāo)處于該位置。再由C模式詢問所得到的C碼，則可以解析出目標(biāo)的高度。剩下目標(biāo)的斜距則可根據(jù)電磁波在空中傳播的速度來確定，如公式
[0082] D = CX(T-3us)/2[〇〇83]其中C為光速300000km/s，T為詢問信號最后一個脈沖的上升沿和收到應(yīng)答信號第一個脈沖的上升沿之間的間隔時間，3us為應(yīng)答機的固定延遲時間。
[0084]該空中目標(biāo)信息獲取裝置的各項參數(shù)設(shè)置如下:
[0085]發(fā)射頻率:1030MHz ±6 ?8MHz;
[0086]接收頻率:1090MHz ±6 ?8MHz;[〇〇87] 接收靈敏度:-81 dBm;
[0088] 動態(tài)范圍:60dB
[0089] 發(fā)射功率:2 250W
[0090]駐波比:^1.5
[0091]設(shè)備重量:< 25kg;[〇〇92]雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本實用新型進行了描述，但在不脫離本實用新型的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本實用新型并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
【主權(quán)項】
1.一種空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，由微帶天線、主機、伺服轉(zhuǎn)臺、支架四個部 分組成，它的總重量都小于25公斤，所述伺服轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有三個間隔布置的支撐腿，其中所述伺服轉(zhuǎn)臺的下方設(shè)有用于引 導(dǎo)第一支撐腿朝向另外兩個所述支撐腿移動的引導(dǎo)槽，三個所述支撐腿設(shè)置成在所述第一 支撐腿運動到靠近另外兩個所述支撐腿后折疊或打開。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，在其尺寸小于1000 X 200 X23mm3,并且重量<3.5kg的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了高增益、大零深的和/差雙通道能力，這是 實現(xiàn)小型化高精度測角的必要前提。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，還包括與所述伺服轉(zhuǎn)臺 固定連接的主機，其中所述主機放置在所述伺服轉(zhuǎn)臺上并與所述伺服轉(zhuǎn)臺卡接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，介質(zhì)基片在使用過程中 靠近所述第一支撐腿的一端設(shè)置有緩沖層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，各所述支撐腿的底部設(shè) 置有螺紋連接的微調(diào)管段。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，所述介質(zhì)基片、伺服轉(zhuǎn) 臺和主機均為密封結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，所述主機的機箱為銑削 結(jié)構(gòu)，并且所述機箱的縫隙設(shè)置有防水層。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，所述主機的外部設(shè)置有 迷彩色噴漆。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，還包括采用人體工學(xué)設(shè) 計的設(shè)備背包，所述設(shè)備背包的背帶及背包外圍均有泡沫填充。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，所述空中目標(biāo)信息獲 取裝置的射頻信號傳輸采用同軸電纜，模擬信號傳輸采用同軸電纜，數(shù)字信號傳輸采用屏 蔽電纜。11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，所述微 帶天線包括橫向陣列的4個矩形貼片、2個二分支功率分配器、1個分支線定向耦合器，其中， 4個所述矩形貼片分別經(jīng)過2個Wilkinson功分器與分支線定向親合器相連接。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，各矩形貼片均包括底 層貼片和上層貼片，所述底層貼片的尺寸為127mmX 127mm，上層貼片的尺寸比底層貼片小 7_，其中，選用四單元形式對微帶天線的幅相分布進行優(yōu)化設(shè)計，和波束時各個單元同相， 幅度分布為錐削分布，差波束時微帶天線對稱兩側(cè)相位相差180°，采用威爾金森功分器加 電橋?qū)崿F(xiàn)微帶天線的幅度分布，實現(xiàn)各個微帶天線的同相與反相。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，所述分支線定向耦合 器為四端口網(wǎng)絡(luò)，1端口到2端口之間通路為主線，3端口到4端口之間通路為主線，而兩條主 線之間的連線為支線，且主線和支線的長度都靠近為四分之一工作波長。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的空中目標(biāo)信息獲取裝置，其特征在于，2個所述二分支功率 分配器為三端口網(wǎng)絡(luò)，2個所述Wilkinson功分器在所述二分支功率分配器的基礎(chǔ)上引入了 隔離電阻，為有耗的三端口網(wǎng)絡(luò)。
【文檔編號】H01Q1/12GK205621848SQ201620028542
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年1月12日
【發(fā)明人】湯錦輝, 曾潛輝, 董相均, 劉銘
【申請人】中國人民解放軍空軍裝備研究院雷達與電子對抗研究所, 四川信能科技發(fā)展有限公司