多波束形成的基本原理精選(九篇)

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第1篇：多波束形成的基本原理范文

關(guān)鍵詞： 二次雷達(dá)；竄擾；多徑干擾；單脈沖方式；多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合

中圖分類號：TN958.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671－7597（2012）0210010－01

0 引言

二次監(jiān)視雷達(dá)（SSR）以其能夠報(bào)告目標(biāo)位置、高度、身份等優(yōu)點(diǎn)，在軍事系統(tǒng)中以及民航空管系統(tǒng)中都有廣泛的應(yīng)用。然而，由于二次監(jiān)視雷達(dá)在工作中均使用Lx頻段，在同一合理處理時段使用相同的詢問頻率和應(yīng)答頻率，應(yīng)用中存在因同頻干擾引起的虛假目標(biāo)，加之近年來空間通訊密度日增，所需處理的目標(biāo)數(shù)目大大增多，使得航管以及識別工作中存在的竄擾和虛假目標(biāo)等問題也日趨嚴(yán)重。所有這些對二次雷達(dá)在高密度應(yīng)答環(huán)境下有效去除干擾提出了更高的要求。

目前，在處理二次雷達(dá)竄擾、多徑干擾引起的虛假目標(biāo)方面，多數(shù)技術(shù)都集中在雷達(dá)信號檢測級處理，如文獻(xiàn)[1]討論了在信號檢測級上實(shí)現(xiàn)對竄擾情況下單脈沖二次雷達(dá)應(yīng)答碼的提取。

1 概述

現(xiàn)今國內(nèi)外軍事上使用的新型雷達(dá)識別器大多是基于二次雷達(dá)工作方式，主要配置在陸?？盏任淦髌脚_上，以二次雷達(dá)“詢問/應(yīng)答”的協(xié)同工作方式，對戰(zhàn)場中發(fā)現(xiàn)的空海地目標(biāo)進(jìn)行快速可靠的敵我識別，判別目標(biāo)屬性，形成完整的戰(zhàn)場態(tài)勢。

其中二次雷達(dá)識別使用的單脈沖詢問方式，是通過終端的單脈沖信號處理，完成目標(biāo)應(yīng)答信號的角度分離和目標(biāo)識別，有效減少了和通道旁瓣觸發(fā)引起的內(nèi)部干擾，提高了分辨率，消除假目標(biāo)。通過終端的單脈沖信號處理，完成目標(biāo)應(yīng)答信號的角度分離和目標(biāo)識別，減少竄擾，處理多個目標(biāo)的回答。

2 旁瓣抑制處理方法

現(xiàn)階段國內(nèi)外二次雷達(dá)通常使用單脈沖詢問天線的和波束發(fā)射作為詢問信號，使用和波束、差波束同時作為接收應(yīng)答信號，系統(tǒng)按接收旁瓣抑制方式（RSLS）工作。

單脈沖系統(tǒng)有幅度單脈沖和相位單脈沖兩種體制，我們常見的采用的是相位單脈沖系統(tǒng)。即對于由兩個天線口徑所形成的相互重疊的天線波束，通過比較目標(biāo)到達(dá)每個天線波束之間的信號相位差來得到目標(biāo)的指向角，以達(dá)到對目標(biāo)進(jìn)行識別。

在這里，每組天線波束收到的信號幅度相同，目標(biāo)偏角是信號相位的函數(shù)。以相距為d的兩組天線所構(gòu)成的單脈沖系統(tǒng)為例。若目標(biāo)的距離為R，并假設(shè)R＞＞d，目標(biāo)瞄準(zhǔn)線和視軸（兩天線連接線的垂直平分線）之間構(gòu)成的夾角為，如圖1所示。

通過詢問天線陣列設(shè)計(jì)和幅度加權(quán)可以控制差波束最大值角度靠近視軸，壓窄差波束叉口寬度，消除差波束零點(diǎn)并抬高其電平以便覆蓋和波束寬角旁瓣。

3 同步竄擾處理方法

找尋恰當(dāng)處理同步竄擾的方法一直是數(shù)據(jù)處理和雷達(dá)信號的一個重要

課題。在信號處理中，采用的方法有著包括滑窗法、單脈沖方法等等。在數(shù)據(jù)處理部分涉及的方法較多，但往往會因?yàn)樾畔⑸伲a(chǎn)生較大難度。以下簡要描述信號處理的滑窗法，以及數(shù)據(jù)處理中采用的多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合處理方法。

3.1 滑窗法

傳統(tǒng)的二次雷達(dá)用以應(yīng)對接受應(yīng)答信號的交疊處理主要是基于滑窗法。第一步通過檢測相鄰間隔置有無脈沖對來檢測波形框架，然后進(jìn)行幻影處理。對所關(guān)心的一串重疊的框架中所有中間的框架全部認(rèn)為是幻影而丟掉，只保留其中首個和最后一個框架。然后對代碼的提取，方法是將保留的真實(shí)框架中代碼相應(yīng)位置上有脈沖的將其認(rèn)為代碼是1，沒有脈沖則代碼是0。

此方法的主要優(yōu)點(diǎn)是：能較準(zhǔn)確確定每個應(yīng)答脈沖的位置；能準(zhǔn)確檢測到可能存在的框架（在低密度應(yīng)答中）；方法較簡單，在中低密度中能準(zhǔn)確取出大多數(shù)的異步干擾。

但是，滑窗法由于自身構(gòu)成的原理決定了其無法避免地存在的嚴(yán)重缺陷，主要是：在應(yīng)答交疊數(shù)超過兩次的時候，最多只能同時處理兩架飛行參照物，就是說在高密度應(yīng)答情況下檢測率會明顯偏低；在幻影較多、異步干擾嚴(yán)重的情況下，檢測概率偏低并且易出現(xiàn)誤判、錯判[2]。

3.2 多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合

多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合自身的基本原理主要是充分利用多個傳感器所得到的資源，對可以檢測到的信息進(jìn)行合理支配與使用，將時間和空間上冗余或互補(bǔ)信息按照一定的規(guī)則進(jìn)行組合，獲得對被檢測目標(biāo)的較一致認(rèn)識。

這里對于竄擾目標(biāo)，僅靠雷達(dá)數(shù)據(jù)處理來避免虛假目標(biāo)的分析和處理，依舊是存在較大的難度。我們在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，不僅考慮雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理，還主要融合多雷達(dá)融合信息進(jìn)行處理[3，4]。在本篇文章中，在多部雷達(dá)共同覆蓋區(qū)域內(nèi)，若其中一部雷達(dá)報(bào)告新的目標(biāo)，同時中斷其它兩個目標(biāo)的報(bào)告，而融合航跡中，若有兩個穩(wěn)定的航跡，且新目標(biāo)的3/A模式代碼與中斷的兩個航跡3/A模式代碼具有位或的關(guān)系，則可以認(rèn)為該目標(biāo)是虛假目標(biāo)。

4 結(jié)束語

本文針對高密度飛行區(qū)域、常規(guī)二次監(jiān)視雷達(dá)數(shù)據(jù)中常見幾類干擾形成原因及其對應(yīng)答碼的影響進(jìn)行了分析，并提出了單脈沖工作方式、數(shù)據(jù)處理級的滑窗法、多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法。本文方法適用于多雷達(dá)共同覆蓋區(qū)域。我國中東部目前基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多雷達(dá)覆蓋，應(yīng)用本方法在一定程度上可以避免同步竄擾對管制工作的影響。通過在民航管制中心引接的多雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和試驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法的適用性和有效性。我們將在今后進(jìn)一步研究多雷達(dá)融合處理同步竄擾的細(xì)則和其 參數(shù)設(shè)置適應(yīng)性。

參考文獻(xiàn)：

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sTechniqueforDe-GarbleProcessing of SSRReplies[J].IEEETrans.AES,2006:1501

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第2篇：多波束形成的基本原理范文

【關(guān)鍵詞】SSR ADS-B；測角精度；標(biāo)校

1.引言

二次雷達(dá)設(shè)備在空中交通管制中發(fā)揮著重要的作用，可以為管制工作人員提供比一次雷達(dá)精度高的航跡數(shù)據(jù)，還能提供識別信息，即飛機(jī)的代碼，當(dāng)飛機(jī)發(fā)生故障、通信系統(tǒng)失效或遇到劫持時，能夠提供危機(jī)警告信息。為了監(jiān)視空域，和管理一些臨時空域，需要發(fā)展車載二次雷達(dá)設(shè)備，快速部署到監(jiān)視區(qū)域。與陸地固定安裝的二次雷達(dá)相比，有其共同的特點(diǎn)，也有其獨(dú)特的一面，主要是受安裝環(huán)境的影響，不能安裝大尺寸的機(jī)械掃描天線，需要安裝一維相掃的天線，特別是在空曠區(qū)域監(jiān)視時，地面的反射很強(qiáng)，多徑效應(yīng)非常顯著。針對這些情況，本文分析了影響二次雷達(dá)測角精度的主要因素，針對這些問題，提出了一些解決措施，在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到了預(yù)期的效果。

2.精度分析

二次雷達(dá)測角時，多種因素的影響都將產(chǎn)生測角誤差。按誤差的類型可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差可通過校正加以消除或減小，隨機(jī)誤差則難以消除，它們直接影響測角的精度。在雷達(dá)的各種測角方法中，單脈沖測角方法因?qū)崿F(xiàn)簡單、穩(wěn)健性好等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 目前，實(shí)際中應(yīng)用最廣泛的單脈沖測角方法主要有四種：振幅-振幅式，相位-相位式，振幅和-差式及相位和-差式。針對本設(shè)備中使用的振幅和-差式單脈沖測角方法，分析影響測角精度的主要因素。

2.1 振幅和-差式單脈沖測角

由于在使用和-差角度鑒別器的單脈沖雷達(dá)對于接收支路特性的相位一致性要求相對不太苛刻，所以比較普遍的用于現(xiàn)代的一些雷達(dá)站。這種方法所要求的設(shè)備量少，除要求和差通道的增益均衡外，對兩路之間的相位關(guān)系要求不高，具有較大的實(shí)用價值。其原理框圖如圖1所示。

在這種單脈沖系統(tǒng)中，應(yīng)答信號從天線的輸出端加到比較器進(jìn)行應(yīng)答信號的相加和相減。由比較器輸出的高頻和通道信號及差通道信號分別輸出到和及差接收支路，經(jīng)接收機(jī)變換成中頻信號，同時放大到所需的電平。誤差角在一定范圍內(nèi)與差信號的幅度成正比，差信號的幅度可以確定角偏離的大小，而和通道信號與差通道信號之間的相位差則確定偏離角的符號，即目標(biāo)對于等強(qiáng)信號的偏移方向。

由圖2可見，天線輸出的差信號的相位隨目標(biāo)偏離等強(qiáng)信號的方向而不同，它可能與和通道信號同相，也可能與和通道信號反相。在沒有誤差時（即目標(biāo)與天線等強(qiáng)信號方向重合時），加到兩個接收支路輸入端的目標(biāo)應(yīng)答信號的振幅相等，因此，差信號等于零。

假定天線對功率平均分配，則天線輸出的和信號及差信號分別為：

其中表示和信號，表示差信號。

經(jīng)過限幅、變頻和放大后，可以將信號處理分機(jī)輸入端的和通道信號及差通道信號表示為：

式中、—和差之路天線信號增益； 、—支路中的相移；

在信號處理后得到：

—為信號處理器鑒相后的傳輸系數(shù)

因?yàn)樵谝粋€特定的系統(tǒng)中，天線方向圖和鑒相器特性已經(jīng)確定，所以信號處理器中鑒相輸出信號只與目標(biāo)的偏離方向有關(guān)。

2.2 影響系統(tǒng)角度測量精度的因素

從理論上說，相控陣具有很高的角度測量精度，但由于多種因素的影響，使實(shí)際的角度測量的精度難以達(dá)到理想的要求。導(dǎo)致角度測量精度下降的原因主要有：（1）系統(tǒng)內(nèi)部誤差，包括系統(tǒng)各組件幅相不平衡引起的非線性誤差及系統(tǒng)噪聲等；（2）由天線的角位置轉(zhuǎn)換為角坐標(biāo)過程中引起的轉(zhuǎn)換誤差；（3）目標(biāo)誤差，例如應(yīng)答信號起伏、角閃爍以及目標(biāo)運(yùn)動而引起的跟蹤滯后誤差；（4）傳播誤差，包括對流層和電離層折射率變化帶來的無線傳播途徑偏離直線的誤差及環(huán)境干擾等。固定誤差和隨機(jī)誤差中的統(tǒng)計(jì)平均值屬于系統(tǒng)的誤差，從原理上可以予以補(bǔ)償；隨機(jī)誤差的大小只能用其方差表示，它對角度測量精度的影響起到?jīng)Q定性的作用，且難以進(jìn)行補(bǔ)償。

主要誤差的形成機(jī)理及其對角度測量精度的影響歸納如下：

1）中頻對數(shù)放大器對數(shù)精度引起的角度測量誤差

本設(shè)備中采用中頻信號處理，接收機(jī)輸出中頻信號，其對數(shù)放大精度≤±0.5dB，取最大0.5dB。假定天線在波束范圍內(nèi)1度的和差幅度比值差為9dB，因此對數(shù)斜率：1/9=0.11度/dB。由幅度誤差造成的方位隨機(jī)誤差：0.11度/dB*0.5dB=0.06度。

2）天線指向精度引起的角度測量誤差

設(shè)備采用數(shù)字移相器，具有結(jié)構(gòu)簡單，低能耗，移相速度快，移相值穩(wěn)定，工作電壓低，易于計(jì)算機(jī)控制等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字式移相器雖然具備以上優(yōu)點(diǎn)，但不能連續(xù)移相，移相值只能為最小相位值的整數(shù)倍，產(chǎn)生移相器的相位量化誤差。相位量化誤差的存在使相控陣天線各天線單元的實(shí)際饋電相位和理論值出現(xiàn)偏差，造成天線波束指向精度降低；同時相位量化使主瓣的波束展寬，增益降低，損失的能量分散到旁瓣中去又造成旁瓣電平增加，使相控陣的指向精度進(jìn)一步下降。表1是實(shí)測的天線指向誤差。

最大的指向誤差是0.14度，指向引起的隨機(jī)誤差是0.067度。

3）一維相位掃描兩坐標(biāo)雷達(dá)天線波束的傾斜引起的角度測量誤差

方位上一維相位掃描兩坐標(biāo)雷達(dá)天線波束在俯仰上為寬波束，其天線波束最大指向會隨著仰角的增大而發(fā)生偏移，隨著方位掃描角與仰角的增大，這一波束最大值偏移將快速增加。由此帶來的不良后果是方位上相位掃描的一維相控陣?yán)走_(dá)在大掃描角度情況下，對位于不同仰角上的目標(biāo)進(jìn)行測角時，將有不同的方位測量系統(tǒng)誤差；對于高仰角的目標(biāo)，這一誤差將是相當(dāng)大的。（如圖3）

克服這一缺點(diǎn)的方法是根據(jù)目標(biāo)的仰角和掃描角度對測量值進(jìn)行補(bǔ)償。

4）路面引起的車身搖動

裝備車在路上行駛，因受到地面不平的作用而產(chǎn)生搖擺運(yùn)動，裝備車坐標(biāo)系和以雷達(dá)天線陣面為基準(zhǔn)的雷達(dá)坐標(biāo)系也隨之運(yùn)動起來，于是裝備車坐標(biāo)系和雷達(dá)坐標(biāo)系不再與大地坐標(biāo)系一致，天線波束不能按預(yù)期要求穩(wěn)定的指向目標(biāo)，導(dǎo)致降低作用距離，加大測量誤差，甚至丟失目標(biāo)，破壞了雷達(dá)的正常工作狀態(tài)。因此必須設(shè)法穩(wěn)定雷達(dá)天線的波束。車載雷達(dá)天線波束的穩(wěn)定方法大致分為機(jī)械穩(wěn)定和電氣補(bǔ)償兩種。本設(shè)備天線固定安裝在車輛上，傳統(tǒng)的機(jī)械穩(wěn)定平臺體積大，造價高，不便于安裝；故目前的做法是采用電氣補(bǔ)償，在雷達(dá)天線的俯仰和方位軸上進(jìn)行補(bǔ)償來穩(wěn)定天線的指向，滿足指向精度要求。

5）接收機(jī)內(nèi)部熱噪聲引起的角跟蹤誤差

由于接收機(jī)熱噪聲的存在，即使天線中心軸對準(zhǔn)了目標(biāo)，接收機(jī)中頻輸出端仍然有噪聲電壓輸出，在中頻鑒相時，噪聲會直接地影響鑒相輸出，嚴(yán)重時會導(dǎo)致輸出的正負(fù)號反向；噪聲疊加在信號上，差通道信號的頂部不平坦度增加，隨機(jī)誤差變大。通過分析可知，信噪比越大，噪聲引起的角度測量誤差就越小。

6）應(yīng)答頻偏產(chǎn)生的方位誤差

二次航管的工作頻率為詢問1030MHz，應(yīng)答1090MHz，但實(shí)際工作中，由于不同的應(yīng)答機(jī)應(yīng)答頻率是不一致的，應(yīng)答頻率有±3MHz的誤差存在。頻率的偏置對相控陣天線的方向圖、天線指向以及A/D采樣的信號幅度都產(chǎn)生了影響，進(jìn)而影響到測角精度。

相控陣天線方向圖形成時，信號頻率是選定的某一固定頻率，即將雷達(dá)信號當(dāng)成連續(xù)波信號，實(shí)際所用的脈沖信號含有一定的頻帶寬度，天線方向圖計(jì)算公式中的波長（λ）或信號頻率（f）不是一個固定不變的量，如圖4為一維線陣系統(tǒng)，第i單元的激勵信號可表示為：

令為相控陣天線中第i單元通道上移相器提供的相對于參考單元的陣內(nèi)相移；

將波長λ以信號頻率f與光速c表示，d/c以Δt表示為電波在單元距離之間的傳播時間，則一維相控陣天線的方向圖為：

從公式可以看出，天線方向圖會隨信號頻率（）的改變而改變。

信號頻率的變化同樣對相控陣天線波束指向有影響，其關(guān)系為：

上式反映了信號頻率由變?yōu)椋?）后所引起的天線波束指向的偏移，這一現(xiàn)象反映了天線波束指向隨信號頻率的改變在空間擺動，圖5為當(dāng)頻率偏移從0至最大達(dá)到3M，波束掃描角度為47.5度時的天線波束指向誤差，可以看出天線指向最大偏移為0.171度。

在外場，詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)之間做了頻偏±1M連續(xù)波的測角試驗(yàn)：

在頻偏±1MHz以內(nèi)測的角度測量的隨機(jī)誤差為0.06度。

7）角噪聲（角閃爍）引起的角度測量誤差

雷達(dá)對目標(biāo)的跟蹤都是對目標(biāo)的視在中心進(jìn)行跟蹤，一個復(fù)雜的目標(biāo)，其視在中心的位置隨著目標(biāo)的運(yùn)動姿態(tài)變化而變化，而且這種變化是隨機(jī)的，目標(biāo)的角閃爍使得雷達(dá)天線抖動，產(chǎn)生測量誤差。 通過研究發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)角閃爍引起的角度測量誤差與距離成反比。因而角閃爍對中、近距離的目標(biāo)角度測量影響較大，對遠(yuǎn)距離的測量影響相對較小，甚至可以忽略。

8）A/D變換引起的角度測量誤差

SSR的動態(tài)范圍55dB，采用10位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，步進(jìn)為：±LSB，

精度為±LSB/2=0.027dB，天線在波束范圍內(nèi)1度的和差幅度比值為9dB，及1/9=0.11度/dB

由量化誤差造成的方位誤差：

sc=0.027*0.11=0.003°。

9）航向誤差

裝備車的最大轉(zhuǎn)速4°/S，裝備車航向信息50次/秒，航向數(shù)據(jù)最大誤差：

=（4°/50）=0.08°

10）多徑影響

當(dāng)設(shè)備車部署在空曠區(qū)域時地面對電磁波在俯仰方向上的鏡面反射、天線安裝面不嚴(yán)格水平以及地面反射點(diǎn)不完全水平等因素綜合造成多徑。

當(dāng)雷達(dá)天線俯視鏡面反射的表面時，會產(chǎn)生多徑干涉現(xiàn)象。若發(fā)生鏡面反射，從天線到目標(biāo)的雷達(dá)電磁波有兩個不同的路徑：直射路徑和反射路徑。由圖一可知，兩條路徑的傳播的距離是不相同的，這就導(dǎo)致了直射波和反射波之間的相位差，它是產(chǎn)生多徑效應(yīng)的主要原因。

根據(jù)電磁波傳波的基本原理，若距離差S，則相位差等于2πS/λ，其中λ是雷達(dá)的波長。附加相位差是反射表面的反射系數(shù)引起的，有時是由天線在直射方向和反射方向上傳播因子的相位差引起的。由于相位差，直射波和反射波在目標(biāo)處要么干涉相加，要么干涉相減。從干涉的角度看，當(dāng)相位差為2π的整數(shù)倍時，干涉是等效的。當(dāng)動目標(biāo)以恒定高度接近雷達(dá)時（仰角增加），方向圖傳播因子將在最大值和最小值之間周期變化。當(dāng)方向圖傳播因子出現(xiàn)最小值時，航跡出現(xiàn)斷點(diǎn)。

11）其它因素

多路傳播引起的角度測量誤差、機(jī)載航管應(yīng)答機(jī)C模式高度測量誤差和動態(tài)系統(tǒng)的滯后等都有可能使得角度測量的精度降低?？偟恼`差為0.108度。

=0.108。

3.提高系統(tǒng)角度測量精度的方法

（1）建立接收機(jī)中頻輸出對數(shù)曲線表，確保對數(shù)精度

接收機(jī)是影響單脈沖測角精度的另一個重要因素，由于接收機(jī)的和差通道的增益存在不一致性，因此對于相同的輸入信號，接收機(jī)的和差通道的輸出則存在很大差異，如圖6。

由圖8可以看出，隨著輸入信號的不斷增大，和通道的輸出信號增益大于差通道的輸出信號增益，因此需要對接收機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)后才能正常工作。

接收機(jī)的動態(tài)范圍為55dB，因此如果在每個電平下都進(jìn)行校準(zhǔn)（每隔1dB為一個電平），難度較大。本方案采用分段校準(zhǔn)的方法，即把輸入信號分成高、中、低三個電平范圍，每個電平內(nèi)取一個點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，這種方法則相對簡單。

圖7為校準(zhǔn)以前的和差通道的幅度不一致性，從圖上可以看出，和差通道不一致性最大為2.5dB.

圖8為校準(zhǔn)以后的和差通道的幅度不一致性，從圖上可以看出，和差通道不一致性最大不大于0.4dB。滿足了指標(biāo)要求的和差通道的幅度不一致性小于0.5dB。

（2）利用車載雷達(dá)天線的電子穩(wěn)定方程補(bǔ)償雷達(dá)指向

裝備車在行駛過程中時受地面影響會產(chǎn)生復(fù)雜的運(yùn)動，這些運(yùn)動可分為3個方向的平動（前進(jìn)、起伏、橫漂）和3個方向的轉(zhuǎn)動（橫搖、縱搖、車首尾搖），利用二次航管測角原理、天線安裝位置參數(shù)、縱搖和橫搖角度，經(jīng)過坐標(biāo)變換，得到了車搖對目標(biāo)測角影響的模型。用此模型計(jì)算出目標(biāo)位置經(jīng)過車搖補(bǔ)償后在大地平面上的位置，該位置應(yīng)當(dāng)與車搖后飛機(jī)所在位置一致，即可實(shí)現(xiàn)電子穩(wěn)定的目的。

二次航管雷達(dá)通過單脈沖測角獲得目標(biāo)在車身坐標(biāo)系的方位Ac、距離S，通過C模式代碼獲得目標(biāo)在大地坐標(biāo)系下的高度h。裝備車航向角H、縱搖角P、橫滾角R、目標(biāo)大地坐標(biāo)系俯仰角Ed、目標(biāo)車身坐標(biāo)系方位角Ac。

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

把Ac、S、h、H、P、R代人（1）～（7）式，公式形式可變?yōu)椋?/p>

cosAd=a1·cosEc+a2·sinEc （8）

1=a3·cosEc+a4·sinEc （9）

sinAd=a5·cosEc+a6·sinEc （10）

由（9）得cosEc=（1·a4·sinEc）/a3

帶入（8）、（10）并將公式兩邊平方后求和可得如下形式：

1=b1·（sinEc）2+b2·sinEc+b3 （11）

解上式可計(jì)算出sinEc，再帶入（8）、（9）、（10）可計(jì)算出Ad。

通過以上計(jì)算就可以確定目標(biāo)在大地坐標(biāo)系下的方位和在車身坐標(biāo)系下的高度。

用二自由度搖擺臺模擬車搖，對車搖模型和二次航管單脈沖測角穩(wěn)定進(jìn)行了試驗(yàn)，并和GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析。實(shí)驗(yàn)證明，該模型可用于二次航管車載電子穩(wěn)定系統(tǒng)

（3）補(bǔ)償一維相位掃描兩坐標(biāo)雷達(dá)天線波束的傾斜引起的角度測量誤差

一維相位掃描兩坐標(biāo)雷達(dá)天線波束的傾斜引起的角度測量誤差隨著仰角和掃描角度的增大而增大。誤差公式如（12）所示，其中αφ是天線相鄰單元之間波束控制數(shù)碼的增量，d1是天線單元間距，K是數(shù)字式移相器的計(jì)算位數(shù)，B是目標(biāo)的俯仰角度。

（12）

根據(jù)二次航管應(yīng)答機(jī)的C模式代碼和目標(biāo)的距離計(jì)算出目標(biāo)的仰角，依據(jù)仰角和天線的掃描和掃描角度按照公式（12）修正波束指向，消除天線波束傾斜引起的角度測量誤差。

（4）充分利用應(yīng)答信息減小接收機(jī)內(nèi)部熱噪聲引起的角跟蹤誤差

在接收解碼通道中，所有應(yīng)答脈沖F1、F2框架內(nèi)最多有12個數(shù)據(jù)脈沖，經(jīng)過解碼后，根據(jù)脈沖數(shù)進(jìn)行平滑。隨機(jī)誤差在～之間平滑后得到改善。

（5）降低波束分裂對航跡的影響

對天線俯仰面和差通道賦形，通過減小天線俯仰面波束寬度降低地面反射信號上的增益以改善波瓣分裂情況，通過降低差通道旁瓣電平降低折射信號增益以改善和減小幻影。

針對波瓣分裂出現(xiàn)斷點(diǎn)的情況，目前在航跡處理方面采用了斷點(diǎn)預(yù)推法。斷點(diǎn)預(yù)推可根據(jù)先前形成的航跡預(yù)先判斷目標(biāo)運(yùn)動趨向，出現(xiàn)斷點(diǎn)時根據(jù)天線掃描周期在目標(biāo)運(yùn)動趨向上，由軟件自動補(bǔ)足若干個周期的航跡，從而達(dá)到航跡連續(xù)的目的。

（6）通過Kalman濾波器對目標(biāo)位置進(jìn)行平滑

信號處理分機(jī)測出目標(biāo)的距離和方位等信息，形成點(diǎn)跡發(fā)送給航跡處理器，航跡處理器對點(diǎn)跡進(jìn)行處理，將目標(biāo)的原始數(shù)據(jù)，即距離、方位及代碼（包括識別碼和高度碼）進(jìn)行凝聚處理，建立目標(biāo)航跡，識別并糾正由于干擾或應(yīng)答解碼錯誤引起的應(yīng)答代碼錯誤，去除假目標(biāo)，通過Kalman濾波器對目標(biāo)位置進(jìn)行平滑，形成最終的目標(biāo)報(bào)告。

4.結(jié)束語

由于引起測角誤差的因素很多，認(rèn)真分析引起這些誤差的主要因素，對引起誤差的這些主要因素分別進(jìn)行修正改善。在外場的試驗(yàn)中，這些方法得到了驗(yàn)證，可以大大提高單脈沖測角精度。

參考文獻(xiàn)

[1]張尉，徐炎祥.二次雷達(dá)原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.

[2]張?bào)A，王輝，溫劍，張?jiān)?，何海?搖擺狀態(tài)一維相控陣天線波束指向修正[J].電訊技術(shù)，2011，51（6）.

第3篇：多波束形成的基本原理范文

關(guān)鍵詞：移動技術(shù)； 接收信號； OFDM技術(shù)

     隨著社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的不斷進(jìn)步，我國的信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化事業(yè)也得到了迅速發(fā)展，無線傳播技術(shù)在社會政治、經(jīng)濟(jì)、文化等領(lǐng)域引起深刻的變革，移動接收成為重要的發(fā)展趨勢，:數(shù)字電視、網(wǎng)絡(luò)電視、車載移動電視，無處不在的數(shù)字信息亭等新興媒體紛紛涌現(xiàn)。廣播電視雖然有很長的性產(chǎn)業(yè)的歷史，但現(xiàn)在的移動接收技術(shù)的發(fā)展卻難以適應(yīng)社會的發(fā)展。即使是調(diào)頻廣播，在汽車高速行駛中也難以連續(xù)接收電視節(jié)目。所以為滿足移動人群對廣播電視和各類信息的消費(fèi)需求，必須引起了方方面面的重視。

1.數(shù)字電視廣播系統(tǒng)

        在現(xiàn)代通信中，數(shù)字微波通信和光纖、衛(wèi)星已經(jīng)成為通信傳輸?shù)闹匾е?，加上廣播電視無線發(fā)射空中傳輸構(gòu)成信息主體。目前在我國數(shù)字電視按信號傳輸方式可分為地面無線傳輸、衛(wèi)星傳輸和有線電纜三種。而廣播電視移動技術(shù)是數(shù)字電視地面廣播的重要應(yīng)用，由于其獨(dú)有簡單接收和移動接收的能力，能夠滿足現(xiàn)代社會信息化、工業(yè)化快速發(fā)展和社會群體利益多元化的要求。廣播電視移動接收技術(shù)在應(yīng)用需求上要求在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)移動便攜設(shè)備上接收模擬電視(free-to-air)和調(diào)頻廣播，使整個技術(shù)系統(tǒng)的要求提高。因此具有一切數(shù)字系統(tǒng)所具有的優(yōu)點(diǎn)，較之衛(wèi)星接收，具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便，可在惡劣環(huán)境中運(yùn)行，容易實(shí)現(xiàn)大容量化，高壓化、高速化，而且價格低廉；較之有線接收不易受房屋建筑和城市道路建設(shè)、自然災(zāi)害等因素，從而避免此次斷網(wǎng)造成的影響；數(shù)字電視地面廣播通過電視臺地面或建筑物上的制高點(diǎn)發(fā)射無線電波，選擇并放大由天線接收電視高額調(diào)諧器到的高頻電視節(jié)目信號，覆蓋電視用戶，主要的受眾也是針對本地區(qū)的。完善的數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)所具備的蜂窩無線通信系統(tǒng)，不僅有利于達(dá)到節(jié)省信道資源的目的，而且它可作為線纜和DSL的無線擴(kuò)展技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)無線寬帶接入；實(shí)現(xiàn)移動和便攜接收，能夠滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代信息和通信技術(shù)發(fā)展的需求。

2.移動接收相應(yīng)的研究方向和所遇到的問題

        移動接收采用的方式是通過無線數(shù)字信號發(fā)射、地面接收的方式進(jìn)行電視節(jié)目的傳輸。所以，移動接收所遇到的困難之一便是衰落，這是無線通信系統(tǒng)首先要遇到的問題，譬如，在城市環(huán)境中，一輛快速行駛車輛上信號在傳輸中的衰減和波動。對于固定接收可以采用在若干個支路上接收相互間相關(guān)性很小的載有同一消息的信號， 然后通過合并技術(shù)再將各個支路信號合并輸出的方法予以克服，但對于移動接收而言信道編碼技術(shù)、數(shù)字信號交織技術(shù)、分集接收的方法顯然不實(shí)用，因此衰落問題尤為突出。電波在沿地表傳播中會受到任何其它的影響（包括反射、折射、繞射、散射或吸收），實(shí)際不經(jīng)過任何發(fā)射，直接到達(dá)收信天線處的電波除了直射波外，還會遇到各種物體，經(jīng)反射、散射、繞射、到達(dá)接收天線時，形成的反射波和散射波，此外，在移動通信中，還存在因汽車天線、車載移動電視、移動電視模組等（天線）的快速移動而引起較大顛簸波節(jié)和波幅的駐播現(xiàn)象及無線電領(lǐng)域中的多普勒效應(yīng)及多普勒頻移，凡此種種原因，就使信號很不穩(wěn)定，電離層的變動將會影響電波的傳播，信號容易產(chǎn)生衰落，這就是無線電波的衰落現(xiàn)象。另外，與其他無線通信系統(tǒng)不同的是，移動接收的關(guān)鍵點(diǎn)是光發(fā)送和接收模塊的靈敏度范圍。因此，移動接收還存在一個始終難以解決的問題，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。

3.移動通信系統(tǒng)有關(guān)的OFDM技術(shù)

       OFDM 是多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，它將數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后調(diào)制為射頻信號，是在嚴(yán)重電磁干擾的通信環(huán)境下通過減小和消除碼間串?dāng)_的影響來克服信道的頻率選擇性衰落，保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定完整傳輸?shù)募夹g(shù)措施。OFDM的基本原理是：發(fā)送端將高速數(shù)據(jù)流通過串／并轉(zhuǎn)換器分解成N個低速數(shù)據(jù)塊，分配到速率相對較低的若干子信道中傳輸，并利用每個子信道傳輸一路信號，從而達(dá)到多路信號共用一個信道，這樣，系統(tǒng)就可以有效克服信道造成的碼間干擾，達(dá)到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外，由于引入保護(hù)間隔，而且該保護(hù)間隔一般要大于無線信道中的最大時延擴(kuò)展，從而促進(jìn)系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾。OFDM的特點(diǎn)是在OFDM系統(tǒng)中各個子信道的載波相互正交，它們的頻譜是相互重疊的，不但避免各子載波之間的干擾，以達(dá)到空間復(fù)用的目的，而且同時提高頻譜利用率。主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

     1）有效克服信道間干擾，在無線多徑衰落環(huán)境下進(jìn)行高速率的數(shù)據(jù)傳輸；

     2）讓發(fā)送端將所發(fā)送的能量對各子載波重新分配，有效地改善系統(tǒng)的性能,而且具有很強(qiáng)的抗衰落、抗干擾能力；

     3）可通過離散傅利葉變換同樣可以實(shí)現(xiàn)OFDM的調(diào)制與解調(diào)過程；

OFDM能夠能有效地克服信號相消現(xiàn)象，并且具有良好的波束保形能力和快速收斂特點(diǎn)，使受到干擾的信號能夠可靠地接收。另外OFDM由于碼率低和加入了時間保護(hù)間隔而具有極強(qiáng)的抗多徑干擾能力，由于多徑效應(yīng)對傳輸?shù)臄?shù)字信號產(chǎn)生時延擴(kuò)展，所以系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾。 

4.廣播電視移動接收的制式

        眾所周知，數(shù)字電視廣播傳輸制式分為衛(wèi)星、有線和地面三種，ATSC是美國的數(shù)字電視國家標(biāo)準(zhǔn)，歐洲的DVB-T是多載波的。作為第一個決定實(shí)施DVB-T2服務(wù)的國家，英國選擇這一標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)更大的網(wǎng)絡(luò)容量，并成功地開通了地面數(shù)字電視廣播。我國制定了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字地面電視廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)(DTTB)，其原理是：

     （1）傳輸信息要大，支持包括廣播電視采、編、播、傳、收、測各類設(shè)備與技術(shù)的多媒體廣播服務(wù)；

     （2）由于這種通信方式抗干擾能力強(qiáng)，它在一般室內(nèi)環(huán)境下可接收，在光纖通信、數(shù)字微波通 信、衛(wèi)星通信中均獲得了極為廣泛的應(yīng)用；

     （3）與現(xiàn)有提供原有的模擬頻道兼容，可以在現(xiàn)有和將來的電視廣播頻道中進(jìn)行分配，并有利于頻道規(guī)劃和摸擬向數(shù)字過渡；

     （4）具有可擴(kuò)展性；向廣大用戶綜合提供互聯(lián)網(wǎng)信息業(yè)務(wù)和 增值業(yè)務(wù)，支持廣播網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展需要。其使用范圍符合材料生產(chǎn)國相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

    但是，其優(yōu)缺點(diǎn)與同時制相同，制式的區(qū)分主要在于其幀頻（場頻）的不 同，并且都在相互參照改進(jìn)，用什么制式都要解決每個客戶都需要的個性化的需求，要多方面考慮和試用。解決了這些問題，應(yīng)該就解決了移動電視在市場上大規(guī)模應(yīng)用的主要瓶頸，人類的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)又前進(jìn)了一步。廣播電視的移動接收 是個熱點(diǎn)，尤其是電視廣播的移動接收，它的市場和應(yīng)用空間發(fā)展是無窮盡的，發(fā)展到一定的高度, 不僅僅是造福自己更是造福為我們以后的生活。

結(jié)束語：

廣播電視的移動接收是個熱點(diǎn)，尤其是電視廣播的移動接收，為了使它能更好地為我們服務(wù),還有待于進(jìn)一步的研究其傳播策略。但是它還存在著信號衰落、徑產(chǎn)生時間擴(kuò)散，引起信號符號間干擾、多普勒效應(yīng)，接收機(jī)硬件成本高、耗電、攜帶不方便等問題，所以說它的市場和應(yīng)用空間發(fā)展是無窮盡的，發(fā)展到一定的高度, 不僅僅是造福自己更是造福為我們以后的生活。 

參考文獻(xiàn)： 

[1]都研美,劉峰.試論如何提高電視地面廣播技術(shù)[J].廣西輕工業(yè),2009(05).