[发明专利]一种适用于集群目标间的射频自主相对姿态测量系统

摘要

一种适用于集群目标间的射频自主相对姿态测量系统，包括两套结构相同的相对姿态测量装置，每套装置由两个发射天线、三个接收天线、两个射频发射通道、三个射频接收通道、一个辅助射频接收通道、两个双模式辅助射频通道、基带处理模块和高稳时基模块组成。通过两套相对姿态测量装置分别接收和发送测距信号，实现了不需要借助其它集群成员提供的观测数据，就可以完成主成员和从成员的相对姿态测量，因此当目标集群中部分成员无效时，仍可以正常的提供相对姿态测量功能。另外本发明系统提高整周解算的实时性以及整个装置的实时性、操作灵活性。

主权项

一种适用于集群目标间的射频自主相对姿态测量系统，包括两套结构相同的相对姿态测量装置，分别记为主成员装置和从成员装置，主成员装置和从成员装置分别接收和发送测距信号完成相对姿态测量，其特征在于：主成员装置包括：主发射天线T1、主发射天线T2、主接收天线R1、主接收天线R2、主接收天线R3、主射频发射通道TC1、主射频发射通道TC2、主射频接收通道RC1、主射频接收通道RC2、主射频接收通道RC3、主双模式辅助射频通道AC1、主双模式辅助射频通道AC2、主辅助射频接收通道AC3和主基带处理模块，其中：主基带处理模块，包括主数字信号处理器单元、主现场可编程门阵列单元、主DA转换器单元、主AD转换器单元；主数字信号处理器单元，获取上历元从成员装置两个从发射天线分别到主成员装置三个主接收天线的伪距，对伪距进行编码形成发射数据，将发射数据送至主现场可编程门阵列单元；接收主现场可编程门阵列单元发送的解调信号，进行编译得到上历元主成员装置中两个主发射天线分别到从成员装置中的三个从接收天线的伪距，然后获取本历元从成员装置中的两个从发射天线分别到主成员装置中的三个主接收天线的伪距，最后利用空间交会原理计算得到主成员装置的整周模糊度、相对位置和姿态角；主现场可编程门阵列单元，接收主数字信号处理器单元发送的发射数据并进行扩频，得到扩频信号并进行调制得到调制信号，然后将调制信号滤波得到数字中频信号并送至主DA转换器单元；接收主AD转换器单元发送的数字中频信号并进行解调，得到解调信号后送至主数字信号处理器单元；主DA转换器单元，接收主现场可编程门阵列单元发送的数字中频信号，将数字中频信号转化为模拟中频信号，并送至主射频发射通道TC1、主射频发射通道TC2、主双模式辅助射频通道AC1、主双模式辅助射频通道AC2；主AD转换器单元，分别接收主射频接收通道RC1、主射频接收通道RC2、主射频接收通道RC3、主双模式辅助射频通道AC1、主双模式辅助射频通道AC2、主辅助射频接收通道AC3发送的模拟中频信号，将模拟中频信号转化为数字中频信号并发送至主现场可编程门阵列单元；主射频发射通道TC1，接收主DA转换器单元发送的模拟中频信号，将模拟中频信号变频到fd频率并得到fd频率射频信号，将fd频率射频信号送至主发射天线T1；主射频发射通道TC2，接收主DA转换器单元发送的模拟中频信号，将模拟中频信号变频到fd频率并得到fd频率射频信号，将fd频率射频信号送至主发射天线T2；主双模式辅助射频通道AC1，接收主DA转换器单元发送的模拟中频信号，将模拟中频信号变频到fad频率并得到fad频率射频信号，将fad频率射频信号送至主发射天线T1；接收主接收天线R1发送的fau频率射频信号并将其变频为模拟中频信号，将得到的模拟中频信号送至主AD转换器单元；主双模式辅助射频通道AC2，接收主DA转换器单元发送的模拟中频信号，将模拟中频信号变频到fad频率并得到fad频率射频信号，将fad频率射频信号送至主发射天线T2；接收主接收天线R2发送的fau频率射频信号并将其变频为模拟中频信号，将得到的模拟中频信号送至主AD转换器单元；主辅助射频接收通道AC3，接收主接收天线R3发送的fau频率射频信号并将其变频为模拟中频信号，将得到的模拟中频信号送至主AD转换器单元；主发射天线T1，接收主成员装置主射频发射通道TC1发送的fd频率射频信号、主双模式辅助射频通道AC1发送的fad频率射频信号，将主发射天线T1固定伪随机码序列和fd频率射频信号、主发射天线T1固定伪随机码序列和fad频率射频信号分别调制到载波上形成两路测距信号，并将两路测距信号发射至从成员装置从接收天线；主发射天线T2，接收主成员装置主射频发射通道TC2发送的fd频率射频信号、主双模式辅助射频通道AC2发送的fad频率射频信号，将主发射天线T2固定伪随机码序列和fd频率射频信号、主发射天线T2固定伪随机码序列和fad频率射频信号分别调制到载波上形成两路测距信号，并将两路测距信号发射至从成员装置从接收天线；主接收天线R1，接收从成员装置2个从发射天线发射的多路测距信号，解调并识别从成员装置2个从发射天线的不同测距信号，得到从成员装置从发射天线T1发送的fu频率射频信号与fau频率射频信号、从成员装置从发射天线T2发送的fu频率射频信号与fau频率射频信号，并将从成员装置发送的fu频率射频信号送至主成员装置主射频接收通道RC1，将从成员装置发送的fau频率射频信号送至主成员装置中的主双模式辅助射频通道AC1；所述fd与fad为主成员装置的每一个主发射天线可以发射的2个频率，fu与fau为从成员装置的每一个从发射天线可以发射的两个频率；主接收天线R2，接收从成员装置2个从发射天线发射的多路测距信号，解调并识别从成员装置2个从发射天线的不同测距信号，得到从成员装置从发射天线T1发送的fu频率射频信号与fau频率射频信号、从成员装置从发射天线T2发送的fu频率射频信号与fau频率射频信号，并将从装置发送的fu频率射频信号送至主成员装置主射频接收通道RC2，将从成员装置发送的fau频率射频信号送至本成员装置中的主双模式辅助射频通道AC2；主接收天线R3，接收从成员装置2个从发射天线发射的多路测距信号，解调并识别从成员装置2个从发射天线的不同测距信号，得到从成员装置从发射天线T1发送的fu频率射频信号与fau频率射频信号、从成员装置从发射天线T2发送的fu频率射频信号与fau频率射频信号，并将从成员装置从发射天线T1、从发射天线T2发送的fu频率射频信号送至主成员装置主射频接收通道RC3，将从成员装置从发射天线T1、从发射天线T2发送的fau频率射频信号送至主成员装置主辅助射频接收通道AC3；主射频接收通道RC1，接收主接收天线R1发送的两路fu频率射频信号并将其变频为两路模拟中频信号后送至主AD转换器单元；主射频接收通道RC2，接收主接收天线R2发送的两路fu频率射频信号并将其变频为两路模拟中频信号后送至主AD转换器单元；主射频接收通道RC3，接收主接收天线R3发送的两路fu频率射频信号并将其变频为两路模拟中频信号后送至主AD转换器单元；从成员装置包括：从发射天线T1、从发射天线T2、从接收天线R1、从接收天线R2、从接收天线R3、从射频发射通道TC1、从射频发射通道TC2、从射频接收通道RC1、从射频接收通道RC2、从射频接收通道RC3、从双模式辅助射频通道AC1、从双模式辅助射频通道AC2、从辅助射频接收通道AC3和基带处理模块，其中：从基带处理模块，包括从数字信号处理器单元、从现场可编程门阵列单元、从DA转换器单元、从AD转换器单元；从数字信号处理器单元，获取上历元主成员装置2个主发射天线分别到从成员装置从接收天线R1、从接收天线R2、从接收天线R3的伪距，对伪距进行编码形成发射数据，将发射数据送至从现场可编程门阵列单元；接收从现场可编程门阵列单元发送的解调信号，进行编译得到上历元从成员装置中两个从发射天线分别到主成员装置中的三个主接收天线的伪距，然后获取本历元主成员装置中的2个主发射天线分别到从成员装置中的三个从接收天线的伪距，最后利用空间交会原理计算得到从成员装置的整周模糊度、相对位置和姿态角；从现场可编程门阵列单元，接收从数字信号处理器单元发送的编码的发射数据并进行扩频，得到扩频信号并进行调制得到调制信号，然后将调制信号滤波得到数字中频信号并送至从DA转换器单元，接收从AD转换器单元发送的数字中频信号并进行解调，得到解调信号后送至从数字信号处理器单元；从DA转换器单元，接收从现场可编程门阵列单元发送的数字中频信号，将数字中频信号转化为模拟中频信号，并送至从射频发射通道TC1、从射频发射通道TC2、从双模式辅助射频通道AC1、从双模式辅助射频通道AC2；从AD转换器单元，分别接收从射频接收通道RC1、从射频接收通道RC2、从射频接收通道RC3、从双模式辅助射频通道AC1、从双模式辅助射频通道AC2、从辅助射频接收通道AC3发送的模拟中频信号，将模拟中频信号转化为数字中频信号并发送至从现场可编程门阵列单元；从射频发射通道TC1，接收从DA转换器单元发送的模拟中频信号，将模拟中频信号变频到fu频率并得到fu频率射频信号，将fu频率射频信号送至从发射天线T1；从射频发射通道TC2，接收从DA转换器单元发送的模拟中频信号，将模拟中频信号变频到fu频率并得到fu频率射频信号，将fu频率射频信号送至从发射天线T2；从双模式辅助射频通道AC1，接收从DA转换器单元发送的模拟中频信号，将模拟中频信号变频到fau频率并得到fau频率射频信号，将fau频率射频信号送至从发射天线T1，接收从接收天线R1发送的两路fad频率射频信号并将其变频为两路模拟中频信号，将得到的两路模拟中频信号送至从AD转换器单元；从双模式辅助射频通道AC2，接收从DA转换器单元发送的模拟中频信号，将模拟中频信号变频到fau频率并得到fau频率射频信号，将fau频率射频信号送至从发射天线T2，接收从接收天线R2发送的两路fad频率射频信号并将其变频为两路模拟中频信号，将得到的两路模拟中频信号送至从AD转换器单元；从辅助射频接收通道AC3，接收从接收天线R3发送的两路fad频率射频信号并将其变频为两路模拟中频信号，将得到的两路模拟中频信号送至从AD转换器单元；从发射天线T1，接收从成员装置射频发射通道TC1发送的fu频率射频信号、从双模式辅助射频通道AC1发送的fau频率射频信号，将从发射天线T1固定伪随机码序列和fu频率射频信号、从发射天线T1固定伪随机码序列和fau频率射频信号分别调制到载波上形成两路测距信号，并将两路测距信号发射至主成员装置中的主接收天线；从发射天线T2，接收从成员装置射频发射通道TC2发送的fu频率射频信号、从双模式辅助射频通道AC2发送的fau频率射频信号，将从发射天线T2固定伪随机码序列和fu频率射频信号、从发射天线T2固定伪随机码序列和fau频率射频信号分别调制到载波上形成两路测距信号，并将两路测距信号发射至主成员装置中的主接收天线；从接收天线R1，接收主成员装置2个主发射天线发射的多路测距信号，解调并识别主成员装置2个主发射天线的不同测距信号，得到主成员装置主发射天线T1发送的fd频率射频信号与fad频率射频信号、主成员装置主发射天线T2发送的fd频率射频信号与fad频率射频信号，并将主成员装置发送的fd频率射频信号送至从成员装置从射频接收通道RC1，将主成员装置发送的fad频率射频信号送至从成员装置中的从双模式辅助射频通道AC1；从接收天线R2，接收主成员装置2个主发射天线发射的多路测距信号，解调并识别主成员装置2个主发射天线的不同测距信号，得到主成员装置主发射天线T1发送的fd频率射频信号与fad频率射频信号、主成员装置主发射天线T2发送的fd频率射频信号与fad频率射频信号，并将从成员装发送的fd频率射频信号送至从成员装置从射频接收通道RC2，将主成员装置发送的fad频率射频信号送至从成员装置中的从双模式辅助射频通道AC2；从接收天线R3，接收主成员装置2个主发射天线发射的多路测距信号，解调并识别主成员装置2个主发射天线的不同测距信号，得到主成员装置主发射天线T1发送的fd频率射频信号与fad频率射频信号、主成员装置主发射天线T2发送的fd频率射频信号与fad频率射频信号，并将主成员装置发送的fd频率射频信号送至从成员装置从射频接收通道RC3，将主成员装置发送的fad频率射频信号送至从成员从装置中的辅助射频接收通道AC3；从射频接收通道RC1，接收从接收天线R1发送的两路fd频率射频信号并将其变频为两路模拟中频信号后送至从AD转换器单元；从射频接收通道RC2，接收从接收天线R2发送的两路fd频率射频信号并将其变频为两路模拟中频信号后送至从AD转换器单元；从射频接收通道RC3，接收从接收天线R3发送的两路fd频率射频信号并将其变频为两路模拟中频信号后送至从AD转换器单元。