[发明专利]直升机载雷达数据链一体化综合射频设计方法

摘要

本发明涉及一种直升机载雷达数据链一体化综合射频设计方法，数据链与雷达共用天线以及射频前端，可在直升机平台与地面控制站间建立定向数据传输链路，用于SAR图像传输，信息交互，航路规划及指令制导。

主权项

一种直升机载雷达数据链一体化综合射频设计方法，其特征在于步骤如下：步骤1：依据雷达天线和射频前端指标及数据率与通信距离的要求进行链路预算确定信号及信道编码方式：根据式1.1计算接收机灵敏度Prmin：Prmin=PT·GT·GR·λ2(4π)2·L·R2---(1.1)]]>其中，PT为发射机功率，GR、GT为收发天线增益，λ为电磁波波长，L为系统损耗，R为要求的通信距离；根据式1.2选择信号及信道编码方式Eb/N0＝Prmin+114‑NF‑10logRb   (1.2)其中，NF为接收机噪声系数，Rb为数据链的比特率，单位为Mbps，由求得的Eb/N0通过查误码表选择波形；Eb为比特能量，N0为噪声功率谱密度；步骤2：直升机与地面站进行通信“握手”，并根据地面站的指示进行时间对准及当前通信周期确立：2a)直升机端采用步骤1的波形发送数据链建立请求，并等待地面站回复；2b)直升机端发送数据链建立请求后的Tmax时段内，若收到地面站的回复则执行步骤2c)，否则再次转入步骤2a)；2c)直升机端通过收到的由地面站发来的握手报文来确认由地面站指明的当前数据链交互周期Tround；2d)自第一次握手以后，直升机和地面站开始正常数据交互；通信顺序为：首先由地面站发送本站的运动状态信息及上行数据，并指定交互周期Tround及直升机允许发送的最长数据包长PACMAX；直升机收到地面站的上传信息后，开始下发数据给地面站，若数据包时长大于PACMAX或需要延长占用信道下发数据，则需在本数据包包尾添加延长占用时隙请示，得到地面站回复同意其延长占用信道后方可继续发送信息；延长数据包发送完成后，由地面站再次指定当前交互周期Tround及直升机允许发送的最长数据包长PACMAX；若直升机在预定时隙内没有收到地面战的信息，需以Tround为周期监听地面站发送信息直至通信恢复；若经过M个周期后，直升机仍没有收到地面站的信息，则需要重新进行数据链建立请求即转入步骤2a)；步骤3：根据当前通信周期信息确立雷达数据链复合时序：比较每个周期能够安排的波位数M＝floor(Tradar/Tcpi)与雷达一次全方位扫描的总波位数N的大小，若M<N，则在Tradar时隙内无法进行全波位的扫描，而需要在下一个Tradar到来时补充上次没有扫描完的波位；其中，Tradar为雷达时隙，Tcpi为波位驻留时间，floor为向下取整符号；步骤4：数据链通信时隙，直升机平台根据惯导及GPS信息进行波束对准，实现直升机平台和地面站的有效通信：4a)通过GPS及惯导设备获取直升机的坐标信息：经度Lr、纬度Br、高度Hr和载机的姿态信息：横滚角α、纵摇角β、偏航角γ；并通过直升机与地面站的握手信息获取地面站的当前的坐标信息。4b)将直升机及地面站的经度、纬度、高度信息转换为直角坐标信息，转换公式如下：式1.4中，N为卯酉圈曲率半径，e为第一偏心率，a＝6378137m，b＝6356752m；B为纬度，L为经度；求出直升机和地面站的直角坐标位置后，可根据式1.5计算地面站相对于直升机平台的NED坐标位置：(Xrt,Yrt,Zrt)T=-sinBrcosLr-sinBrsinLrcosBr-sinLrcosLr0-cosBrcosLr-cosBrsinLr-sinBr(ΔX,ΔY,ΔZ)T---(1.5)]]>式1.5中，ΔX、ΔY、ΔZ分别为载机直角坐标减去地面站直角坐标的数值，Xrt、Yrt、Zrt分别为地面站相对于直升机平台NED坐标下的位置；此时还需要引入惯导信息计算地面站相对于机身坐标的相对位置：C=cosβcosγcosβsinγ-sinβsinαsinβcosγ-cosαsinγsinαsinβsinγ+cosαcosγsinαcosβcosαsinβcosγ+sinαsinγcosαsinβsinγ-sinαcosγcosαcosβ---(1.6)]]>(X,Y,Z)T＝C(Xrt,Yrt,Zrt)T   (1.7)由式1.6可构造转换矩阵C，通过式1.7可计算出地面站相对于机身坐标的相对位置；R=(X2+Y2+Z2)1/2θ=arctan(Y/X)φ=-Z/(X2+Y2)1/2---(1.8)]]>最后通过式1.8可计算出，地面站相对于载机的距离R、方位角θ和俯仰角即可将直升机平台的波束对准地面站。