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引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬的確定方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬的確定方法和裝置，所述方法包括：對(duì)目標(biāo)進(jìn)行幾何建模后，將目標(biāo)劃分為若干個(gè)目標(biāo)散射面元；計(jì)算出彈目交會(huì)狀態(tài)下劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移、以及劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元產(chǎn)生的回波功率；根據(jù)計(jì)算出的每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移和產(chǎn)生的回波功率，繪制目標(biāo)的多普勒頻譜圖；在繪制的目標(biāo)的多普勒頻譜圖中截取回波功率大于設(shè)定門限功率的譜線范圍，根據(jù)截取的譜線范圍確定引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬。應(yīng)用本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬的預(yù)估，從而在進(jìn)行引信滑軌實(shí)現(xiàn)時(shí)，可基于預(yù)估的引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬進(jìn)行引信接收機(jī)的設(shè)計(jì)，便于引信滑軌試驗(yàn)的進(jìn)行。
【專利說明】引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬的確定方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及引信技術(shù)，尤其涉及一種引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬的確定方法和 系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 無線電引信俗稱雷達(dá)引信，是一種利用無線電波形成的物理場(chǎng)，感受目標(biāo)出現(xiàn)時(shí) 物理場(chǎng)特性的變化，W獲取引爆信息并確定引爆時(shí)機(jī)的引信。它在戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和戰(zhàn)略導(dǎo)彈中 均被廣泛應(yīng)用。
[0003] 無線電引信按工作體制分類，有多普勒式、調(diào)頻式、脈沖式、比相式和編碼式等無 線電引信。其中，多普勒無線電引信是最早使用的一種無線電引信。多普勒無線電引信利 用彈目（即彈丸與目標(biāo)）接近過程中電磁波的多普勒效應(yīng)來工作。而且，多普勒無線電引 信由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低，至今在世界各國(guó)仍然得到廣泛使用。多普勒無線電引 信系統(tǒng)主要包括引信發(fā)射天線、引信接收天線、引信發(fā)射機(jī)、引信接收機(jī)。其中，引信接收機(jī) 可去除設(shè)計(jì)的頻率帶寬之外的干擾信號(hào)，而讓接收到的目標(biāo)反射信號(hào)通過。
[0004] 多普勒無線電引信可能會(huì)存在不啟動(dòng)或誤啟動(dòng)的問題，因此通常需要借助于引信 滑軌試驗(yàn)來確定多普勒無線電引信的最佳啟動(dòng)點(diǎn)和啟動(dòng)區(qū)。而引信滑軌試驗(yàn)中所需要的引 信接收機(jī)的有效多普勒帶寬的確定，一直是困擾引信接收機(jī)研制和引戰(zhàn)配合試驗(yàn)的難題。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中并沒有很好地方法可W確定引信滑軌試驗(yàn)所需要的引信接收機(jī)的有 效多普勒帶寬。目前，通常是技術(shù)人員基于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬，根據(jù)設(shè) 計(jì)的有效多普勒帶寬設(shè)計(jì)出引信接收機(jī)，進(jìn)而進(jìn)行引信滑軌試驗(yàn)；然而，基于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有 效多普勒帶寬往往并不準(zhǔn)確，若引信滑軌試驗(yàn)過程中并不能測(cè)得確定引信的最佳啟動(dòng)點(diǎn)和 啟動(dòng)區(qū)的相關(guān)參數(shù)，技術(shù)人員需要對(duì)引信接收機(jī)進(jìn)行多次重新設(shè)計(jì)。該樣確定引信的最佳 啟動(dòng)點(diǎn)和啟動(dòng)區(qū)需要經(jīng)過大量的引信滑軌試驗(yàn)，耗時(shí)耗力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬的確定方法和系統(tǒng)，用W 基于目標(biāo)特性對(duì)引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬進(jìn)行預(yù)估，從而便于引信滑軌試驗(yàn)的進(jìn)行。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬的確定方法， 包括：
[0008] 對(duì)目標(biāo)進(jìn)行幾何建模后，將所述目標(biāo)劃分為若干個(gè)目標(biāo)散射面元；
[0009] 計(jì)算出彈目交會(huì)狀態(tài)下劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移，并計(jì)算出所述彈 目交會(huì)狀態(tài)下劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元產(chǎn)生的回波功率；
[0010] 根據(jù)計(jì)算出的每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移和產(chǎn)生的回波功率，繪制所述目標(biāo) 的多普勒頻譜圖；
[0011] 在繪制的所述目標(biāo)的多普勒頻譜圖中截取回波功率大于設(shè)定口限功率的譜線范 圍，根據(jù)截取的譜線范圍確定引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬。
[0012] 較佳地，所述將所述目標(biāo)劃分為若干個(gè)目標(biāo)散射面元，具體包括：
[0013] 按照1/5到1/3發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)的尺寸規(guī)格，將所述目標(biāo)劃分為若干個(gè)H角面元；將 劃分的H角面元作為目標(biāo)散射面元。
[0014] 較佳地，所述計(jì)算出劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移，具體包括：
[0015] 根據(jù)如下公式1計(jì)算出第m個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移:
[0016] 為（公式 U C
[0017] 公式1中，Vf為矢量，表示彈目交會(huì)相對(duì)速度；為從引信接收天線的相位中也引 向第m個(gè)目標(biāo)散射面元中也的單位矢量；f。為發(fā)射信號(hào)載頻頻率；C為標(biāo)量，表示自由空間 光速的大小。
[0018] 較佳地，所述計(jì)算出劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元產(chǎn)生的回波功率，具體包括：
[0019] 根據(jù)如下公式5確定出第m個(gè)目標(biāo)散射面元產(chǎn)生的回波功率Ptm : 2
[0020] Pnn 二備 (公式 W 之么Cl
[0021] 公式5中，Um為第m個(gè)目標(biāo)散射面元在引信接收天線負(fù)載中產(chǎn)生的時(shí)域電壓戊為 引信接收天線的阻抗。
[0022] 較佳地，所述第m個(gè)目標(biāo)散射面元在引信接收天線負(fù)載中產(chǎn)生的時(shí)域電壓Um是根 據(jù)如下公式4計(jì)算出來的：
[0023] 的^ =去受^,"(乂).產(chǎn),…r (公式4)
[0024] 公式4中，Um(f。）為第m個(gè)目標(biāo)散射面元在引信接收天線負(fù)載中產(chǎn)生的電壓； ，f。表示頻率分量，T為電壓信號(hào)周期；N為正整數(shù)，表示時(shí)域脈沖信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)； n取0?N-I的整數(shù)；k為發(fā)射信號(hào)的波數(shù)；i為虛數(shù)單位。
[0025] 較佳地，所述根據(jù)截取的譜線范圍確定引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬之后，還包 括：
[0026] 設(shè)計(jì)用于引信滑軌試驗(yàn)的引信接收機(jī)的多普勒帶寬包括所述有效多普勒帶寬。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬的確定裝 置，包括：
[0028] 目標(biāo)散射面元?jiǎng)澐帜K，用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行幾何建模后，將所述目標(biāo)劃分為若干個(gè) 目標(biāo)散射面元；
[0029] 計(jì)算模塊，用于計(jì)算出彈目交會(huì)狀態(tài)下每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移，并計(jì)算 出所述彈目交會(huì)狀態(tài)下每個(gè)目標(biāo)散射面元產(chǎn)生的回波功率；
[0030] 多普勒頻譜圖繪制模塊，用于根據(jù)所述計(jì)算模塊計(jì)算出的每個(gè)目標(biāo)散射面元的多 普勒頻移和產(chǎn)生的回波功率，繪制所述目標(biāo)的多普勒頻譜圖；
[0031] 有效多普勒帶寬確定模塊，用于在所述目標(biāo)的多普勒頻譜圖中截取回波功率大于 設(shè)定口限功率的譜線范圍，根據(jù)截取的譜線范圍確定引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬。
[0032] 較佳地，所述目標(biāo)散射面元?jiǎng)澐帜K具體用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行幾何建模后，按照1/5 至IJ 1/3發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)的尺寸規(guī)格，將所述目標(biāo)劃分為若干個(gè)H角面元；將劃分的H角面元 作為目標(biāo)散射面元。
[0033] 較佳地，所述計(jì)算模塊具體包括：
[0034] 多普勒頻移計(jì)算單元，用于在彈目交會(huì)狀態(tài)下，根據(jù)如下公式1計(jì)算出第m個(gè)目標(biāo) 散射面元的多普勒頻移fdm : 2V f
[0035] (公式 1) C
[003引公式1中，Vf為矢量，表示彈目交會(huì)相對(duì)速度；為從引信接收天線的相位中也引 向第m個(gè)目標(biāo)散射面元中也的單位矢量；f。為發(fā)射信號(hào)載頻頻率；C為標(biāo)量，表示自由空間 光速的大小。
[0037] 較佳地，所述計(jì)算模塊還包括：
[0038] 回波功率計(jì)算單元，用于在彈目交會(huì)狀態(tài)下，根據(jù)如下公式5確定出第m個(gè)目標(biāo)散 射面元產(chǎn)生的回波功率Ptm : 2
[003引 戶告 （公式W a
[0040] 公式5中，Um為第m個(gè)目標(biāo)散射面元在引信接收天線負(fù)載中產(chǎn)生的時(shí)域電壓；Z。為 引信接收天線的阻抗。
[0041] 本發(fā)明的技術(shù)方案中，通過將目標(biāo)進(jìn)行目標(biāo)散射面元的劃分，計(jì)算出在彈目交會(huì) 狀態(tài)下劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移W及產(chǎn)生的回波功率后，繪制目標(biāo)的多普勒 頻譜圖；基于繪制的目標(biāo)的多普勒頻譜圖，結(jié)合引信接收機(jī)的設(shè)定口限功率，確定出引信接 收機(jī)的有效多普勒帶寬。從而，基于目標(biāo)特性實(shí)現(xiàn)了對(duì)引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬的預(yù) 估，進(jìn)而在進(jìn)行引信滑軌實(shí)現(xiàn)時(shí)，可基于預(yù)估的引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬進(jìn)行引信接 收機(jī)的設(shè)計(jì)，避免了引信接收機(jī)的多次重新設(shè)計(jì)，并避免了大量的引信滑軌試驗(yàn)的進(jìn)行，省 時(shí)省力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬的確定方法示意圖；
[0043] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的繪制的目標(biāo)的多普勒頻譜圖的示意圖；
[0044] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬的確定裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0045] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下參照附圖并舉出優(yōu)選實(shí) 施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細(xì)節(jié)僅僅是為 了使讀者對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面有一個(gè)透徹的理解，即便沒有該些特定的細(xì)節(jié)也可W 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的該些方面。
[0046] 本申請(qǐng)使用的"模塊"、"系統(tǒng)"等術(shù)語(yǔ)旨在包括與計(jì)算機(jī)相關(guān)的實(shí)體，例如但不限 于硬件、固件、軟硬件組合、軟件或者執(zhí)行中的軟件。例如，模塊可W是，但并不僅限于：處理 器上運(yùn)行的進(jìn)程、處理器、對(duì)象、可執(zhí)行程序、執(zhí)行的線程、程序和/或計(jì)算機(jī)。舉例來說，計(jì) 算設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用程序和此計(jì)算設(shè)備都可W是模塊。一個(gè)或多個(gè)模塊可W位于執(zhí)行中的 一個(gè)進(jìn)程和/或線程內(nèi)。
[0047] 本發(fā)明的技術(shù)方案中，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行幾何建模后，將目標(biāo)劃分為若干個(gè)目標(biāo)散射面 元；通過計(jì)算彈目交會(huì)狀態(tài)下每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移和產(chǎn)生的回波功率，來繪制 目標(biāo)的多普勒頻譜圖；基于繪制的多普勒頻譜圖，結(jié)合引信接收機(jī)的靈敏度設(shè)置，得到引信 接收機(jī)的有效多普勒帶寬的上、下口限值。從而，基于目標(biāo)特性實(shí)現(xiàn)對(duì)引信接收機(jī)的有效多 普勒帶寬的預(yù)估，進(jìn)而設(shè)計(jì)相應(yīng)的引信接收機(jī)，W用于進(jìn)行引信滑軌試驗(yàn)來確定引信的最 佳啟動(dòng)點(diǎn)和啟動(dòng)區(qū)，避免了引信接收機(jī)的多次重新設(shè)計(jì)，并避免了大量的引信滑軌試驗(yàn)的 進(jìn)行，省時(shí)省力。
[0048] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明實(shí)施例提供的引信接收機(jī)的有 效多普勒帶寬的確定方法的流程圖，如圖1所示，具體包括如下步驟：
[0049] SlOl ;對(duì)目標(biāo)進(jìn)行幾何建模后，將目標(biāo)劃分為若干個(gè)目標(biāo)散射面元。
[0050] 具體地，可W使用CAD (Computer Aided Design,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）技術(shù)對(duì)目標(biāo)進(jìn) 行精確的幾何建模，并結(jié)合目標(biāo)的幾何機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，在ProE4. 0下按照設(shè)定的尺寸規(guī)格將目 標(biāo)劃分為若干個(gè)H角面元；將劃分的H角面元作為目標(biāo)散射面元。
[0051] 其中，當(dāng)按照1/5到1/3發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)的尺寸規(guī)格，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行H角面元?jiǎng)澐謺r(shí)， 計(jì)算得到的有效多普勒帶寬范圍和功率一致，繼而可得到相對(duì)穩(wěn)定的有效多普勒頻譜。
[0052] S102;計(jì)算出彈目交會(huì)狀態(tài)下劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移，并計(jì)算出 彈目交會(huì)狀態(tài)下劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元產(chǎn)生的回波功率。
[0053] 具體地，彈目交會(huì)狀態(tài)下第m個(gè)目標(biāo)散射面元反射的信號(hào)的多普勒頻移為：

【權(quán)利要求】
1. 一種引信接收機(jī)的多普勒帶寬的確定方法，其特征在于，包括： 對(duì)目標(biāo)進(jìn)行幾何建模后，將所述目標(biāo)劃分為若干個(gè)目標(biāo)散射面元； 計(jì)算出彈目交會(huì)狀態(tài)下劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移，并計(jì)算出所述彈目交 會(huì)狀態(tài)下劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元產(chǎn)生的回波功率； 根據(jù)計(jì)算出的每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移和產(chǎn)生的回波功率，繪制所述目標(biāo)的多 普勒頻譜圖； 在繪制的所述目標(biāo)的多普勒頻譜圖中截取回波功率大于設(shè)定門限功率的譜線范圍，根 據(jù)截取的譜線范圍確定引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述目標(biāo)劃分為若干個(gè)目標(biāo)散射面 元，具體包括： 按照1/5到1/3發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)的尺寸規(guī)格，將所述目標(biāo)劃分為若干個(gè)三角面元；將劃分 的三角面元作為目標(biāo)散射面元。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算出劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元的 多普勒頻移，具體包括： 根據(jù)如下公式1計(jì)算出第m個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移fdm:
公式1中，t為矢量，表示彈目交會(huì)相對(duì)速度；匕為從引信接收天線的相位中心引向第m個(gè)目標(biāo)散射面元中心的單位矢量；&為發(fā)射信號(hào)載頻頻率；c為標(biāo)量，表示自由空間光速 的大小。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算出劃分的每個(gè)目標(biāo)散射面元產(chǎn)生 的回波功率，具體包括： 根據(jù)如下公式5確定出第m個(gè)目標(biāo)散射面元產(chǎn)生的回波功率P" :
公式5中，Um為第m個(gè)目標(biāo)散射面元在引信接收天線負(fù)載中產(chǎn)生的時(shí)域電壓；Za為引 信接收天線的阻抗。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第m個(gè)目標(biāo)散射面元在引信接收天線負(fù) 載中產(chǎn)生的時(shí)域電壓Um是根據(jù)如下公式4計(jì)算出來的：
公式4中，Um(fn)為第m個(gè)目標(biāo)散射面元在引信接收天線負(fù)載中產(chǎn)生的電壓；Λ= ^， fn表示頻率分量，T為電壓信號(hào)周期；N為正整數(shù)，表示時(shí)域脈沖信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)；η取0?N-I的整數(shù)；k為發(fā)射信號(hào)的波數(shù)；i為虛數(shù)單位。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)截取的譜線范圍確定引信接收 機(jī)的有效多普勒帶寬之后，還包括： 設(shè)計(jì)用于引信滑軌試驗(yàn)的引信接收機(jī)的多普勒帶寬包括所述有效多普勒帶寬。
7. -種引信接收機(jī)的多普勒帶寬的確定裝置，其特征在于，包括： 目標(biāo)散射面元?jiǎng)澐帜K，用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行幾何建模后，將所述目標(biāo)劃分為若干個(gè)目標(biāo) 散射面元； 計(jì)算模塊，用于計(jì)算出彈目交會(huì)狀態(tài)下每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒頻移，并計(jì)算出所 述彈目交會(huì)狀態(tài)下每個(gè)目標(biāo)散射面元產(chǎn)生的回波功率； 多普勒頻譜圖繪制模塊，用于根據(jù)所述計(jì)算模塊計(jì)算出的每個(gè)目標(biāo)散射面元的多普勒 頻移和產(chǎn)生的回波功率，繪制所述目標(biāo)的多普勒頻譜圖； 有效多普勒帶寬確定模塊，用于在所述目標(biāo)的多普勒頻譜圖中截取回波功率大于設(shè)定 門限功率的譜線范圍，根據(jù)截取的譜線范圍確定引信接收機(jī)的有效多普勒帶寬。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于， 所述目標(biāo)散射面元?jiǎng)澐帜K具體用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行幾何建模后，按照1/5到1/3發(fā)射信 號(hào)波長(zhǎng)的尺寸規(guī)格，將所述目標(biāo)劃分為若干個(gè)三角面元；將劃分的三角面元作為目標(biāo)散射 面元。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述計(jì)算模塊具體包括： 多普勒頻移計(jì)算單元，用于在彈目交會(huì)狀態(tài)下，根據(jù)如下公式1計(jì)算出第m個(gè)目標(biāo)散射 面元的多普勒頻移fdm:
公式1中，t為矢量，表示彈目交會(huì)相對(duì)速度；匕為從引信接收天線的相位中心引向第m個(gè)目標(biāo)散射面元中心的單位矢量；&為發(fā)射信號(hào)載頻頻率；c為標(biāo)量，表示自由空間光速 的大小。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述計(jì)算模塊還包括： 回波功率計(jì)算單元，用于在彈目交會(huì)狀態(tài)下，根據(jù)如下公式5確定出第m個(gè)目標(biāo)散射面 元產(chǎn)生的回波功率P?:
公式5中，Um為第m個(gè)目標(biāo)散射面元在引信接收天線負(fù)載中產(chǎn)生的時(shí)域電壓；Za為引 信接收天線的阻抗。
【文檔編號(hào)】G01S1/02GK104237867SQ201410429692
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】崔燕杰, 陳文強(qiáng), 張向陽(yáng), 鄭建平 申請(qǐng)人:北京環(huán)境特性研究所