一種適用于集群目標(biāo)間的射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種適用于集群目標(biāo)間的射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，包括兩套結(jié)構(gòu)相同的相對(duì)姿態(tài)測(cè)量裝置，每套裝置由兩個(gè)發(fā)射天線、三個(gè)接收天線、兩個(gè)射頻發(fā)射通道、三個(gè)射頻接收通道、一個(gè)輔助射頻接收通道、兩個(gè)雙模式輔助射頻通道、基帶處理模塊和高穩(wěn)時(shí)基模塊組成。通過(guò)兩套相對(duì)姿態(tài)測(cè)量裝置分別接收和發(fā)送測(cè)距信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了不需要借助其它集群成員提供的觀測(cè)數(shù)據(jù)，就可以完成主成員和從成員的相對(duì)姿態(tài)測(cè)量，因此當(dāng)目標(biāo)集群中部分成員無(wú)效時(shí)，仍可以正常的提供相對(duì)姿態(tài)測(cè)量功能。另外本發(fā)明系統(tǒng)提高整周解算的實(shí)時(shí)性以及整個(gè)裝置的實(shí)時(shí)性、操作靈活性。
【專利說(shuō)明】一種適用于集群目標(biāo)間的射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無(wú)線電導(dǎo)航定位裝置，特別是一種適用于集群目標(biāo)間的射頻自主 相對(duì)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，適用于集群目標(biāo)間的自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量，屬于導(dǎo)航定位領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)多個(gè)目標(biāo)之間的相對(duì)姿態(tài)測(cè)量技術(shù)的研究成為一個(gè) 重要方向，其應(yīng)用領(lǐng)域包括星間相對(duì)狀態(tài)測(cè)量、航天器交匯對(duì)接及航天器間相對(duì)姿態(tài)測(cè)量 等。
[0003] 射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量裝置，由多個(gè)發(fā)射天線、接收天線、射頻發(fā)射機(jī)、射頻接收 機(jī)以及基帶處理模塊組成。射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量裝置用于集群目標(biāo)間自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量 時(shí)，需要每個(gè)成員安裝一套自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量裝置，每個(gè)成員上的裝置由其多個(gè)發(fā)射機(jī)經(jīng) 過(guò)發(fā)射天線向其他成員發(fā)射測(cè)距信號(hào)，每個(gè)成員的裝置同時(shí)利用其接收天線和射頻接收機(jī) 收集其它成員發(fā)來(lái)的測(cè)距信號(hào)，并送給基帶處理模塊進(jìn)行測(cè)距信號(hào)的處理。測(cè)距信號(hào)由固 定偽隨機(jī)碼序列調(diào)制在射頻載波上而形成，裝置接收到測(cè)距信號(hào)后可以測(cè)量得到偽碼序列 的相位和載波信號(hào)的相位，為了實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)距必須使用載波信號(hào)相位作為測(cè)距信息來(lái) 源，由于每個(gè)發(fā)射天線使用唯一的固定偽隨機(jī)碼序列，接收天線可以用固定偽隨機(jī)碼序列 來(lái)識(shí)別來(lái)自不同發(fā)射天線的測(cè)距信號(hào)。每個(gè)成員上的裝置利用其接收到的測(cè)距信號(hào)，可以 解算得到其各個(gè)接收天線與其它成員各個(gè)發(fā)射天線之間的距離，利用這些距離信息，可以 根據(jù)空間交會(huì)法原理，確定各收發(fā)天線之間的相對(duì)位置，利用收發(fā)天線的相對(duì)位置結(jié)合方 向余弦公式可以推算出各個(gè)成員之間的相對(duì)姿態(tài)。
[0004] 目前，射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量裝置的天線部分常采用一個(gè)發(fā)射天線和一個(gè)接收天 線、一個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)接收天線、三個(gè)獨(dú)立工作的收發(fā)共用天線、一個(gè)收發(fā)共用天線和兩 個(gè)接收天線等幾種方式，這些裝置可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)之間的相對(duì)距離或相對(duì)位置的測(cè)量， 這些裝置中有一部分無(wú)法測(cè)量相對(duì)姿態(tài)，其它部分需要多個(gè)成員同時(shí)相互測(cè)量并綜合多個(gè) 成員的測(cè)量數(shù)據(jù)后才能得到相對(duì)姿態(tài)信息，這些設(shè)備都無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)之間直接的相對(duì) 姿態(tài)測(cè)量。另外，目前的射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量裝置都采用時(shí)分的工作方式，即每個(gè)時(shí)隙只 有一個(gè)成員的測(cè)量裝置發(fā)射信號(hào)而其它成員只能接收信號(hào)，這樣要經(jīng)過(guò)多個(gè)時(shí)隙才能完成 一個(gè)測(cè)量周期，集群中的成員數(shù)量越多則測(cè)量周期越長(zhǎng)，這將影響測(cè)量的實(shí)時(shí)性，或者為了 保證實(shí)時(shí)性又不得不限制集群中的成員數(shù)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于集群目標(biāo)間 射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量的無(wú)需借助集群內(nèi)其他成員即可實(shí)現(xiàn)一對(duì)成員之間獨(dú)立的直接相 對(duì)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種適用于集群目標(biāo)間的射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量系 統(tǒng)，包括兩套結(jié)構(gòu)相同的相對(duì)姿態(tài)測(cè)量裝置，分別記為主成員裝置和從成員裝置，主成員裝 置和從成員裝置分別接收和發(fā)送測(cè)距信號(hào)完成相對(duì)姿態(tài)測(cè)量：
[0007] 主成員裝置包括：主發(fā)射天線T1、主發(fā)射天線T2、主接收天線R1、主接收天線R2、 主接收天線R3、主射頻發(fā)射通道TC1、主射頻發(fā)射通道TC2、主射頻接收通道RC1、主射頻接 收通道RC2、主射頻接收通道RC3、主雙模式輔助射頻通道ACl、主雙模式輔助射頻通道AC2、 主輔助射頻接收通道AC3和主基帶處理模塊，其中：
[0008] 主基帶處理模塊，包括主數(shù)字信號(hào)處理器單元、主現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元、主DA 轉(zhuǎn)換器單元、主AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0009] 主數(shù)字信號(hào)處理器單元，獲取上歷元從成員裝置兩個(gè)從發(fā)射天線分別到主成員裝 置三個(gè)主接收天線的偽距，對(duì)偽距進(jìn)行編碼形成發(fā)射數(shù)據(jù)，將發(fā)射數(shù)據(jù)送至主現(xiàn)場(chǎng)可編程 門(mén)陣列單元；接收主現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元發(fā)送的解調(diào)信號(hào)，進(jìn)行編譯得到上歷元主成員 裝置中兩個(gè)主發(fā)射天線分別到從成員裝置中的三個(gè)從接收天線的偽距，然后獲取本歷元從 成員裝置中的兩個(gè)從發(fā)射天線分別到主成員裝置中的三個(gè)主接收天線的偽距，最后利用空 間交會(huì)原理計(jì)算得到主成員裝置的整周模糊度、相對(duì)位置和姿態(tài)角；
[0010] 主現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元，接收主數(shù)字信號(hào)處理器單元發(fā)送的發(fā)射數(shù)據(jù)并進(jìn)行擴(kuò) 頻，得到擴(kuò)頻信號(hào)并進(jìn)行調(diào)制得到調(diào)制信號(hào)，然后將調(diào)制信號(hào)濾波得到數(shù)字中頻信號(hào)并送 至主DA轉(zhuǎn)換器單元；接收主AD轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的數(shù)字中頻信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信號(hào) 后送至主數(shù)字信號(hào)處理器單元；
[0011] 主DA轉(zhuǎn)換器單元，接收主現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元發(fā)送的數(shù)字中頻信號(hào)，將數(shù)字中 頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬中頻信號(hào)，并送至主射頻發(fā)射通道TC1、主射頻發(fā)射通道TC2、主雙模式 輔助射頻通道AC1、主雙模式輔助射頻通道AC2 ;
[0012] 主AD轉(zhuǎn)換器單元，分別接收主射頻接收通道RC1、主射頻接收通道RC2、主射頻接 收通道RC3、主雙模式輔助射頻通道ACl、主雙模式輔助射頻通道AC2、主輔助射頻接收通道 AC3發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字中頻信號(hào)并發(fā)送至主現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén) 陣列單元；
[0013] 主射頻發(fā)射通道TC1，接收主DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻信 號(hào)變頻到fd頻率并得到fd頻率射頻信號(hào)，將fd頻率射頻信號(hào)送至主發(fā)射天線Tl ;
[0014] 主射頻發(fā)射通道TC2,接收主DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻信 號(hào)變頻到fd頻率并得到fd頻率射頻信號(hào)，將fd頻率射頻信號(hào)送至主發(fā)射天線T2 ;
[0015] 主雙模式輔助射頻通道AC1，接收主DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬 中頻信號(hào)變頻到fad頻率并得到fad頻率射頻信號(hào)，將fad頻率射頻信號(hào)送至主發(fā)射天線 Tl ;接收主接收天線Rl發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)并將其變頻為模擬中頻信號(hào)，將得到的模 擬中頻信號(hào)送至主AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0016] 主雙模式輔助射頻通道AC2,接收主DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬 中頻信號(hào)變頻到fad頻率并得到fad頻率射頻信號(hào)，將fad頻率射頻信號(hào)送至主發(fā)射天線 T2 ;接收主接收天線R2發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)并將其變頻為模擬中頻信號(hào)，將得到的模 擬中頻信號(hào)送至主AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0017] 主輔助射頻接收通道AC3,接收主接收天線R3發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)并將其變 頻為模擬中頻信號(hào)，將得到的模擬中頻信號(hào)送至主AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0018] 主發(fā)射天線T1，接收主成員裝置主射頻發(fā)射通道TCl發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)、主 雙模式輔助射頻通道ACl發(fā)送的fad頻率射頻信號(hào)，將主發(fā)射天線Tl固定偽隨機(jī)碼序列和 fd頻率射頻信號(hào)、主發(fā)射天線Tl固定偽隨機(jī)碼序列和fad頻率射頻信號(hào)分別調(diào)制到載波上 形成兩路測(cè)距信號(hào)，并將兩路測(cè)距信號(hào)發(fā)射至從成員裝置從接收天線；
[0019] 主發(fā)射天線T2,接收主成員裝置主射頻發(fā)射通道TC2發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)、主 雙模式輔助射頻通道AC2發(fā)送的fad頻率射頻信號(hào)，將主發(fā)射天線T2固定偽隨機(jī)碼序列和 fd頻率射頻信號(hào)、主發(fā)射天線T2固定偽隨機(jī)碼序列和fad頻率射頻信號(hào)分別調(diào)制到載波上 形成兩路測(cè)距信號(hào)，并將兩路測(cè)距信號(hào)發(fā)射至從成員裝置從接收天線；
[0020] 主接收天線R1，接收從成員裝置2個(gè)從發(fā)射天線發(fā)射的多路測(cè)距信號(hào)，解調(diào)并識(shí) 別從成員裝置2個(gè)從發(fā)射天線的不同測(cè)距信號(hào)，得到從成員裝置從發(fā)射天線Tl發(fā)送的fu 頻率射頻信號(hào)與fau頻率射頻信號(hào)、從成員裝置從發(fā)射天線T2發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)與 fau頻率射頻信號(hào)，并將從成員裝置發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)送至主成員裝置主射頻接收通 道RC1，將從成員裝置發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)送至主成員裝置中的主雙模式輔助射頻通 道ACl ;所述fd與fad為主成員裝置的每一個(gè)主發(fā)射天線可以發(fā)射的2個(gè)頻率，fu與fau 為從成員裝置的每一個(gè)從發(fā)射天線可以發(fā)射的兩個(gè)頻率；
[0021] 主接收天線R2,接收從成員裝置2個(gè)從發(fā)射天線發(fā)射的多路測(cè)距信號(hào)，解調(diào)并識(shí) 別從成員裝置2個(gè)從發(fā)射天線的不同測(cè)距信號(hào)，得到從成員裝置從發(fā)射天線Tl發(fā)送的fu 頻率射頻信號(hào)與fau頻率射頻信號(hào)、從成員裝置從發(fā)射天線T2發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)與 fau頻率射頻信號(hào)，并將從裝置發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)送至主成員裝置主射頻接收通道 RC2,將從成員裝置發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)送至本成員裝置中的主雙模式輔助射頻通道 AC2 ；
[0022] 主接收天線R3,接收從成員裝置2個(gè)從發(fā)射天線發(fā)射的多路測(cè)距信號(hào)，解調(diào)并識(shí) 別從成員裝置2個(gè)從發(fā)射天線的不同測(cè)距信號(hào)，得到從成員裝置從發(fā)射天線Tl發(fā)送的fu 頻率射頻信號(hào)與fau頻率射頻信號(hào)、從成員裝置從發(fā)射天線T2發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)與 fau頻率射頻信號(hào)，并將從成員裝置從發(fā)射天線T1、從發(fā)射天線T2發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào) 送至主成員裝置主射頻接收通道RC3,將從成員裝置從發(fā)射天線T1、從發(fā)射天線T2發(fā)送的 fau頻率射頻信號(hào)送至主成員裝置主輔助射頻接收通道AC3 ;
[0023] 主射頻接收通道RCl，接收主接收天線Rl發(fā)送的兩路fu頻率射頻信號(hào)并將其變頻 為兩路模擬中頻信號(hào)后送至主AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0024] 主射頻接收通道RC2,接收主接收天線R2發(fā)送的兩路fu頻率射頻信號(hào)并將其變頻 為兩路模擬中頻信號(hào)后送至主AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0025] 主射頻接收通道RC3,接收主接收天線R3發(fā)送的兩路fu頻率射頻信號(hào)并將其變頻 為兩路模擬中頻信號(hào)后送至主AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0026] 從成員裝置包括：從發(fā)射天線T1、從發(fā)射天線T2、從接收天線R1、從接收天線R2、 從接收天線R3、從射頻發(fā)射通道TC1、從射頻發(fā)射通道TC2、從射頻接收通道RC1、從射頻接 收通道RC2、從射頻接收通道RC3、從雙模式輔助射頻通道ACl、從雙模式輔助射頻通道AC2、 從輔助射頻接收通道AC3和基帶處理模塊，其中：
[0027] 從基帶處理模塊，包括從數(shù)字信號(hào)處理器單元、從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元、從DA 轉(zhuǎn)換器單元、從AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0028] 從數(shù)字信號(hào)處理器單元，獲取上歷元主成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線分別到從成員裝 置從接收天線Rl、從接收天線R2、從接收天線R3的偽距，對(duì)偽距進(jìn)行編碼形成發(fā)射數(shù)據(jù)，將 發(fā)射數(shù)據(jù)送至從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元；接收從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元發(fā)送的解調(diào)信號(hào)， 進(jìn)行編譯得到上歷元從成員裝置中兩個(gè)從發(fā)射天線分別到主成員裝置中的三個(gè)主接收天 線的偽距，然后獲取本歷元主成員裝置中的2個(gè)主發(fā)射天線分別到從成員裝置中的三個(gè)從 接收天線的偽距，最后利用空間交會(huì)原理計(jì)算得到從成員裝置的整周模糊度、相對(duì)位置和 姿態(tài)角；
[0029] 從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元，接收從數(shù)字信號(hào)處理器單元發(fā)送的編碼的發(fā)射數(shù)據(jù)并 進(jìn)行擴(kuò)頻，得到擴(kuò)頻信號(hào)并進(jìn)行調(diào)制得到調(diào)制信號(hào)，然后將調(diào)制信號(hào)濾波得到數(shù)字中頻信 號(hào)并送至從DA轉(zhuǎn)換器單元，接收從AD轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的數(shù)字中頻信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，得到解 調(diào)信號(hào)后送至從數(shù)字信號(hào)處理器單元；
[0030] 從DA轉(zhuǎn)換器單元，接收從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元發(fā)送的數(shù)字中頻信號(hào)，將數(shù)字中 頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬中頻信號(hào)，并送至從射頻發(fā)射通道TC1、從射頻發(fā)射通道TC2、從雙模式 輔助射頻通道ACl、從雙模式輔助射頻通道AC2 ;
[0031] 從AD轉(zhuǎn)換器單元，分別接收從射頻接收通道RC1、從射頻接收通道RC2、從射頻接 收通道RC3、從雙模式輔助射頻通道ACl、從雙模式輔助射頻通道AC2、從輔助射頻接收通道 AC3發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字中頻信號(hào)并發(fā)送至從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén) 陣列單元；
[0032] 從射頻發(fā)射通道TC1，接收從DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻信 號(hào)變頻到fu頻率并得到fu頻率射頻信號(hào)，將fu頻率射頻信號(hào)送至從發(fā)射天線Tl ;
[0033] 從射頻發(fā)射通道TC2,接收從DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻信 號(hào)變頻到fu頻率并得到fu頻率射頻信號(hào)，將fu頻率射頻信號(hào)送至從發(fā)射天線T2 ;
[0034] 從雙模式輔助射頻通道AC1，接收從DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬 中頻信號(hào)變頻到fau頻率并得到fau頻率射頻信號(hào)，將fau頻率射頻信號(hào)送至從發(fā)射天線 T1，接收從接收天線Rl發(fā)送的兩路fad頻率射頻信號(hào)并將其變頻為兩路模擬中頻信號(hào)，將 得到的兩路模擬中頻信號(hào)送至從AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0035] 從雙模式輔助射頻通道AC2,接收從DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬 中頻信號(hào)變頻到fau頻率并得到fau頻率射頻信號(hào)，將fau頻率射頻信號(hào)送至從發(fā)射天線 T2,接收從接收天線R2發(fā)送的兩路fad頻率射頻信號(hào)并將其變頻為兩路模擬中頻信號(hào)，將 得到的兩路模擬中頻信號(hào)送至從AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0036] 從輔助射頻接收通道AC3,接收從接收天線R3發(fā)送的兩路fad頻率射頻信號(hào)并將 其變頻為兩路模擬中頻信號(hào)，將得到的兩路模擬中頻信號(hào)送至從AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0037] 從發(fā)射天線T1，接收從成員裝置射頻發(fā)射通道TCl發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)、從雙 模式輔助射頻通道ACl發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)，將從發(fā)射天線Tl固定偽隨機(jī)碼序列和fu 頻率射頻信號(hào)、從發(fā)射天線Tl固定偽隨機(jī)碼序列和fau頻率射頻信號(hào)分別調(diào)制到載波上形 成兩路測(cè)距信號(hào)，并將兩路測(cè)距信號(hào)發(fā)射至主成員裝置中的主接收天線；
[0038] 從發(fā)射天線T2,接收從成員裝置射頻發(fā)射通道TC2發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)、從雙 模式輔助射頻通道AC2發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)，將從發(fā)射天線T2固定偽隨機(jī)碼序列和fu 頻率射頻信號(hào)、從發(fā)射天線T2固定偽隨機(jī)碼序列和fau頻率射頻信號(hào)分別調(diào)制到載波上形 成兩路測(cè)距信號(hào)，并將兩路測(cè)距信號(hào)發(fā)射至主成員裝置中的主接收天線；
[0039] 從接收天線R1，接收主成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線發(fā)射的多路測(cè)距信號(hào)，解調(diào)并識(shí) 別主成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線的不同測(cè)距信號(hào)，得到主成員裝置主發(fā)射天線Tl發(fā)送的fd 頻率射頻信號(hào)與fad頻率射頻信號(hào)、主成員裝置主發(fā)射天線T2發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)與 fad頻率射頻信號(hào)，并將主成員裝置發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)送至從成員裝置從射頻接收通 道RC1，將主成員裝置發(fā)送的fad頻率射頻信號(hào)送至從成員裝置中的從雙模式輔助射頻通 道 ACl ;
[0040] 從接收天線R2,接收主成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線發(fā)射的多路測(cè)距信號(hào)，解調(diào)并識(shí) 別主成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線的不同測(cè)距信號(hào)，得到主成員裝置主發(fā)射天線Tl發(fā)送的fd 頻率射頻信號(hào)與fad頻率射頻信號(hào)、主成員裝置主發(fā)射天線T2發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)與 fad頻率射頻信號(hào)，并將從成員裝發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)送至從成員裝置從射頻接收通道 RC2,將主成員裝置發(fā)送的fad頻率射頻信號(hào)送至從成員裝置中的從雙模式輔助射頻通道 AC2 ；
[0041] 從接收天線R3,接收主成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線發(fā)射的多路測(cè)距信號(hào)，解調(diào)并識(shí) 別主成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線的不同測(cè)距信號(hào)，得到主成員裝置主發(fā)射天線Tl發(fā)送的fd 頻率射頻信號(hào)與fad頻率射頻信號(hào)、主成員裝置主發(fā)射天線T2發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)與 fad頻率射頻信號(hào)，并將主成員裝置發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)送至從成員裝置從射頻接收通 道RC3,將主成員裝置發(fā)送的fad頻率射頻信號(hào)送至從成員從裝置中的輔助射頻接收通道 AC3 ；
[0042] 從射頻接收通道RCl，接收從接收天線Rl發(fā)送的兩路fd頻率射頻信號(hào)并將其變頻 為兩路模擬中頻信號(hào)后送至從AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0043] 從射頻接收通道RC2,接收從接收天線R2發(fā)送的兩路fd頻率射頻信號(hào)并將其變頻 為兩路模擬中頻信號(hào)后送至從AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0044] 從射頻接收通道RC3,接收從接收天線R3發(fā)送的兩路fd頻率射頻信號(hào)并將其變頻 為兩路模擬中頻信號(hào)后送至從AD轉(zhuǎn)換器單元。
[0045] 所述的主成員裝置中的五個(gè)天線或從成員裝置中的五個(gè)天線安裝在正方形平面 上，一個(gè)發(fā)射天線位于正方形平面的中心，而其余四個(gè)天線位于正方形平面的四個(gè)頂點(diǎn)。 [0046] 所述的主成員裝置中或從成員裝置中的雙模輔助射頻通道包括輔助發(fā)射單元、輔 助接收單元、開(kāi)關(guān)控制單元，其中
[0047] 開(kāi)關(guān)控制單元，如果接收對(duì)應(yīng)基帶處理單元輸出的模擬中頻信號(hào)，則控制輔助發(fā) 射單元工作，否則控制輔助接收單元工作；
[0048] 輔助發(fā)射單元，包括第一級(jí)上變頻器、濾波放大器、第二級(jí)上變頻器、第一帶通濾 波器、高頻放大器、數(shù)控衰減器、功率放大器；第一級(jí)上變頻器接收對(duì)應(yīng)基帶處理單元發(fā)送 的模擬中頻信號(hào)并進(jìn)行變頻，將得到的變頻信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波放大器濾波并放大后送至第二級(jí) 上變頻器，信號(hào)經(jīng)第二級(jí)上變頻器變頻后發(fā)送到第一帶通濾波器濾波，然后使用高頻放大 器放大信號(hào)并將放大后的信號(hào)送至數(shù)控衰減器控制信號(hào)的功率，最后將信號(hào)使用功率放大 器放大并發(fā)送至對(duì)應(yīng)發(fā)射天線；
[0049] 輔助接收單元，包括第一級(jí)低噪聲放大器、第二帶通濾波器、第二級(jí)低噪聲放大 器、本振倍頻及下變頻器、第一級(jí)濾波放大器、第二級(jí)下變頻器、第二級(jí)濾波放大器；第一級(jí) 低噪聲放大器接收對(duì)應(yīng)接收天線發(fā)送的射頻信號(hào)并進(jìn)行去除噪聲和放大，將放大后的信號(hào) 使用第二帶通濾波器濾波后送至第二級(jí)低噪聲放大器去除噪聲并放大，然后將得到的信號(hào) 發(fā)送到本振倍頻及下變頻器變頻，變頻后的信號(hào)使用第一級(jí)濾波放大器去除噪聲并放大， 放大后的信號(hào)經(jīng)過(guò)第二級(jí)下變頻器變頻后送至第二級(jí)濾波放大器，最后將去除噪聲和放大 后的信號(hào)發(fā)送到對(duì)應(yīng)基帶處理單元。
[0050] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0051] (1)本發(fā)明系統(tǒng)安裝2發(fā)3收天線，安裝于集群成員的表面上，任意一對(duì)成員之間 可以建立關(guān)于7個(gè)未知相對(duì)姿態(tài)參數(shù)的方程組，方程組由12個(gè)有效的觀測(cè)方程組成，因此 直接可以測(cè)出一對(duì)飛行器之間的相對(duì)姿態(tài)，不需要借助其它集群成員提供的觀測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng) 部分成員無(wú)效時(shí)，集群仍可以正常的提供相對(duì)姿態(tài)測(cè)量功能；
[0052] (2)本發(fā)明系統(tǒng)采用頻分與碼分相結(jié)合的方式，可以有效的區(qū)分不同的發(fā)射天線， 同時(shí)避免了復(fù)雜的時(shí)序控制，由于測(cè)量可以持續(xù)進(jìn)行而不是在某個(gè)特定時(shí)隙才可進(jìn)行，因 此縮短了觀測(cè)周期，提高了實(shí)時(shí)性；
[0053] (3)本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)了輔助射頻通道，通過(guò)主從設(shè)備的輔助射頻通道聯(lián)動(dòng)，可以得 到一組輔助觀測(cè)量，通過(guò)輔助觀測(cè)量方程與主觀測(cè)量方程聯(lián)立，可以解出整周模糊度，僅需 要當(dāng)前歷元的數(shù)據(jù)即可解算出整周模糊度，不需要飛控系統(tǒng)的復(fù)雜操作，也不需要累積數(shù) 據(jù)，因此可以提高整周解算的實(shí)時(shí)性以及整個(gè)裝置的實(shí)時(shí)性、操作靈活性；
[0054] (4)本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)了輔助射頻通道，在主射頻通道發(fā)生故障時(shí)，可以代替主射頻 通道，起到備份作用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0055] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)裝置的總體裝置圖；
[0056] 圖2為本發(fā)明系統(tǒng)裝置中的主射頻發(fā)射通道；
[0057] 圖3為本發(fā)明系統(tǒng)裝置中的主射頻接收通道；
[0058] 圖4為本發(fā)明系統(tǒng)裝置中的輔助射頻接收通道；
[0059] 圖5為本發(fā)明系統(tǒng)裝置中的雙模式輔助射頻接收通道；
[0060] 圖6為本發(fā)明系統(tǒng)裝置中的主射頻接收通道與輔助射頻接收通道的連接方式； [0061]圖7為本發(fā)明系統(tǒng)裝置中的主射頻通道與雙模式輔助射頻通道的連接方式；
[0062] 圖8為本發(fā)明系統(tǒng)裝置中的基帶處理模塊組成；
[0063] 圖9為本發(fā)明系統(tǒng)裝置中的基帶發(fā)送處理流程；
[0064] 圖10為本發(fā)明系統(tǒng)裝置中的基帶接收處理流程。

【具體實(shí)施方式】
[0065] 本發(fā)明一種適用于集群目標(biāo)間的射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，包括兩套結(jié)構(gòu)相同 的相對(duì)姿態(tài)測(cè)量裝置，通過(guò)兩個(gè)裝置分別接收和發(fā)送測(cè)距信號(hào)完成相對(duì)姿態(tài)測(cè)量。本發(fā)明 設(shè)計(jì)的射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)裝置，如圖1所示，包括2個(gè)發(fā)射天線T1、T2, 3個(gè)接收天 線尺1、1?2、1?3,2個(gè)射頻發(fā)射通道1'(：1、1^2,3個(gè)射頻接收通道1^1、1^2、1^3,3個(gè)輔助射頻通 道ACl、AC2、AC3,1個(gè)基帶處理模塊，以及高穩(wěn)時(shí)基模塊等部分組成，其中的3個(gè)輔助射頻通 道又分為1個(gè)輔助射頻接收通道，2個(gè)雙模式輔助射頻通道，雙模式輔助射頻通道可以由基 帶控制使其分別工作于發(fā)射狀態(tài)和接收模式。
[0066] 2個(gè)發(fā)射天線和2個(gè)射頻發(fā)射通道分別相連接，3個(gè)接收天線和3個(gè)接收通道分別 相連接，AC1、AC2兩個(gè)輔助通道則根據(jù)需要與不同的發(fā)射通道或接收通道并聯(lián)，AC3輔助射 頻通道與接收通道連接。所有的發(fā)射射頻通道、接收射頻通道和輔助射頻通道都連接到基 帶處理模塊，高穩(wěn)時(shí)基模塊輸出多路時(shí)基信號(hào)，分別供給各個(gè)射頻通道和基帶處理模塊。 [0067] 本裝置采用空間交會(huì)原理實(shí)現(xiàn)定位和定姿，即測(cè)量一對(duì)成員間的多個(gè)收發(fā)天線之 間的距離，利用空間交會(huì)原理確定這些天線在相對(duì)坐標(biāo)系下的位置，最后由天線位置確定 天線所在成員的姿態(tài)。為確定兩個(gè)成員的相對(duì)姿態(tài)，需要在每個(gè)成員上安裝至少3個(gè)發(fā)射 (或者接收）天線，而且這些天線的安裝位置不可共線，每個(gè)成員上同時(shí)至少需要安裝2個(gè) 接收（或發(fā)射）天線，通過(guò)測(cè)量一個(gè)成員3個(gè)發(fā)射天線或接收天線到其它成員對(duì)應(yīng)接收或 者發(fā)射天線之間的信號(hào)傳輸時(shí)間可以得出這些收發(fā)天線之間的距離，繼而得出成員之間的 相對(duì)姿態(tài)，即每個(gè)成員上天線配置至少為3個(gè)發(fā)射天線2個(gè)接收天線或3個(gè)接收天線和2 個(gè)發(fā)射天線。
[0068] 本裝置采用3個(gè)接收和2個(gè)發(fā)射天線的配置，這樣減少發(fā)射天線的數(shù)量，相應(yīng)的減 少發(fā)射機(jī)的數(shù)量，由于發(fā)射機(jī)的功放部分通常消耗較大的功率，減少發(fā)射機(jī)的數(shù)量可以減 少功耗。本裝置采用頻分多址與碼分多址結(jié)合的多址方式，用于區(qū)分不同的發(fā)射天線和接 收天線。其中集群中的任一成員的每個(gè)發(fā)射天線對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的偽隨機(jī)碼序列。
[0069] 集群目標(biāo)中的每個(gè)成員都需要安裝本裝置，一個(gè)成員的裝置的任一發(fā)射天線到其 它任一成員的三個(gè)接收天線之間可以得到3個(gè)測(cè)距量，每個(gè)裝置有兩個(gè)發(fā)射天線，因此可 以得到6個(gè)測(cè)距量，相反其它任一成員到本成員的裝置之間可以有6個(gè)測(cè)距量，這樣任一一 對(duì)成員之間可以得到12個(gè)測(cè)距量。集群飛行器的相對(duì)姿態(tài)測(cè)量需要測(cè)出飛行器之間在相 對(duì)坐標(biāo)系下的X軸坐標(biāo)、Y軸坐標(biāo)、Z軸坐標(biāo)、三個(gè)歐拉角以及飛行器之間的鐘差等7個(gè)未知 參數(shù)。上述每一個(gè)測(cè)距量都是由7個(gè)未知參數(shù)決定的，即可以列出由12個(gè)方程組成的方程 組，每個(gè)方程都是關(guān)于上述7個(gè)未知參數(shù)的方程。即每個(gè)方程可以表示為：
[0070] Ri = RGi+RT = Cri1Ti) 1/2+c ? A T (I)
[0071] 其中 Ri, i = 1,2-12 為 12 個(gè)測(cè)距量，RGi = (Vri)1/2, i = 1,2-12 為信號(hào)在空 間真實(shí)傳播時(shí)間所對(duì)應(yīng)的距離，即天線之間的真實(shí)距離，A，i = 1，2-12則是相對(duì)坐標(biāo)系 下一對(duì)收發(fā)天線的位置點(diǎn)所形成的向量，Rt = c ? A T是兩個(gè)成員的裝置之間的鐘差造成 的測(cè)量誤差，A T為裝置之間的鐘差值。而其中巧又可以表示為
[0072] Y1 = [pE+Q(￥E, 0 E, 4>e) U E]-[pT+Q(￥T, 0 T, 4>t) U t] (2)
[0073] 其中pK為某個(gè)接收天線所在集群成員在相對(duì)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)向量，該成員的三個(gè) 姿態(tài)角分別用0K、表示，Q(VK，0K，指接收天線所在目標(biāo)的姿態(tài)角方向余弦矩 陣，其中各陣元均可用VK、0k、(K表示，pT為某個(gè)發(fā)射天線所在集群成員在相對(duì)坐標(biāo)系下 的坐標(biāo)向量，該成員的三個(gè)姿態(tài)角分別用vT、0T、T表示，Q(v T, 0T, T)指發(fā)射天線所 在目標(biāo)的姿態(tài)角方向余弦矩陣，其中各陣元均可用vT、eT、表示。由于相對(duì)測(cè)量是確定 上述兩個(gè)成員的相對(duì)坐標(biāo)，因此其中一個(gè)成員的相對(duì)坐標(biāo)為已知，而另外一個(gè)為未知，不妨 假設(shè)某發(fā)射天線所在成員的相對(duì)坐標(biāo)為已知，則未知量就是PK、0 K、$ K，其中向量Pk由 三個(gè)未知元素組成，而y K為某個(gè)接收天線相對(duì)于其所在的成員的本體坐標(biāo)，為已知量，同 樣為某個(gè)發(fā)射天線相對(duì)于其所在成員的本體坐標(biāo),也為已知量。綜上所述，（1)所示的 方程表示了 7個(gè)未知參數(shù)與每一個(gè)測(cè)距量之間的關(guān)系，任一一對(duì)成員之間可以得到12個(gè)測(cè) 距量，就可以得到12個(gè)方程組成的方程組，利用最小二乘原理求解上述方程即可得到7個(gè) 未知參數(shù)的值。所述相對(duì)坐標(biāo)系的原點(diǎn)為一個(gè)成員裝置的質(zhì)心，X軸、y軸、z軸指向任意指 定。
[0074] 以上方程組中的Ri, i = 1，12這12個(gè)測(cè)距量可以通過(guò)偽隨機(jī)序列得到，但得 到的結(jié)果為相對(duì)姿態(tài)粗值，作為下一步計(jì)算的初值帶入方程組，精確的相對(duì)姿態(tài)值通過(guò)載 波相位測(cè)量得到，過(guò)程如下。
[0075] 集群中的主成員的每個(gè)發(fā)射天線對(duì)應(yīng)一個(gè)固定偽隨機(jī)碼序列，每個(gè)發(fā)射天線可以 發(fā)射兩個(gè)頻率fd和fad，集群中的其它從成員的任一接收天線可接收主成員所有發(fā)射天線 的信號(hào)，接收天線連接兩個(gè)接收通道，分別接收f(shuō)d和fad兩個(gè)頻點(diǎn)的信號(hào)，基帶處理模塊根 據(jù)接收通道區(qū)分發(fā)射頻率，根據(jù)接收信號(hào)中包含的偽隨機(jī)碼信息區(qū)分來(lái)自主成員不同發(fā)射 天線的信號(hào)。集群中的任一從成員的每個(gè)發(fā)射天線對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的偽隨機(jī)序列，不同從成 員的發(fā)射天線不能占用相同的偽隨機(jī)序列，但從成員的發(fā)射天線可以和主成員的發(fā)射天線 占用相同的偽隨機(jī)序列，每個(gè)從成員的發(fā)射天線可以發(fā)射兩個(gè)頻率fu和fau，主成員的任 一接收天線可接收所有從成員的發(fā)射天線的信號(hào)，接收天線連接兩個(gè)接收通道，分別接收 fu和fau兩個(gè)頻點(diǎn)的信號(hào)，基帶處理模塊根據(jù)接收通道區(qū)分發(fā)射頻率，根據(jù)接收信號(hào)中包 含的偽隨機(jī)碼信息區(qū)分來(lái)自不同從成員的不同發(fā)射天線的信號(hào)。
[0076] 集群飛行器精確的相對(duì)姿態(tài)測(cè)量以載波相位測(cè)量為基礎(chǔ)，載波相位測(cè)量值可分為 載波相位整數(shù)部分和載波相位小數(shù)部分，其中整數(shù)部分需要通過(guò)解算載波整周模糊度得 至IJ，小數(shù)部分可以在接收通道處測(cè)得。本裝置通過(guò)控制主成員和其它成員的輔助射頻通道 聯(lián)動(dòng)，可以方便的解算出載波整周模糊度。
[0077] 解算主成員發(fā)出信號(hào)的整周模糊度時(shí)，主成員的裝置上的兩個(gè)主發(fā)射通道采用fd 載波發(fā)射測(cè)距信號(hào)，2個(gè)雙模輔助射頻通道經(jīng)聯(lián)動(dòng)控制工作于發(fā)射模式并采用fad發(fā)射測(cè) 距信號(hào)，此時(shí)從成員的裝置上的3個(gè)主接收通道接收f(shuō)d頻率上的主成員信號(hào)，1個(gè)輔助射頻 接收通道與1個(gè)主射頻接收通道并聯(lián)并在fad頻率上接收主成員發(fā)射的信號(hào)，2個(gè)雙模輔助 射頻通道經(jīng)聯(lián)動(dòng)控制工作于接收模式并在fad頻率上接收主成員發(fā)射的信號(hào)。
[0078] 解算從成員發(fā)出信號(hào)的整周模糊度時(shí)，從成員的裝置上的兩個(gè)主發(fā)射通道采用fu 載波發(fā)射測(cè)距信號(hào)，2個(gè)雙模輔助射頻通道經(jīng)聯(lián)動(dòng)控制工作于發(fā)射模式并采用fau發(fā)射測(cè) 距信號(hào)，此時(shí)主成員的裝置上的3個(gè)主接收通道接收f(shuō)u頻率上的從成員信號(hào)，1個(gè)輔助射頻 接收通道與1個(gè)主射頻接收通道并聯(lián)并在fau頻率上接收從成員發(fā)射的信號(hào)，2個(gè)雙模輔助 射頻通道經(jīng)聯(lián)動(dòng)控制工作于接收模式并在fau頻率上接收從成員發(fā)射的信號(hào)。
[0079] 基于輔助射頻結(jié)構(gòu)的主成員發(fā)射信號(hào)整周模糊度解算過(guò)程為，假設(shè)在歷元t時(shí) 亥IJ，某接收通道獲得4個(gè)觀測(cè)值A(chǔ)%、ARrf (載波fd、載波fad的載波相位小數(shù)部分觀測(cè) 值），p d、p ad(碼相位偽距觀測(cè)值），以上四個(gè)數(shù)值可以在接收通道直接獲得。設(shè)發(fā)射信號(hào) 初始相位為〇,僅考慮電離層延遲誤差和時(shí)間誤差，可列出如下方程：

【權(quán)利要求】
1. 一種適用于集群目標(biāo)間的射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，包括兩套結(jié)構(gòu)相同的相對(duì)姿 態(tài)測(cè)量裝置，分別記為主成員裝置和從成員裝置，主成員裝置和從成員裝置分別接收和發(fā) 送測(cè)距信號(hào)完成相對(duì)姿態(tài)測(cè)量，其特征在于： 主成員裝置包括：主發(fā)射天線T1、主發(fā)射天線T2、主接收天線R1、主接收天線R2、主接 收天線R3、主射頻發(fā)射通道TC1、主射頻發(fā)射通道TC2、主射頻接收通道RC1、主射頻接收通 道RC2、主射頻接收通道RC3、主雙模式輔助射頻通道AC1、主雙模式輔助射頻通道AC2、主輔 助射頻接收通道AC3和主基帶處理模塊，其中： 主基帶處理模塊，包括主數(shù)字信號(hào)處理器單元、主現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元、主DA轉(zhuǎn)換 器單元、主AD轉(zhuǎn)換器單元； 主數(shù)字信號(hào)處理器單元，獲取上歷元從成員裝置兩個(gè)從發(fā)射天線分別到主成員裝置三 個(gè)主接收天線的偽距，對(duì)偽距進(jìn)行編碼形成發(fā)射數(shù)據(jù)，將發(fā)射數(shù)據(jù)送至主現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣 列單元；接收主現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元發(fā)送的解調(diào)信號(hào)，進(jìn)行編譯得到上歷元主成員裝置 中兩個(gè)主發(fā)射天線分別到從成員裝置中的三個(gè)從接收天線的偽距，然后獲取本歷元從成員 裝置中的兩個(gè)從發(fā)射天線分別到主成員裝置中的三個(gè)主接收天線的偽距，最后利用空間交 會(huì)原理計(jì)算得到主成員裝置的整周模糊度、相對(duì)位置和姿態(tài)角； 主現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元，接收主數(shù)字信號(hào)處理器單元發(fā)送的發(fā)射數(shù)據(jù)并進(jìn)行擴(kuò)頻， 得到擴(kuò)頻信號(hào)并進(jìn)行調(diào)制得到調(diào)制信號(hào)，然后將調(diào)制信號(hào)濾波得到數(shù)字中頻信號(hào)并送至主 DA轉(zhuǎn)換器單元；接收主AD轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的數(shù)字中頻信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信號(hào)后送 至主數(shù)字信號(hào)處理器單元； 主DA轉(zhuǎn)換器單元，接收主現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元發(fā)送的數(shù)字中頻信號(hào)，將數(shù)字中頻信 號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬中頻信號(hào)，并送至主射頻發(fā)射通道TC1、主射頻發(fā)射通道TC2、主雙模式輔助 射頻通道AC1、主雙模式輔助射頻通道AC2 ; 主AD轉(zhuǎn)換器單元，分別接收主射頻接收通道RC1、主射頻接收通道RC2、主射頻接收通 道RC3、主雙模式輔助射頻通道AC1、主雙模式輔助射頻通道AC2、主輔助射頻接收通道AC3 發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字中頻信號(hào)并發(fā)送至主現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 單元； 主射頻發(fā)射通道TC1，接收主DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻信號(hào)變 頻到fd頻率并得到fd頻率射頻信號(hào)，將fd頻率射頻信號(hào)送至主發(fā)射天線T1 ; 主射頻發(fā)射通道TC2,接收主DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻信號(hào)變 頻到fd頻率并得到fd頻率射頻信號(hào)，將fd頻率射頻信號(hào)送至主發(fā)射天線T2 ; 主雙模式輔助射頻通道AC1，接收主DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻 信號(hào)變頻到fad頻率并得到fad頻率射頻信號(hào)，將fad頻率射頻信號(hào)送至主發(fā)射天線T1 ; 接收主接收天線R1發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)并將其變頻為模擬中頻信號(hào)，將得到的模擬中 頻信號(hào)送至主AD轉(zhuǎn)換器單元； 主雙模式輔助射頻通道AC2,接收主DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻 信號(hào)變頻到fad頻率并得到fad頻率射頻信號(hào)，將fad頻率射頻信號(hào)送至主發(fā)射天線T2 ; 接收主接收天線R2發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)并將其變頻為模擬中頻信號(hào)，將得到的模擬中 頻信號(hào)送至主AD轉(zhuǎn)換器單元； 主輔助射頻接收通道AC3,接收主接收天線R3發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)并將其變頻為 模擬中頻信號(hào)，將得到的模擬中頻信號(hào)送至主AD轉(zhuǎn)換器單元； 主發(fā)射天線T1，接收主成員裝置主射頻發(fā)射通道TC1發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)、主雙模 式輔助射頻通道AC1發(fā)送的fad頻率射頻信號(hào)，將主發(fā)射天線T1固定偽隨機(jī)碼序列和fd 頻率射頻信號(hào)、主發(fā)射天線T1固定偽隨機(jī)碼序列和fad頻率射頻信號(hào)分別調(diào)制到載波上形 成兩路測(cè)距信號(hào)，并將兩路測(cè)距信號(hào)發(fā)射至從成員裝置從接收天線； 主發(fā)射天線T2,接收主成員裝置主射頻發(fā)射通道TC2發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)、主雙模 式輔助射頻通道AC2發(fā)送的fad頻率射頻信號(hào)，將主發(fā)射天線T2固定偽隨機(jī)碼序列和fd 頻率射頻信號(hào)、主發(fā)射天線T2固定偽隨機(jī)碼序列和fad頻率射頻信號(hào)分別調(diào)制到載波上形 成兩路測(cè)距信號(hào)，并將兩路測(cè)距信號(hào)發(fā)射至從成員裝置從接收天線； 主接收天線R1，接收從成員裝置2個(gè)從發(fā)射天線發(fā)射的多路測(cè)距信號(hào)，解調(diào)并識(shí)別從 成員裝置2個(gè)從發(fā)射天線的不同測(cè)距信號(hào)，得到從成員裝置從發(fā)射天線T1發(fā)送的fu頻率 射頻信號(hào)與fau頻率射頻信號(hào)、從成員裝置從發(fā)射天線T2發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)與fau 頻率射頻信號(hào)，并將從成員裝置發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)送至主成員裝置主射頻接收通道 RC1，將從成員裝置發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)送至主成員裝置中的主雙模式輔助射頻通道 AC1 ;所述fd與fad為主成員裝置的每一個(gè)主發(fā)射天線可以發(fā)射的2個(gè)頻率，fu與fau為 從成員裝置的每一個(gè)從發(fā)射天線可以發(fā)射的兩個(gè)頻率； 主接收天線R2,接收從成員裝置2個(gè)從發(fā)射天線發(fā)射的多路測(cè)距信號(hào)，解調(diào)并識(shí)別從 成員裝置2個(gè)從發(fā)射天線的不同測(cè)距信號(hào)，得到從成員裝置從發(fā)射天線T1發(fā)送的fu頻率 射頻信號(hào)與fau頻率射頻信號(hào)、從成員裝置從發(fā)射天線T2發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)與fau 頻率射頻信號(hào)，并將從裝置發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)送至主成員裝置主射頻接收通道RC2， 將從成員裝置發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)送至本成員裝置中的主雙模式輔助射頻通道AC2 ; 主接收天線R3,接收從成員裝置2個(gè)從發(fā)射天線發(fā)射的多路測(cè)距信號(hào)，解調(diào)并識(shí)別從 成員裝置2個(gè)從發(fā)射天線的不同測(cè)距信號(hào)，得到從成員裝置從發(fā)射天線T1發(fā)送的fu頻率 射頻信號(hào)與fau頻率射頻信號(hào)、從成員裝置從發(fā)射天線T2發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)與fau頻 率射頻信號(hào)，并將從成員裝置從發(fā)射天線T1、從發(fā)射天線T2發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)送至主 成員裝置主射頻接收通道RC3,將從成員裝置從發(fā)射天線T1、從發(fā)射天線T2發(fā)送的fau頻 率射頻信號(hào)送至主成員裝置主輔助射頻接收通道AC3 ; 主射頻接收通道RC1，接收主接收天線R1發(fā)送的兩路fu頻率射頻信號(hào)并將其變頻為兩 路模擬中頻信號(hào)后送至主AD轉(zhuǎn)換器單元； 主射頻接收通道RC2,接收主接收天線R2發(fā)送的兩路fu頻率射頻信號(hào)并將其變頻為兩 路模擬中頻信號(hào)后送至主AD轉(zhuǎn)換器單元； 主射頻接收通道RC3,接收主接收天線R3發(fā)送的兩路fu頻率射頻信號(hào)并將其變頻為兩 路模擬中頻信號(hào)后送至主AD轉(zhuǎn)換器單元； 從成員裝置包括：從發(fā)射天線T1、從發(fā)射天線T2、從接收天線R1、從接收天線R2、從接 收天線R3、從射頻發(fā)射通道TC1、從射頻發(fā)射通道TC2、從射頻接收通道RC1、從射頻接收通 道RC2、從射頻接收通道RC3、從雙模式輔助射頻通道AC1、從雙模式輔助射頻通道AC2、從輔 助射頻接收通道AC3和基帶處理模塊，其中： 從基帶處理模塊，包括從數(shù)字信號(hào)處理器單元、從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元、從DA轉(zhuǎn)換 器單元、從AD轉(zhuǎn)換器單元； 從數(shù)字信號(hào)處理器單元，獲取上歷元主成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線分別到從成員裝置從 接收天線R1、從接收天線R2、從接收天線R3的偽距，對(duì)偽距進(jìn)行編碼形成發(fā)射數(shù)據(jù)，將發(fā)射 數(shù)據(jù)送至從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元；接收從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元發(fā)送的解調(diào)信號(hào)，進(jìn)行 編譯得到上歷元從成員裝置中兩個(gè)從發(fā)射天線分別到主成員裝置中的三個(gè)主接收天線的 偽距，然后獲取本歷元主成員裝置中的2個(gè)主發(fā)射天線分別到從成員裝置中的三個(gè)從接收 天線的偽距，最后利用空間交會(huì)原理計(jì)算得到從成員裝置的整周模糊度、相對(duì)位置和姿態(tài) 角； 從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元，接收從數(shù)字信號(hào)處理器單元發(fā)送的編碼的發(fā)射數(shù)據(jù)并進(jìn)行 擴(kuò)頻，得到擴(kuò)頻信號(hào)并進(jìn)行調(diào)制得到調(diào)制信號(hào)，然后將調(diào)制信號(hào)濾波得到數(shù)字中頻信號(hào)并 送至從DA轉(zhuǎn)換器單元，接收從AD轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的數(shù)字中頻信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信 號(hào)后送至從數(shù)字信號(hào)處理器單元； 從DA轉(zhuǎn)換器單元，接收從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元發(fā)送的數(shù)字中頻信號(hào)，將數(shù)字中頻信 號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬中頻信號(hào)，并送至從射頻發(fā)射通道TC1、從射頻發(fā)射通道TC2、從雙模式輔助 射頻通道AC1、從雙模式輔助射頻通道AC2 ; 從AD轉(zhuǎn)換器單元，分別接收從射頻接收通道RC1、從射頻接收通道RC2、從射頻接收通 道RC3、從雙模式輔助射頻通道AC1、從雙模式輔助射頻通道AC2、從輔助射頻接收通道AC3 發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字中頻信號(hào)并發(fā)送至從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 單元； 從射頻發(fā)射通道TC1，接收從DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻信號(hào)變 頻到fu頻率并得到fu頻率射頻信號(hào)，將fu頻率射頻信號(hào)送至從發(fā)射天線T1 ; 從射頻發(fā)射通道TC2,接收從DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻信號(hào)變 頻到fu頻率并得到fu頻率射頻信號(hào)，將fu頻率射頻信號(hào)送至從發(fā)射天線T2 ; 從雙模式輔助射頻通道AC1，接收從DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻 信號(hào)變頻到fau頻率并得到fau頻率射頻信號(hào)，將fau頻率射頻信號(hào)送至從發(fā)射天線T1，接 收從接收天線R1發(fā)送的兩路fad頻率射頻信號(hào)并將其變頻為兩路模擬中頻信號(hào)，將得到的 兩路模擬中頻信號(hào)送至從AD轉(zhuǎn)換器單元； 從雙模式輔助射頻通道AC2,接收從DA轉(zhuǎn)換器單元發(fā)送的模擬中頻信號(hào)，將模擬中頻 信號(hào)變頻到fau頻率并得到fau頻率射頻信號(hào)，將fau頻率射頻信號(hào)送至從發(fā)射天線T2,接 收從接收天線R2發(fā)送的兩路fad頻率射頻信號(hào)并將其變頻為兩路模擬中頻信號(hào)，將得到的 兩路模擬中頻信號(hào)送至從AD轉(zhuǎn)換器單元； 從輔助射頻接收通道AC3,接收從接收天線R3發(fā)送的兩路fad頻率射頻信號(hào)并將其變 頻為兩路模擬中頻信號(hào)，將得到的兩路模擬中頻信號(hào)送至從AD轉(zhuǎn)換器單元； 從發(fā)射天線T1，接收從成員裝置射頻發(fā)射通道TC1發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)、從雙模式 輔助射頻通道AC1發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)，將從發(fā)射天線T1固定偽隨機(jī)碼序列和fu頻 率射頻信號(hào)、從發(fā)射天線T1固定偽隨機(jī)碼序列和fau頻率射頻信號(hào)分別調(diào)制到載波上形成 兩路測(cè)距信號(hào)，并將兩路測(cè)距信號(hào)發(fā)射至主成員裝置中的主接收天線； 從發(fā)射天線T2,接收從成員裝置射頻發(fā)射通道TC2發(fā)送的fu頻率射頻信號(hào)、從雙模式 輔助射頻通道AC2發(fā)送的fau頻率射頻信號(hào)，將從發(fā)射天線T2固定偽隨機(jī)碼序列和fu頻 率射頻信號(hào)、從發(fā)射天線T2固定偽隨機(jī)碼序列和fau頻率射頻信號(hào)分別調(diào)制到載波上形成 兩路測(cè)距信號(hào)，并將兩路測(cè)距信號(hào)發(fā)射至主成員裝置中的主接收天線； 從接收天線R1，接收主成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線發(fā)射的多路測(cè)距信號(hào)，解調(diào)并識(shí)別主 成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線的不同測(cè)距信號(hào)，得到主成員裝置主發(fā)射天線T1發(fā)送的fd頻率 射頻信號(hào)與fad頻率射頻信號(hào)、主成員裝置主發(fā)射天線T2發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)與fad 頻率射頻信號(hào)，并將主成員裝置發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)送至從成員裝置從射頻接收通道 RC1，將主成員裝置發(fā)送的fad頻率射頻信號(hào)送至從成員裝置中的從雙模式輔助射頻通道 AC1 ； 從接收天線R2,接收主成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線發(fā)射的多路測(cè)距信號(hào)，解調(diào)并識(shí)別主 成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線的不同測(cè)距信號(hào)，得到主成員裝置主發(fā)射天線T1發(fā)送的fd頻率 射頻信號(hào)與fad頻率射頻信號(hào)、主成員裝置主發(fā)射天線T2發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)與fad頻 率射頻信號(hào)，并將從成員裝發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)送至從成員裝置從射頻接收通道RC2， 將主成員裝置發(fā)送的fad頻率射頻信號(hào)送至從成員裝置中的從雙模式輔助射頻通道AC2 ; 從接收天線R3,接收主成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線發(fā)射的多路測(cè)距信號(hào)，解調(diào)并識(shí)別主 成員裝置2個(gè)主發(fā)射天線的不同測(cè)距信號(hào)，得到主成員裝置主發(fā)射天線T1發(fā)送的fd頻 率射頻信號(hào)與fad頻率射頻信號(hào)、主成員裝置主發(fā)射天線T2發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)與 fad頻率射頻信號(hào)，并將主成員裝置發(fā)送的fd頻率射頻信號(hào)送至從成員裝置從射頻接收通 道RC3,將主成員裝置發(fā)送的fad頻率射頻信號(hào)送至從成員從裝置中的輔助射頻接收通道 AC3 ； 從射頻接收通道RC1，接收從接收天線R1發(fā)送的兩路fd頻率射頻信號(hào)并將其變頻為兩 路模擬中頻信號(hào)后送至從AD轉(zhuǎn)換器單元； 從射頻接收通道RC2,接收從接收天線R2發(fā)送的兩路fd頻率射頻信號(hào)并將其變頻為兩 路模擬中頻信號(hào)后送至從AD轉(zhuǎn)換器單元； 從射頻接收通道RC3,接收從接收天線R3發(fā)送的兩路fd頻率射頻信號(hào)并將其變頻為兩 路模擬中頻信號(hào)后送至從AD轉(zhuǎn)換器單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于集群目標(biāo)間的射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量裝置，其 特征在于：所述的主成員裝置中的五個(gè)天線或從成員裝置中的五個(gè)天線安裝在正方形平面 上，一個(gè)發(fā)射天線位于正方形平面的中心，而其余四個(gè)天線位于正方形平面的四個(gè)頂點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于集群目標(biāo)間的射頻自主相對(duì)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，其特 征在于：所述的主成員裝置中或從成員裝置中的雙模輔助射頻通道包括輔助發(fā)射單元、輔 助接收單元、開(kāi)關(guān)控制單元，其中 開(kāi)關(guān)控制單元，如果接收對(duì)應(yīng)基帶處理單元輸出的模擬中頻信號(hào)，則控制輔助發(fā)射單 元工作，否則控制輔助接收單元工作； 輔助發(fā)射單元，包括第一級(jí)上變頻器、濾波放大器、第二級(jí)上變頻器、第一帶通濾波器、 高頻放大器、數(shù)控衰減器、功率放大器；第一級(jí)上變頻器接收對(duì)應(yīng)基帶處理單元發(fā)送的模擬 中頻信號(hào)并進(jìn)行變頻，將得到的變頻信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波放大器濾波并放大后送至第二級(jí)上變頻 器，信號(hào)經(jīng)第二級(jí)上變頻器變頻后發(fā)送到第一帶通濾波器濾波，然后使用高頻放大器放大 信號(hào)并將放大后的信號(hào)送至數(shù)控衰減器控制信號(hào)的功率，最后將信號(hào)使用功率放大器放大 并發(fā)送至對(duì)應(yīng)發(fā)射天線； 輔助接收單元，包括第一級(jí)低噪聲放大器、第二帶通濾波器、第二級(jí)低噪聲放大器、本 振倍頻及下變頻器、第一級(jí)濾波放大器、第二級(jí)下變頻器、第二級(jí)濾波放大器；第一級(jí)低噪 聲放大器接收對(duì)應(yīng)接收天線發(fā)送的射頻信號(hào)并進(jìn)行去除噪聲和放大，將放大后的信號(hào)使用 第二帶通濾波器濾波后送至第二級(jí)低噪聲放大器去除噪聲并放大，然后將得到的信號(hào)發(fā)送 到本振倍頻及下變頻器變頻，變頻后的信號(hào)使用第一級(jí)濾波放大器去除噪聲并放大，放大 后的信號(hào)經(jīng)過(guò)第二級(jí)下變頻器變頻后送至第二級(jí)濾波放大器，最后將去除噪聲和放大后的 信號(hào)發(fā)送到對(duì)應(yīng)基帶處理單元。
【文檔編號(hào)】G01S5/14GK104407326SQ201410602701
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】張鳳, 楊昕欣, 曹建文, 李喆, 王新忠, 費(fèi)智婷, 王 華, 姚國(guó)偉, 夏耘, 王倩, 鄧志均, 岑小鋒 申請(qǐng)人:中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院