一种利用太阳噪声快速校准相位的方法和系统与流程

1.本发明涉及跟踪校相技术领域，特别涉及一种利用太阳噪声快速校准相位的方法和系统。


背景技术：

2.跟踪校相目的是减小交叉耦合，保证系统的跟踪性能，是飞行器目标不被丢失的关键因素。目前常用的校相方法有：对塔校相、无人机校相、跟星校相。
3.传统的校相是标校塔或者无人机或者卫星发射信号，由跟踪基带或跟踪接收机计算出相位值。对塔校相需要车辆和人员上塔，携带信号源，或者通过远程控制系统，在塔上发射信号；无人机校相同样需要人员携带无人机，寻找符合远场条件的场地进行，然而地面系统寻找无人机位置以及无人机抖动给校相带来一定困难。
4.随着深空的发展和高速数传的需要，天线的口径和频率不断的增加，建立满足远场条件的标校塔越来越远和越来越高，尤其ka及以上频段更是无法建立满足远场条件的标校塔，且建立标校塔和相关配套设备费用昂贵；无人机校相也受禁飞、电池续航等因素给校相工作带来诸多不便；而可用的卫星资源有限，在岛上，船上的条件更是受限。随着传统的校相方法固有的局限性越来越明显的暴露出来，当下亟需一种能够通过利用射电源进行校相的方法。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提供了一种利用太阳噪声快速校准相位的方法和系统，通过将太阳作为一个宽频段辐射源，其能够满足任意频段远场条件，通常情况下对准太阳可比对冷空高出10db以上的电平，可以用于能量检波的跟踪接收机校相，在不改变任何地面系统的前提下实现对宽带跟踪进行校相，解决了传统校相方法复杂、成本高和存在的ka及以上频段无法建设标校塔的问题。
6.本发明提供了一种利用太阳噪声快速校准相位的方法，具体技术方案如下：
7.s1：获取太阳实时位置，转动天线对准太阳，找到天线电轴零点，使接收到的电平值最大；
8.s2：跟踪接收机输入相位值和误差因子，所述相位值包括方位相位值和俯仰相位值，所述误差因子包括方位误差因子和俯仰误差因子，并设置天线步进；
9.s3：校准相位值和误差因子；
10.所述相位值的校准，通过控制天线，调整方位或俯仰角度正偏，根据中心点的运动轨迹调整相位，直至与理论运动轨迹相同；
11.所述误差因子的校准，通过调整误差因子值，获取使方位或俯仰偏移达到按照频率约定的误差电压值时的误差因子值。
12.进一步的，步骤s3中，所述相位值的校准，具体如下：
13.通过调整方位角度正偏，直至系统的acu界面上跟踪误差示波器的输出的中心点
有运动轨迹，当方位正偏出负电压，若中心点往上运动，调整相位值减少90
°
，若中心点往下运动，调整相位值增加90
°
，若中心点往右运动，调整相位值增加或减少180
°
；
14.每个象限对应90
°
，根据中心点所在位置增加或减少相应的相位值，直至与理论运动轨迹相同，若中心点在第一象限中间，调整相位值减少135
°
，若中心点在第二象限中间，调整相位值减少45
°
，若中心点在第三象限中间，调整相位值增加45
°
，若中心点在第四象限中间，调整相位值增加135
°
；
15.校正的俯仰相位值与校正的方位相位值相同，或者相差180
°
，俯仰极性正确即可。
16.进一步的，在校正相位值和误差因子之后，还包括：
17.s4：检查校相结果，所述检查校相结果包括极性检查、交叉耦合检查以及跟踪效果检查，若校相结果不满足要求，则重新校准相位值和误差因子。
18.进一步的，所述极性检查，通过拉偏天线的方位和俯仰角度，检查极性是否满足正偏时输出负电压、负偏时输出正电压。
19.如果相反，则将方位和俯仰相位反转180
°
。
20.进一步的，所述交叉耦合检查，通过拉偏方位，获取方位误差电压和俯仰误差电压，判断所述方位误差电压和所述俯仰误差电压的比值是否满足大于5:1，如果不满足，则重新校准方位和俯仰的相位值。
21.进一步的，所述跟踪效果检查，通过直接对太阳进行自跟踪观察跟踪效果，根据中心点的位置以及误差电压，判断跟踪效果。
22.自跟踪即通过地面跟踪系统自动跟着太阳的运动轨迹运动，使得接收到的电平值最大，若系统的acu(天线控制单元)界面跟踪误差示波器的小圆点始终在十字中心，且误差电压小于0.01v，说明跟踪稳定；如果小圆点画圈说明方位俯仰相位值校准不好，则需要重新校准相位值，若是小圆点来回震荡但是不丢失跟踪目标，说明误差因子过大，若是小圆点偏离中心点，但是归位很慢，说明误差因子过小，若误差因子过大或过小，则需要重新校准误差因子。
23.进一步的，通过orbitron软件获取太阳的实时位置。
24.进一步的，所述设置天线步进，具体为：
25.c频段及以下步进可设置为0.03
°
，x频段及以上频段步进可设置为0.01
°
。
26.本发明还公开了一种利用太阳噪声快速校准相位的系统，所述系统应用上述所述的利用太阳噪声快速校准相位的方法；
27.所述系统包括天线、噪声放大器、下变频器、跟踪接收机或跟踪基带、天线控制单元和天线驱动单元；
28.天线的馈源通过所述噪声放大器和下变频器与所述跟踪接收机或跟踪基带连接，所述跟踪接收机或跟踪基带通过所述天线控制单元和天线驱动单元连接天线。
29.本发明的有益效果如下：
30.本发明通过将太阳作为一个宽频段辐射源，能够满足任意频段远场条件，利用太阳噪声，通过跟踪接收机进行校相，无需标校塔、无人机及相关设备就能完成非相干模式的校相，解决了ka频段无法建立标校塔校相的问题，同时无需改变地面系统，节省了校相工作的人力和物力成本。
附图说明
31.图1是本发明的方法流程示意图。
32.图2是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
33.在下面的描述中对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.实施例1
37.本发明的实施例1公开了一种利用太阳噪声快速校准相位的方法，如图1所示，具体如下：
38.s1：获取太阳实时位置，转动天线对准太阳，找到天线电轴零点，使接收到的电平值最大；
39.太阳的实时位置可通过第三方软件获取，在此不做具体限定，本实施例中，可通过orbitron软件获取太阳的实时位置。
40.s2：跟踪接收机输入相位值和误差因子的初始值，所述相位值包括方位相位值和俯仰相位值，所述误差因子包括方位误差因子和俯仰误差因子，并设置天线步进；
41.本实施例中，所述设置天线步进，具体为：
42.c频段及以下步进可设置为0.03
°
，x频段及以上频段步进可设置为0.01
°
。
43.s3：校准相位值和误差因子；
44.所述相位值的校准，通过控制天线，调整方位或俯仰角度正偏，根据中心点的运动轨迹调整相位，直至与理论运动轨迹相同；
45.本实施例中，所述相位值的校准，包括方位相位值校准和俯仰相位值的校准；
46.具体如下：
47.调整方位或俯仰角度正偏，直至跟踪误差示波器的中心点有运动轨迹，当方位正偏出负电压，若中心点往上运动，调整相位值减少90
°
，若中心点往下运动，调整相位值增加90
°
，若中心点往右运动，调整相位值增加或减少180
°
；
48.所述跟踪误差示波器为acu根据相位值和误差电压，在界面输出的示波器模拟波
形；
49.每个象限对应90
°
，根据中心点所在位置增加或减少相应的相位值，直至与理论运动轨迹相同，若中心点在第一象限中间，调整相位值减少135
°
，若中心点在第二象限中间，调整相位值减少45
°
，若中心点在第三象限中间，调整相位值增加45
°
，若中心点在第四象限中间，调整相位值增加135
°
。
50.太阳相对于地面跟踪系统来说是一个片源，而非点源，由于太阳的角径较宽，天线按合适步进偏开很多次才会有变化，需仔细观察其规律，因此频率越高，校相难度越大，即若以0.01
°
的步进，如果是片源，可能需要偏几十次才能偏离太阳，如果是点源，拉偏1次就能偏离目标。本实施例通过拉偏角度，根据中心点的运动轨迹多次进行相位值校正，解决了太阳宽角劲造成的校相困难的问题。
51.所述俯仰相位值的校准的过程同所述方位相位值的校准过程，亦可直接填入和方位相同的相位值，拉偏俯仰检查俯仰极性，观察中心点是否在y轴上运动，若正偏亦出负电压，则值正确，若正偏出正电压，则相差180
°
即可。
52.所述误差因子的校准，通过增大或减小误差因子值，获取使方位或俯仰偏移达到按照频率约定的误差电压值时的误差因子值。
53.即首先是获得相位值，使得极性正确，按照约定正偏出负电压，负偏出正电压，当天线在偏离跟踪目标的时候，会驱动一个电压将天线拉回来，如果极性反了，天线运动方向就拉反了，会使跟踪目标丢失。其次是获得误差因子，也就是增益，拉动天线力量的大小，太大可能会拉过了，造成天线来回震荡，太小会拉的力量又不够，跟不上目标。
54.s4：检查校相结果，所述检查校相结果包括极性检查、交叉耦合检查以及跟踪效果检查，若校相结果不满足要求，则重新校准相位值和误差因子。
55.本实施例中，所述极性检查，通过拉偏天线的方位和俯仰角度，检查极性是否满足正偏时输出负电压、负偏时输出正电压；如果相反，则将方位和俯仰相位反转180
°
。
56.所述交叉耦合检查，通过拉偏方位，获取方位误差电压和俯仰误差电压，判断所述方位误差电压和所述俯仰误差电压的比值是否满足大于5:1，如果不满足，说明相位值校准的不好，会导致跟踪不稳定，其现象就是天线在跟踪过程中会“画圈”，可能会越画越大，导致目标丢失，需要重新校准方位和俯仰的相位值。
57.理论上拉偏方位，只有方位出现误差电压，俯仰误差电压应该为0，方位误差电压和俯仰误差电压的比值应大于5:1，拉偏俯仰的时候，方位误差电压也应该为0。但在实际中，误差电压不会为0，只要两者比值不超过5:1就可以跟踪，若超过了，说明相位值校准得不好，需要重新校准。
58.所述跟踪效果检查，通过直接对太阳进行自跟踪观察跟踪效果，根据中心点的位置以及误差电压，判断跟踪效果。
59.自跟踪即通过地面跟踪系统自动跟着太阳的运动轨迹运动，使得接收到的电平值最大，若系统的acu(天线控制单元)界面跟踪误差示波器的小圆点始终在十字中心，且误差电压小于0.01v，说明跟踪稳定；如果小圆点画圈说明方位俯仰相位值校准不好，则需要重新校准相位值，若是小圆点来回震荡但是不丢失跟踪目标，说明误差因子过大，若是小圆点偏离中心点，但是归位很慢，说明误差因子过小，若误差因子过大或过小，则需要重新校准误差因子。
60.实施例2
61.本发明的实施例2公开了一种利用太阳噪声快速校准相位的系统，所述系统应用上述实施例1所述的利用太阳噪声快速校准相位的方法；
62.如图2所示，所述系统包括天线、噪声放大器、下变频器、跟踪接收机或跟踪基带、天线控制单元和天线驱动单元；
63.跟踪接收机的模式包括宽带跟踪和窄带跟踪模式，均支持实施例1所述的方法；
64.跟踪基带的模式分为标准跟踪、扩频跟踪和数传跟踪，标准跟踪和扩频跟踪为窄带跟踪，数传跟踪为宽带跟踪，基于跟踪基带时，结合实施例1所述的方法，根据实际情况选用跟踪模式；
65.具体的，跟踪模式设置为宽带，若实际跟踪为窄带，校相时也需设置为宽带；
66.天线的馈源通过所述噪声放大器和下变频器与所述跟踪接收机连接，所述跟踪接收机通过所述天线控制单元和天线驱动单元连接天线。
67.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

技术特征：
1.一种利用太阳噪声快速校准相位的方法，其特征在于，包括：s1：获取太阳实时位置，转动天线对准太阳，找到天线电轴零点，使接收到的电平值最大；s2：跟踪接收机或跟踪基带输入相位值和误差因子，所述相位值包括方位相位值和俯仰相位值，所述误差因子包括方位误差因子和俯仰误差因子，并设置天线步进；s3：校准相位值和误差因子；所述相位值的校准，通过控制天线，调整方位或俯仰角度正偏，根据中心点的运动轨迹调整相位，直至与理论运动轨迹相同；所述误差因子的校准，通过调整误差因子值，获取使方位或俯仰偏移达到按照频率约定的误差电压值时的误差因子值。2.根据权利要求1所述的利用太阳噪声快速校准相位的方法，其特征在于，步骤s3中，所述相位值的校准，具体如下：通过调整方位角度正偏，直至跟踪误差示波器的中心点有运动轨迹，当方位正偏出负电压，若中心点往上运动，调整相位值减少90
°
，若中心点往下运动，调整相位值增加90
°
，若中心点往右运动，调整相位值增加或减少180
°
；每个象限对应90
°
，根据中心点所在位置增加或减少相应的相位值，直至与理论运动轨迹相同，若中心点在第一象限中间，调整相位值减少135
°
，若中心点在第二象限中间，调整相位值减少45
°
，若中心点在第三象限中间，调整相位值增加45
°
，若中心点在第四象限中间，调整相位值增加135
°
；校正的俯仰相位值与校正的方位相位值相同，或者相差180
°
，俯仰极性正确即可。3.根据权利要求1所述的利用太阳噪声快速校准相位的方法，其特征在于，在校正相位值和误差因子之后，还包括：s4：检查校相结果，所述检查校相结果包括极性检查、交叉耦合检查以及跟踪效果检查，若校相结果不满足要求，则重新校准相位值和误差因子。4.根据权利要求3所述的利用太阳噪声快速校准相位的方法，其特征在于，所述极性检查，通过拉偏天线的方位和俯仰角度，检查极性是否满足正偏时输出负电压、负偏时输出正电压。5.根据权利要求3所述的利用太阳噪声快速校准相位的方法，其特征在于，所述交叉耦合检查，通过拉偏方位，获取方位误差电压和俯仰误差电压，判断所述方位误差电压和所述俯仰误差电压的比值是否满足大于5:1，如果不满足，则重新校准方位的相位值。6.根据权利要求3所述的利用太阳噪声快速校准相位的方法，其特征在于，所述跟踪效果检查，通过直接对太阳进行自跟踪观察跟踪效果，根据中心点的位置以及误差电压，判断跟踪效果。7.根据权利要求1所述的利用太阳噪声快速校准相位的方法，其特征在于，通过orbitron软件获取太阳的实时位置。8.根据权利要求1所述的利用太阳噪声快速校准相位的方法，其特征在于，所述设置天线步进，具体为：c频段及以下步进可设置为0.03
°
，x频段及以上频段步进可设置为0.01
°
。9.一种利用太阳噪声快速校准相位的系统，其特征在于，所述系统应用权利要求1-8任
一所述的利用太阳噪声快速校准相位的方法；所述系统包括天线、噪声放大器、下变频器、跟踪接收机或跟踪基带、天线控制单元和天线驱动单元；天线的馈源通过所述噪声放大器和下变频器与所述跟踪接收机或跟踪基带连接，所述跟踪接收机或跟踪基带通过所述天线控制单元和天线驱动单元连接天线。

技术总结
本发明公开了一种利用太阳噪声快速校准相位的方法和系统，涉及跟踪校相技术领域，包括：获取太阳实时位置，转动天线对准太阳，找到天线电轴零点，使接收到的电平值最大；跟踪接收机或跟踪基带输入相位值和误差因子，并设置天线步进；通过控制天线，调整方位或俯仰角度正偏，根据中心点的运动轨迹调整相位；调整获取使方位或俯仰偏移达到按照频率约定的误差电压值时的误差因子值。检查校相结果，若校相结果不满足要求，则重新校准相位值和误差因子。本发明将太阳作为一个宽频段辐射源，利用太阳噪声通过跟踪接收机进行校相，解决了Ka频段无法建立标校塔校相的问题，同时无需改变地面系统，降低了成本。降低了成本。降低了成本。


技术研发人员：丁家全 张龙
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十研究所
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/19