引信接收机的有效多普勒带宽的确定方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种引信接收机的有效多普勒带宽的确定方法和装置，所述方法包括：对目标进行几何建�：螅勘昊治舾筛瞿勘晟⑸涿嬖患扑愠龅拷换嶙刺禄值拿扛瞿勘晟⑸涿嬖亩嗥绽掌狄�、以及划分的每个目标散射面元产生的回波功率；根据计算出的每个目标散射面元的多普勒频移和产生的回波功率，绘制目标的多普勒频谱图；在绘制的目标的多普勒频谱图中截取回波功率大于设定门限功率的谱线范围，根据截取的谱线范围确定引信接收机的有效多普勒带宽。应用本发明可以实现引信接收机的有效多普勒带宽的预估，从而在进行引信滑轨实现时，可基于预估的引信接收机的有效多普勒带宽进行引信接收机的设计，便于引信滑轨试验的进行。
【专利说明】引信接收机的有效多普勒带宽的确定方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及引信技术，尤其涉及一种引信接收机的有效多普勒带宽的确定方法和 系统。
【背景技术】
[0002] 无线电引信俗称雷达引信，是一种利用无线电波形成的物理�。惺苣勘瓿鱿质� 物理场特性的变化，W获取引爆信息并确定引爆时机的引信。它在战术导弹和战略导弹中 均被广泛应用。
[0003] 无线电引信按工作体制分类，有多普勒式、调频式、脉冲式、比相式和编码式等无 线电引信。其中，多普勒无线电引信是最早使用的一种无线电引信。多普勒无线电引信利 用弹目（即弹丸与目标）接近过程中电磁波的多普勒效应来工作。而且，多普勒无线电引 信由于其结构简单、体积小、成本低，至今在世界各国仍然得到广泛使用。多普勒无线电引 信系统主要包括引信发射天线、引信接收天线、引信发射机、引信接收机。其中，引信接收机 可去除设计的频率带宽之外的干扰信号，而让接收到的目标反射信号通过。
[0004] 多普勒无线电引信可能会存在不启动或误启动的问题，因此通常需要借助于引信 滑轨试验来确定多普勒无线电引信的最佳启动点和启动区。而引信滑轨试验中所需要的引 信接收机的有效多普勒带宽的确定，一直是困扰引信接收机研制和引战配合试验的难题。
[0005] 现有技术中并没有很好地方法可W确定引信滑轨试验所需要的引信接收机的有 效多普勒带宽。目前，通常是技术人员基于经验设计引信接收机的有效多普勒带宽，根据设 计的有效多普勒带宽设计出引信接收机，进而进行引信滑轨试验；然而，基于经验设计的有 效多普勒带宽往往并不准确，若引信滑轨试验过程中并不能测得确定引信的最佳启动点和 启动区的相关参数，技术人员需要对引信接收机进行多次重新设计。该样确定引信的最佳 启动点和启动区需要经过大量的引信滑轨试验，耗时耗力。
【发明内容】
[0006] 本发明实施例提供了一种引信接收机的有效多普勒带宽的确定方法和系统，用W 基于目标特性对引信接收机的有效多普勒带宽进行预估，从而便于引信滑轨试验的进行。
[0007] 根据本发明的一个方面，提供了一种引信接收机的有效多普勒带宽的确定方法， 包括：
[0008] 对目标进行几何建�：螅瞿勘昊治舾筛瞿勘晟⑸涿嬖�
[0009] 计算出弹目交会状态下划分的每个目标散射面元的多普勒频移，并计算出所述弹 目交会状态下划分的每个目标散射面元产生的回波功率；
[0010] 根据计算出的每个目标散射面元的多普勒频移和产生的回波功率，绘制所述目标 的多普勒频谱图；
[0011] 在绘制的所述目标的多普勒频谱图中截取回波功率大于设定口限功率的谱线范 围，根据截取的谱线范围确定引信接收机的有效多普勒带宽。
[0012] 较佳地，所述将所述目标划分为若干个目标散射面元，具体包括：
[0013] 按照1/5到1/3发射信号波长的尺寸规格，将所述目标划分为若干个H角面元；将 划分的H角面元作为目标散射面元。
[0014] 较佳地，所述计算出划分的每个目标散射面元的多普勒频移，具体包括：
[0015] 根据如下公式1计算出第m个目标散射面元的多普勒频移:
[0016] 為（公式 U C
[0017] 公式1中，Vf为矢量，表示弹目交会相对速度；为从引信接收天线的相位中也引 向第m个目标散射面元中也的单位矢量；f。为发射信号载频频率；C为标量，表示自由空间 光速的大小。
[0018] 较佳地，所述计算出划分的每个目标散射面元产生的回波功率，具体包括：
[0019] 根据如下公式5确定出第m个目标散射面元产生的回波功率Ptm : 2
[0020] Pnn 二备 (公式 W 之么Cl
[0021] 公式5中，Um为第m个目标散射面元在引信接收天线负载中产生的时域电压戊为 引信接收天线的阻抗。
[0022] 较佳地，所述第m个目标散射面元在引信接收天线负载中产生的时域电压Um是根 据如下公式4计算出来的：
[0023] 的^ =去受^,"(乂).产,…r (公式4)
[0024] 公式4中，Um(f。）为第m个目标散射面元在引信接收天线负载中产生的电压； ，f。表示频率分量，T为电压信号周期；N为正整数，表示时域脉冲信号的采样点数； n取0?N-I的整数；k为发射信号的波数；i为虚数单位。
[0025] 较佳地，所述根据截取的谱线范围确定引信接收机的有效多普勒带宽之后，还包 括：
[0026] 设计用于引信滑轨试验的引信接收机的多普勒带宽包括所述有效多普勒带宽。
[0027] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种引信接收机的有效多普勒带宽的确定装 置，包括：
[0028] 目标散射面元划分�？椋糜诙阅勘杲屑负谓：螅瞿勘昊治舾筛� 目标散射面元；
[0029] 计算�？椋糜诩扑愠龅拷换嶙刺旅扛瞿勘晟⑸涿嬖亩嗥绽掌狄疲⒓扑� 出所述弹目交会状态下每个目标散射面元产生的回波功率；
[0030] 多普勒频谱图绘制�？椋糜诟菟黾扑隳？榧扑愠龅拿扛瞿勘晟⑸涿嬖亩� 普勒频移和产生的回波功率，绘制所述目标的多普勒频谱图；
[0031] 有效多普勒带宽确定�？椋糜谠谒瞿勘甑亩嗥绽掌灯淄贾薪厝』夭üβ蚀笥� 设定口限功率的谱线范围，根据截取的谱线范围确定引信接收机的有效多普勒带宽。
[0032] 较佳地，所述目标散射面元划分�？榫咛逵糜诙阅勘杲屑负谓：螅凑�1/5 至IJ 1/3发射信号波长的尺寸规格，将所述目标划分为若干个H角面元；将划分的H角面元 作为目标散射面元。
[0033] 较佳地，所述计算模块具体包括：
[0034] 多普勒频移计算单元，用于在弹目交会状态下，根据如下公式1计算出第m个目标 散射面元的多普勒频移fdm : 2V f
[0035] (公式 1) C
[003引公式1中，Vf为矢量，表示弹目交会相对速度；为从引信接收天线的相位中也引 向第m个目标散射面元中也的单位矢量；f。为发射信号载频频率；C为标量，表示自由空间 光速的大小。
[0037] 较佳地，所述计算�？榛拱�：
[0038] 回波功率计算单元，用于在弹目交会状态下，根据如下公式5确定出第m个目标散 射面元产生的回波功率Ptm : 2
[003引 戶告 （公式W a
[0040] 公式5中，Um为第m个目标散射面元在引信接收天线负载中产生的时域电压；Z。为 引信接收天线的阻抗。
[0041] 本发明的技术方案中，通过将目标进行目标散射面元的划分，计算出在弹目交会 状态下划分的每个目标散射面元的多普勒频移W及产生的回波功率后，绘制目标的多普勒 频谱图；基于绘制的目标的多普勒频谱图，结合引信接收机的设定口限功率，确定出引信接 收机的有效多普勒带宽。从而，基于目标特性实现了对引信接收机的有效多普勒带宽的预 估，进而在进行引信滑轨实现时，可基于预估的引信接收机的有效多普勒带宽进行引信接 收机的设计，避免了引信接收机的多次重新设计，并避免了大量的引信滑轨试验的进行，省 时省力。
【专利附图】
【附图说明】
[0042] 图1为本发明实施例的引信接收机的有效多普勒带宽的确定方法示意图；
[0043] 图2为本发明实施例的绘制的目标的多普勒频谱图的示意图；
[0044] 图3为本发明实施例的引信接收机的有效多普勒带宽的确定装置的内部结构框 图。
【具体实施方式】
[0045] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下参照附图并举出优选实 施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为 了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有该些特定的细节也可W 实现本发明的该些方面。
[0046] 本申请使用的"�？�"、"系统"等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限 于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，�？榭蒞是，但并不仅限于：处理 器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计 算设备上运行的应用程序和此计算设备都可W是模块。一个或多个�？榭蒞位于执行中的 一个进程和/或线程内。
[0047] 本发明的技术方案中，对目标进行几何建模后，将目标划分为若干个目标散射面 元；通过计算弹目交会状态下每个目标散射面元的多普勒频移和产生的回波功率，来绘制 目标的多普勒频谱图；基于绘制的多普勒频谱图，结合引信接收机的灵敏度设置，得到引信 接收机的有效多普勒带宽的上、下口限值。从而，基于目标特性实现对引信接收机的有效多 普勒带宽的预估，进而设计相应的引信接收机，W用于进行引信滑轨试验来确定引信的最 佳启动点和启动区，避免了引信接收机的多次重新设计，并避免了大量的引信滑轨试验的 进行，省时省力。
[0048] 下面结合附图详细说明本发明的技术方案。本发明实施例提供的引信接收机的有 效多普勒带宽的确定方法的流程图，如图1所示，具体包括如下步骤：
[0049] SlOl ;对目标进行几何建�：螅勘昊治舾筛瞿勘晟⑸涿嬖�。
[0050] 具体地，可W使用CAD (Computer Aided Design,计算机辅助设计）技术对目标进 行精确的几何建模，并结合目标的几何机构特点，在ProE4. 0下按照设定的尺寸规格将目 标划分为若干个H角面元；将划分的H角面元作为目标散射面元。
[0051] 其中，当按照1/5到1/3发射信号波长的尺寸规格，对目标进行H角面元划分时， 计算得到的有效多普勒带宽范围和功率一致，继而可得到相对稳定的有效多普勒频谱。
[0052] S102;计算出弹目交会状态下划分的每个目标散射面元的多普勒频移，并计算出 弹目交会状态下划分的每个目标散射面元产生的回波功率。
[0053] 具体地，弹目交会状态下第m个目标散射面元反射的信号的多普勒频移为：
【权利要求】
1. 一种引信接收机的多普勒带宽的确定方法，其特征在于，包括： 对目标进行几何建�：螅瞿勘昊治舾筛瞿勘晟⑸涿嬖� 计算出弹目交会状态下划分的每个目标散射面元的多普勒频移，并计算出所述弹目交 会状态下划分的每个目标散射面元产生的回波功率； 根据计算出的每个目标散射面元的多普勒频移和产生的回波功率，绘制所述目标的多 普勒频谱图； 在绘制的所述目标的多普勒频谱图中截取回波功率大于设定门限功率的谱线范围，根 据截取的谱线范围确定引信接收机的有效多普勒带宽。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述目标划分为若干个目标散射面 元，具体包括： 按照1/5到1/3发射信号波长的尺寸规格，将所述目标划分为若干个三角面元；将划分 的三角面元作为目标散射面元。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述计算出划分的每个目标散射面元的 多普勒频移，具体包括： 根据如下公式1计算出第m个目标散射面元的多普勒频移fdm:
公式1中，t为矢量，表示弹目交会相对速度；匕为从引信接收天线的相位中心引向第m个目标散射面元中心的单位矢量；&为发射信号载频频率；c为标量，表示自由空间光速 的大小。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算出划分的每个目标散射面元产生 的回波功率，具体包括： 根据如下公式5确定出第m个目标散射面元产生的回波功率P" :
公式5中，Um为第m个目标散射面元在引信接收天线负载中产生的时域电压；Za为引 信接收天线的阻抗。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第m个目标散射面元在引信接收天线负 载中产生的时域电压Um是根据如下公式4计算出来的：
公式4中，Um(fn)为第m个目标散射面元在引信接收天线负载中产生的电压；Λ= ^， fn表示频率分量，T为电压信号周期；N为正整数，表示时域脉冲信号的采样点数；η取0?N-I的整数；k为发射信号的波数；i为虚数单位。
6. 如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述根据截取的谱线范围确定引信接收 机的有效多普勒带宽之后，还包括： 设计用于引信滑轨试验的引信接收机的多普勒带宽包括所述有效多普勒带宽。
7. -种引信接收机的多普勒带宽的确定装置，其特征在于，包括： 目标散射面元划分�？椋糜诙阅勘杲屑负谓：螅瞿勘昊治舾筛瞿勘� 散射面元； 计算模块，用于计算出弹目交会状态下每个目标散射面元的多普勒频移，并计算出所 述弹目交会状态下每个目标散射面元产生的回波功率； 多普勒频谱图绘制�？椋糜诟菟黾扑隳？榧扑愠龅拿扛瞿勘晟⑸涿嬖亩嗥绽� 频移和产生的回波功率，绘制所述目标的多普勒频谱图； 有效多普勒带宽确定�？椋糜谠谒瞿勘甑亩嗥绽掌灯淄贾薪厝』夭üβ蚀笥谏瓒� 门限功率的谱线范围，根据截取的谱线范围确定引信接收机的有效多普勒带宽。
8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于， 所述目标散射面元划分�？榫咛逵糜诙阅勘杲屑负谓：螅凑�1/5到1/3发射信 号波长的尺寸规格，将所述目标划分为若干个三角面元；将划分的三角面元作为目标散射 面元。
9. 如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述计算�？榫咛灏�： 多普勒频移计算单元，用于在弹目交会状态下，根据如下公式1计算出第m个目标散射 面元的多普勒频移fdm:
公式1中，t为矢量，表示弹目交会相对速度；匕为从引信接收天线的相位中心引向第m个目标散射面元中心的单位矢量；&为发射信号载频频率；c为标量，表示自由空间光速 的大小。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算模块还包括： 回波功率计算单元，用于在弹目交会状态下，根据如下公式5确定出第m个目标散射面 元产生的回波功率P?:
公式5中，Um为第m个目标散射面元在引信接收天线负载中产生的时域电压；Za为引 信接收天线的阻抗。
【文档编号】G01S1/02GK104237867SQ201410429692
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】崔燕杰, 陈文强, 张向阳, 郑建平 申请人:北京环境特性研究所
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