[发明专利]基于OFDM信号归一化一阶矩的单脉冲测角方法及跟踪应用

说明书

本发明公开了基于OFDM信号归一化一阶矩的单脉冲测角方法，将地面测角天线接收到的和路与差路模拟信号的耦合信号U_∑Δ(t)经过下变频与滤波后，进行A/D模数采样得到数字信号U_∑Δ(n)，并用低频方波g₁(n)、g₂(n)对该信号U_∑Δ(n)进行检测，表示为以周期T/T_s进行累加，并归一化得到方位的测角估计量和俯仰的测角估计量同时进一步根据真实误差获得测角估计量的统计量。在所述单脉冲测角方法的有效范围内，将单脉冲跟踪天线设为自跟踪模式；超过此范围的情况下，将单脉冲跟踪天线转换为机械模式。本发明相对于传统方法提升了强信道干扰下OFDM数据链信号时的测角性能，在不同信道噪声下对其检测性能进行统计分析，可获得所提出的单脉冲测角方法的检测范围，并应用于天线跟踪。

技术领域

本发明涉及数字无线通信传输技术领域，特别涉及基于OFDM信号归一化一阶矩的单脉冲测角方法及跟踪应用。

背景技术

在地空测控与数据链系统中，地面控制站需要对飞行器实现准确指向，自跟踪是目前主流的角跟踪方式，地空测控与数据链系统常采用跟踪速度快的单脉冲跟踪体制，提取天线与目标之间的角度偏差信息，据此来确定目标的位置。在单脉冲跟踪体制下，依据射频通道数量可将单脉冲跟踪系统分为：三通道单脉冲、双通道单脉冲和单通道单脉冲角跟踪系统。

单通道单脉冲角跟踪系统相对于多通道单脉冲角跟踪系统，具备系统结构简单，复杂程度低的优势。传统单脉冲角跟踪大多通过对PCM-FM脉冲调制、BPSK、QPSK或CDMA扩频信号的差路信号调幅信号进行解调，并根据相应的时序关系，分离出方位和俯仰角误差信号。对于调幅信号解调常用的方法有包络检波和同步检波两种。

该领域的研究有：在文献“王珊珊.单通道角跟踪接收机基带信号处理技术.西安电子科技大学2012”中采用同步解调方法对低信噪比的角误差信号进行解调。在文献“宋宁帅.单脉冲扩频角跟踪系统研究与FPGA设计实现.重庆：重庆大学，2014”中为了消除信号幅度的影响，采用载波信号幅度影响因子V对误差信号进行归一化处理。文献“刘嘉兴.宽带信号角跟踪和四通道单脉冲方案.飞行器测控学报,2011,30(5):20-25.”在低载噪比进行角捕获，根据和路信号以及差路的归一化信号，针对FM调制与PSK信号设计了四通道单脉冲方案。在专利“李强，闵洁.单通道检测输入信号相位差与相对幅度的方法，专利授权号：ZL200610102076.0，2006年”、“李强等.跟踪接收机数字解调装置，专利授权号：ZL200610102075.6，2006年”、“张喜明等.一种单通道单脉冲体制自跟踪信号源的设计方法，专利授权号：CN 101707578B，2009年”中分别设计了接收解调与调制信号源方法。在文献“Lacheta S,Gupta PK,Hota JK.Generic digital monopulse tracking receiver foradvanced communication satellites.IEEE International Conference onElectronics,Computing and Communication Technologies(CONECCT)2015.”中涉及了单脉冲跟踪接收机。在文献“Pandey AK.Design of multimode tracking system for earthstation antenna.Asia-Pacific Microwave Conference(APMC)2016”中涉及了多模跟踪天线馈源系统。上述文献均不涉及OFDM信号的单脉冲测角。