[发明专利]一种基于宽带跳频信号的相控阵波束对星跟踪系统与方法

权利要求书

1.一种基于宽带跳频信号的相控阵波束对星跟踪系统，其特征在于，包括：接收子阵单元(10)、子阵延迟补偿单元(20)、波束合成网络(30)、跳频解跳单元(40)、波束跟踪单元(50)、波束控制单元(60)和组合惯导(70)；

所述的接收子阵单元(10)包括多个接收子阵，分别用于在波束控制单元(60)的控制下调整波束指向，并接收跳频来波信号，经子阵内部移相、衰减以及合路，完成第一级波束形成，将第一级波束形成信号输出至子阵延迟补偿单元(20)；

所述的子阵延迟补偿单元(20)包括多个子阵延迟补偿模块，分别用于根据波束控制单元(60)的控制补偿第一级波束形成信号中由于跳频造成的当前频率与移相频率不同而产生相位误差，将补偿后的子阵信号输出至波束合成网络(30)；

所述的波束合成网络(30)用于接收补偿后的子阵信号，完成第二级波束形成，将第二级波束形成信号输出至跳频解跳单元(40)；

所述的跳频解跳单元(40)用于在跳频图案同步前，根据波束控制单元(60)的控制逐个频率点值守接收跳频信号；并在跳频图案同步后，在波束控制单元(60)转发的频率信息以及同步脉冲控制下，对第二级波束形成信号进行跳频信号同步解跳，输出稳定的解跳信号；

所述的波束跟踪单元(50)用于基于跳频信号的特征提取技术，进行高度随机的宽带高速跳频信号的接收和去扰，提取出波束指向误差，并输出至波束控制单元(60)，并在波束控制单元(60)的控制下补偿波束偏轴增益损失；

所述的波束控制单元(60)用于在跳频图案同步前，根据信道终端送来的星历信息以及组合惯导(70)采集的载体位置、时间、速度和姿态信息，实时计算天线波束理论指向角，控制接收子阵单元(10)的波束指向，并接收信道终端送来的本地频率及同步脉冲，控制跳频解跳单元(40)逐个频率点值守接收跳频信号，控制子阵延迟补偿单元(20)进行相位补偿；在波束主瓣指向卫星，启动大步进跟踪后，结合波束跟踪单元(50)提取的波束指向误差，控制接收子阵单元(10)调整波束指向；在跳频图案同步后，接收信道终端送来的下一跳频率及同步脉冲信息，控制子阵延迟补偿单元(20)进行相位补偿，控制跳频解跳单元(40)进行跳频信号同步解跳；还用于根据组合惯导提供的姿态变化信息计算相应的波束指向变化，并通过查询预先存储的天线波束偏轴损失表，控制波束跟踪单元逆向补偿波束偏轴增益损失；

所述的组合惯导(70)用于采集开环对星所需的载体位置、时间、速度和姿态信息，输出至波束控制单元(60)。

2.根据权利要求1所述的基于宽带跳频信号的相控阵波束对星跟踪系统，其特征在于，波束控制单元(60)包括跟踪控制单元(601)、波控码下发单元(602)、延迟控制单元(603)和跳频同步控制单元(604)；

跟踪控制单元(601)用于在跳频图案同步前，接收组合惯导(70)采集的载体位置、时间、速度和姿态信息，以及信道终端送来的星历信息，计算天线波束指向角，输出至波控码下发单元(602)；在波束主瓣指向卫星，启动大步进跟踪后，接收波束跟踪单元(50)输出的波束指向误差，重新计算天线波束指向角，输出至波控码下发单元(602)；还用于根据组合惯导提供的姿态变化信息计算相应的波束指向变化，并通过查询预先存储的天线波束偏轴损失表，控制波束跟踪单元逆向补偿波束偏轴增益损失；

波控码下发单元(602)用于将天线波束指向角转换为移相波控码，下发到接收子阵单元(10)的各个接收子阵，控制各个接收子阵的波束指向；

跳频同步控制单元(604)用于在跳频图案同步前，接收信道终端送来的本地频率及同步脉冲，控制跳频解跳单元(40)逐个频率点值守接收跳频信号，同时通过延迟控制单元(603)模块控制子阵延迟补偿单元(20)进行相位补偿；在跳频图案同步后，接收信道终端送来的下一跳频率及同步脉冲，控制跳频解跳单元(40)进行同步解跳，同时通过延迟控制单元(603)模块控制子阵延迟补偿单元(20)进行相位补偿。