一种波束指向控制方法及相控阵面与流程

allin2025-03-24  34


本技术涉及电子信息,具体而言,涉及一种波束指向控制方法及相控阵面。


背景技术:

1、在现有技术中,当今的大型有源相控阵系统通常具备大量收发单元,由于其数量巨大,这些收发单元一般都会分配到多个相同种类的收发分机内部,每个分机内部都有控制单元(二级波束控制器)。多个二级波束控制器接受上一级控制单元(一级波束控制器)的支配,构成相控阵系统的多级控制架构。

2、基于这种控制架构,相控阵系统的现有波束指向控制算法,一般有两种。先设置每个分机的通道数为a,阵面分机数量为b,单个波束信息传输时间为t。第一种方法是集中式波束控制,一级波束控制器计算每个单元的实时延时量,并下发给二级波控,通过二级波控分发给本分机每个单元。如果一级波控采用点对点通信,同时分别向所有收发分机下发波束信息。一个节拍期间,阵面所有单元的波束控制时间为at,阵面的总线数量应该至少为b。如果一级波控采用广播通信,同时向所有收发分机下发波束信息。一个节拍期间,阵面所有单元的波束控制时间为abt。该方法的优点是算法简单,二级波控功能简单,可以节约硬件成本,但是缺点是传输内容多,传输耗时多,特别是采用广播通信方式时。

3、第二种方法是分布式波束控制,一级波束控制器下发分机初始延时量t(0,0)、带有符号的方位和俯仰单位延时量α和β,二级波束控制器计算本分机坐标为(n,m)单元的延时量,如果一级波控采用点对点通信,同时分别向所有收发分机下发初始延时量、方位和俯仰单位延时量。一个节拍期间,阵面所有单元的波束控制时间为3t。阵面的总线数量应该至少为b。如果一级波控采用广播通信,同时向所有收发分机下发波束信息。一个节拍期间,阵面所有单元的波束控制时间为bt+2t。该方法的优点是传输内容相对较少,但是缺点是每个分机各个通道在阵面中必须连续且相同规则分布,对于分机在阵面位置分布不连续或者不均匀阵面,不可实现。

4、在大规模非均匀阵面采用现有波束指向控制算法,往往需要消耗大量的数据传输时间和布线成本。


技术实现思路

1、本技术的目的在于,为了克服现有的技术缺陷,提供了一种波束指向控制方法及相控阵面,通过预先装订阵面位置、最大阵面规模,结合每个节拍下发的符号单位延时量,实现快速、高效、低成本的波束指向控制。

2、本技术目的通过下述技术方案来实现:

3、第一方面,本技术提出了一种波束指向控制方法,所述方法应用于相控阵面,所述相控阵面包括一级波控和多个收发单元,所述方法包括:

4、通过一级波控分别获取阵面方位单元间距的最大公约数和阵面俯仰单元间距的最大公约数;

5、通过一级波控根据阵面方位单元间距的最大公约数、阵面俯仰单元间距的最大公约数、单元阵面方位位置、单元阵面俯仰位置得到阵面方位位置编号和阵面俯仰位置编号;

6、在阵面上电后通过一级波控下发阵面最大方位位置编号、阵面最大俯仰位置编号、阵面方位位置编号、阵面俯仰位置编号至每个收发单元,在阵面工作时通过一级波控下发第一符号单位延时量和第二符号单位延时量至每个收发单元;

7、利用每个收发单元根据第一符号单位延时量、第二符号单位延时量、阵面最大方位位置编号、阵面最大俯仰位置编号、阵面方位位置编号、阵面俯仰位置编号计算出单位延时情况下当前节拍单元延时量。

8、在一种可能的实施方式中,阵面方位位置编号n的计算公式为:n=dn/d,其中dn为单元阵面方位位置,d为阵面方位单元间距的最大公约数;

9、阵面俯仰位置编号m的计算公式为:m=dm/l,其中dm为单元阵面俯仰位置,l为阵面俯仰单元间距的最大公约数。

10、在一种可能的实施方式中,单位延时情况包括正负单位延时情况、正正单位延时情况、负正单位延时情况以及负负单位延时情况。

11、在一种可能的实施方式中,正负单位延时情况下当前节拍单元延时量的计算公式为:t(n,m)=n×α+(mmax-m)×|β|;

12、正正单位延时情况下当前节拍单元延时量的计算公式为:t(n,m)=n×α+m×β;

13、负正单位延时情况下当前节拍单元延时量的计算公式为:t(n,m)=(nmax-n)×|α|+m×β;

14、负负单位延时情况下当前节拍单元延时量的计算公式为:t(n,m)=(nmax-n)×|α|+(mmax-m)×|β|,其中n为阵面方位位置编号,m为阵面俯仰位置编号,α为第一符号单位延时量,β为第二符号单位延时量,nmax为阵面最大方位位置编号,mmax为阵面最大俯仰位置编号。

15、在一种可能的实施方式中,所述一级波控分别与多个收发单元通过低速总线和/或高速总线进行连接。

16、第二方面,本技术提出了一种相控阵面,所述相控阵面包括一级波控和多个收发单元;

17、一级波控,用于分别获取阵面方位单元间距的最大公约数和阵面俯仰单元间距的最大公约数;

18、一级波控,用于根据阵面方位单元间距的最大公约数、阵面俯仰单元间距的最大公约数、单元阵面方位位置、单元阵面俯仰位置得到阵面方位位置编号和阵面俯仰位置编号;

19、一级波控,用于在阵面上电后通过一级波控下发阵面最大方位位置编号、阵面最大俯仰位置编号、阵面方位位置编号、阵面俯仰位置编号至每个收发单元,在阵面工作时下发第一符号单位延时量和第二符号单位延时量至每个收发单元;

20、收发单元,用于根据第一符号单位延时量、第二符号单位延时量、阵面最大方位位置编号、阵面最大俯仰位置编号、阵面方位位置编号、阵面俯仰位置编号计算出单位延时情况下当前节拍单元延时量。

21、在一种可能的实施方式中,阵面方位位置编号n的计算公式为:n=dn/d,其中dn为单元阵面方位位置,d为阵面方位单元间距的最大公约数;

22、阵面俯仰位置编号m的计算公式为:m=dm/l,其中dm为单元阵面俯仰位置,l为阵面俯仰单元间距的最大公约数。

23、在一种可能的实施方式中,单位延时情况包括正负单位延时情况、正正单位延时情况、负正单位延时情况以及负负单位延时情况。

24、在一种可能的实施方式中,正负单位延时情况下当前节拍单元延时量的计算公式为:t(n,m)=n×α+(mmax-m)×|β|;

25、正正单位延时情况下当前节拍单元延时量的计算公式为:t(n,m)=n×α+m×β;

26、负正单位延时情况下当前节拍单元延时量的计算公式为:t(n,m)=(nmax-n)×|α|+m×β;

27、负负单位延时情况下当前节拍单元延时量的计算公式为:t(n,m)=(nmax-n)×|α|+(mmax-m)×|β|,其中n为阵面方位位置编号,m为阵面俯仰位置编号,α为第一符号单位延时量,β为第二符号单位延时量,nmax为阵面最大方位位置编号,mmax为阵面最大俯仰位置编号。

28、在一种可能的实施方式中,所述一级波控分别与多个收发单元通过低速总线和/或高速总线进行连接。

29、上述本技术主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案,均为本技术可采用并要求保护的方案;且本技术,(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合,均为本技术所要保护的技术方案,在此不做穷举。

30、本技术公开了一种波束指向控制方法及相控阵面,首先通过一级波控分别获取阵面方位单元间距的最大公约数和阵面俯仰单元间距的最大公约数,然后通过一级波控根据阵面方位单元间距的最大公约数、阵面俯仰单元间距的最大公约数、单元阵面方位位置、单元阵面俯仰位置得到阵面方位位置编号和阵面俯仰位置编号。在阵面上电后通过一级波控下发阵面最大方位位置编号、阵面最大俯仰位置编号、阵面方位位置编号、阵面俯仰位置编号至每个收发单元,在阵面工作时通过一级波控下发第一符号单位延时量和第二符号单位延时量至每个收发单元,最后利用每个收发单元根据第一符号单位延时量、第二符号单位延时量、阵面最大方位位置编号、阵面最大俯仰位置编号、阵面方位位置编号、阵面俯仰位置编号计算出单位延时情况下当前节拍单元延时量。


技术特征:

1.一种波束指向控制方法,其特征在于,所述方法应用于相控阵面,所述相控阵面包括一级波控和多个收发单元,所述方法包括:

2.如权利要求1所述的波束指向控制方法,其特征在于,阵面方位位置编号n的计算公式为:n=dn/d,其中dn为单元阵面方位位置,d为阵面方位单元间距的最大公约数;

3.如权利要求1所述的波束指向控制方法,其特征在于,单位延时情况包括正负单位延时情况、正正单位延时情况、负正单位延时情况以及负负单位延时情况。

4.如权利要求3所述的波束指向控制方法,其特征在于,正负单位延时情况下当前节拍单元延时量的计算公式为:t(n,m)=n×α+(mmax-m)×|β|;

5.如权利要求1所述的波束指向控制方法,其特征在于,所述一级波控分别与多个收发单元通过低速总线和/或高速总线进行连接。

6.一种相控阵面,其特征在于,所述相控阵面包括一级波控和多个收发单元;

7.如权利要求6所述的相控阵面,其特征在于,阵面方位位置编号n的计算公式为:n=dn/d,其中dn为单元阵面方位位置,d为阵面方位单元间距的最大公约数;

8.如权利要求6所述的相控阵面,其特征在于,单位延时情况包括正负单位延时情况、正正单位延时情况、负正单位延时情况以及负负单位延时情况。

9.如权利要求8所述的相控阵面,其特征在于,正负单位延时情况下当前节拍单元延时量的计算公式为:t(n,m)=n×α+(mmax-m)×|β|;

10.如权利要求6所述的相控阵面,其特征在于,所述一级波控分别与多个收发单元通过低速总线和/或高速总线进行连接。


技术总结
本申请公开了一种波束指向控制方法及相控阵面,首先通过一级波控分别获取阵面方位单元间距的最大公约数和阵面俯仰单元间距的最大公约数,在得到阵面方位位置编号和阵面俯仰位置编号之后,在阵面上电后通过一级波控下发阵面最大方位位置编号、阵面最大俯仰位置编号、阵面方位位置编号、阵面俯仰位置编号至每个收发单元,在阵面工作时通过一级波控下发第一符号单位延时量和第二符号单位延时量至每个收发单元,最后利用每个收发单元计算出单位延时情况下当前节拍单元延时量。本申请通过预先装订阵面位置、最大阵面规模,结合每个节拍下发的符号单位延时量,实现快速、高效、低成本的波束指向控制。

技术研发人员:张祺,杨峰,杨荣,肖勇,窦文新
受保护的技术使用者:中国电子科技集团公司第二十九研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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