专利名称：基于正交静电探测阵列的目标测向测速系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于正交静电探测阵列的目标测向测速系统，属于传感器技术领域。
背景技术：
目标运动中产生的静电场是一种可利用的信息源，而且这种可探测的静电场一般是很难消除的。在日益复杂的战场环境中，对于低空飞行的目标，无论是无线电、声还是红外等体制的探测系统都很难充分的发挥其作战效能。而在众多的电子对抗技术中，静电探测技术可以满足日益复杂的战场电磁环境要求。相对于无线电等主动式探测体制，静电探测体制具有隐蔽性好、抗隐身、抗电子干扰能力强等特点；而对于声、红外等探测体制又具有抗环境干扰能力强的特点。静电探测器可通过检测目标的静电场而获得目标信息，该探测体制可抗隐身和现有诸多形式的电子干扰，这对探测低飞目标非常有效。静电探测器良好的抗干扰和自身隐蔽性能使其具有较高的研究价值和良好的应用前景。目前，现有技术中基于静电体制的测速方法存在精度低、工程实现难度大的问题。
发明内容本实用新型的目的是为解决现有基于静电体制的测速方法精度低、工程实现难度大的问题，提供一种基于正交静电探测阵列的目标测向测速系统，能实现目标方位和速度的精确识别。本实用新型的目的是通过下述方案实现的。一种基于正交静电探测阵列的目标测向测速系统，包括探测电极阵列、系统静态输入电路、微弱信号放大电路模块、差分放大电路、AD采集电路和微处理器。其中，探测电极阵列由6个正交分布的正方形电极组成；6个探测电极在三维坐标空间内成对称、正交布设，形成正交静电探测阵列，对带电目标的静电信号进行探测，得到含有目标方位和速度信息的感应信号序列。微弱信号放大电路模块包括六路相互独立的低输入阻抗微弱信号放大电路。系统静态输入电路产生六路去噪声信号；一路去噪声信号与一个探测电极的输出共同连接至一路低输入阻抗微弱信号放大电路，经过同增益的微弱放大。微弱信号放大电路模块的六路输出经过输入差分放大电路分别进行差分放大，滤除系统噪声，提高信号的信噪比。差分放大电路的多个输出分别连接至AD采集电路，进行模数转换；模数转换后的结果输入至微处理器进行处理，并根据探测方程，得到目标运动的方位角及运动速度。本实用新型的目标测向测速系统的工作流程为:由正交静电探测阵列的6个探测电极在目标产生的静电场中，感应产生与目标运动方位和速度有关的感应信号序列；6个探测电极输出的感应信号经过相应的微弱信号放大电路以及差分放大电路放大，经过AD采集电路模数转换，将信号转变为微处理器模块能够处理的数字信号；微处理器根据探测方程，对接收到的数字信号进行处理，最终计算得到目标运动方位角和运动速度。所述目标测向测速系统微处理器中的一种基于正交静电探测阵列的目标测向测速方法，包括如下步骤:步骤1，建立目标空间运动轨迹测量坐标系，定义为(HZi)15目标运动轨迹(假设目标为匀速直线运动)与XY平面的夹角为俯仰角β，轨迹在XY平面上的投影与X轴的夹角为方位角α。步骤2，以目标空间运动轨迹测量坐标系的原点为探测阵列的几何中心，布设正交静电探测阵列。所述正交静电探测阵列包括6个探测电极。6个探测电极为正方形电极，成正交分布，每个电极分别垂直于X、Y、Z轴的正负方向，其几何中心距坐标原点距离为d/2，其中d为探测电极的间距。步骤3，完成探测电极的布设后，各个探测电极独立工作，接收目标的静电信号，并产生输出静电感应信号。所述6个探测电极输出的感应信号存在相位差。步骤4，对每一个探测电极输出的静电感应信号进行差分放大、滤波处理。系统微处理器同时米集探测电极输出的6路静电感应信号,并放在同一时间参考序列中，由于6个探测电极的空间分布不同，其输出的感应信号出现过零点的时刻分别为V t2、t3、t4、t5和
t6o步骤5，使用基于正交静电探测阵列的带电目标测向、测速方程得到目标运动的俯仰角β、方位角α及运动速度V。测向、测速方程的形式为:
权利要求1.基于正交静电探测阵列的目标测向测速系统，其特征在于:包括探测电极阵列、系统静态输入电路、微弱信号放大电路模块、差分放大电路、AD采集电路和微处理器； 其中，探测电极阵列包括6个对称、正交分布的探测电极，形成正交静电探测阵列，对带电目标的静电信号进行探测，得到含有目标方位和速度信息的感应信号序列； 微弱信号放大电路模块包括六路相互独立的低输入阻抗微弱信号放大电路； 系统静态输入电路产生六路去噪声信号；一路去噪声信号与一个探测电极的输出共同连接至一路低输入阻抗微弱信号放大电路，经过同增益的微弱放大； 微弱信号放大电路模块的六路输出经过输入差分放大电路分别进行差分放大，滤除系统噪声； 差分放大电路的多个输出分别连接至AD采集电路，进行模数转换；模数转换后的结果输入至微处理器进行处理，并根据探测方程，得到目标运动的方位角及运动速度。
2.根据权利要求1所述的基于正交静电探测阵列的目标测向测速系统，其特征在于:探测电极采用正方形电极。
专利摘要本实用新型涉及一种基于正交静电探测阵列的目标测向测速系统，属于传感器技术领域。具体包括探测电极阵列、系统静态输入电路、微弱信号放大电路模块、差分放大电路、AD采集电路和微处理器。由正交静电探测阵列的6个探测电极在目标产生的静电场中，感应产生与目标运动方位和速度有关的感应信号序列；6个探测电极输出的感应信号经过相应的微弱信号放大电路以及差分放大电路放大，经过AD采集电路模数转换，将信号转变为微处理器模块能够处理的数字信号；微处理器根据探测方程，对接收到的数字信号进行处理，从而实现目标方位和速度的精确识别，具有良好的应用前景。此外，本实用新型能够提高武器系统的精确打击能力和低空目标预警能力。
文档编号G01P3/50GK203011938SQ20122068104
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者虞健飞, 冯渊, 郝晓辉, 孙蛟, 冯时雨, 宫淼, 王礼沅 申请人:北京航空工程技术研究中心