一种基于相控阵天线多干扰波束调度装置及方法与流程

本发明涉及电子对抗
技术领域：
，尤其是一种基于相控阵天线多干扰波束调度装置及方法。
背景技术：
：电子对抗是现代战争的重要作战手段，目的是削弱、破坏敌方电子设备的使用效能，以保护己方电子设备效能得到充分发挥。电子对抗基本内容有电子对抗侦察、电子干扰和电子防御。电子侦察负责捕获目标，信号处理提取目标的特征信息，干扰决策系统决策后对需要干扰的目标实施针对性干扰。多年来电子干扰多数采用机扫天线体制，机扫天线的波束调度速度只有毫秒量级远远跟不上目标飞行的速度，严重影响对目标的干扰效果，所以近年来相控阵干扰天线应用到电子干扰领域的需求越来越迫切,但是基于相控阵天线的电子对抗系统一直未见有详细文献公开，对于其中的波束调度控制更是以往未见。相控阵天线应用于电子干扰设备最大的优势还在于多波束的灵活调度，可以同时实现对多个目标的干扰。因此，使用相控阵天线并且多波束调度实现微秒量级的实时性，是目前电子干扰设备亟待解决的问题。技术实现要素：本发明的首要目的在于提供基于相控阵天线的多波束调度，实现基于相控阵天线的电子干扰设备的微秒量级多波束实时调度的多干扰波束调度装置。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于相控阵天线多干扰波束调度装置，包括：干扰决策设备，根据电子侦察捕获的多个目标和各目标方位，在目标特征库中筛选出需干扰的m个目标，并在目标特征库中提取出干扰天线预干扰这m个目标所要采取的干扰样式和干扰优先级信息，根据干扰优先级对预干扰的m个目标所对应的m个干扰样式和目标的方位排序，把排序后的干扰样式序列和目标的方位序列传送到总控制器中；总控制器，为形成m个干扰波束，总控制器负责按照干扰样式序列和目标方位序列为地址顺序地查找出m张波控码表，每张波控码表的内容对应为形成一个波束所需的一个发射组件网络中每个发射组件的移相数据，提取到m组波控数据编排进n个干扰波束队列中，n个干扰波束队列就是n张波控码表，m≤n；存储器，根据各种预干扰目标的干扰样式特征和方位为地址，存储干扰此目标所需形成的干扰波束所对应的一个发射组件网络中每个发射组件的移相数据；接口驱动设备，用于将串行波控数据通过抗干扰长线传输方式发送至天线阵面的发射组件网络。所述天线阵面是用于实现n个干扰波束的天线阵面，天线阵面具有n个发射组件网络，每个发射组件网络独立形成一个波束；所述n个发射组件网络的结构完全相同，发射组件网络中包含多个发射组件，每个发射组件内部设有具有串并转换功能的波控芯片，波控芯片用于将串行的移相数据转换成并行数据打入发射组件的移相器。所述干扰决策设备与总控制器之间传输干扰样式序列和目标对应的方位序列，采用LVDS方式传输，数据传输率为100Mbps。所述抗干扰长线传输是指RS422差分长线传输，即按照发射组件的个数分成相同数量的数据线，用数据、串行时钟和数据有效三个信号完成波控码的长线传输。本发明的另一目的在于提供一种基于相控阵天线多干扰波束调度装置的调度方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)干扰决策设备根据电子侦察设备捕获的多个目标和各目标方位，通过查找目标特征数据库筛选出m个目标Mi,i∈[1,m]，并在目标特征数据库中匹配提取目标Mi,i∈[1,m]对应的干扰样式xi,i∈[1,m]和干扰优先级信息，其中m≤n，n为发射波束个数，根据干扰优先级对预干扰的目标Mi,i∈[1,m]所对应的m个干扰样式和目标的方位排序得到干扰样式序列(x1,x2,…xm)和每个目标的方位序列(y1,y2,…ym)；(2)总控制器利用干扰样式序列(x1,x2,…xm)和每个目标的方位序列(y1,y2,…ym)进行编码后的地址拼接形成地址码(xj,yj),j∈[1,m]；(3)总控制器利用地址码(xj,yj),j∈[1,m]对应查找存储在存储器中的波控码表，获取波束序列(z1,z2,……zm)的波控码；(4)总控制器将原波束序列(B1,B2,……Bn)按照队列的先进先出原则编排成新波束序列(Bn-m,Bn-m+1,……Bn,z1,……zm)。所述的波控码表是以干扰样式的特征即频率和目标方位为存储地址的二维存储表，二维存储表的地址编排方法具体为：将干扰频率[a,b]以频率步进划分成频点进行编码，计算后所占地址位数为：，目标方位[c,d]以方位步进Δβ划分成方位点进行编码，计算后所占地址位数为：，存储器的位宽为k，移相器位数为s，一个波束的发射组件个数为t，一个发射组件对应一个s位移相码，一个固定频点固定方位的波束码表单元的地址位数为：，存储地址为g+f+p位，其中，g为频率编码位，f为目标方位编码位，p为单个波束的码表单元位。由上述技术方案可知，本发明的优点在于：第一，采用相控阵天线实现干扰波束具有灵活调度、精准定位的特点，而且多波束的形成可以实现对多目标的同时干扰；第二，在目标特征匹配的过程中引入了干扰目标的优先级，并且将干扰波束序列按照优先级排序，保证了重要目标的即时干扰；第三，采用先进先出的队列方式产生干扰波束，保证了波束产生的有序性；第四，根据干扰目标的两维特征即频率和方位的编码作为波控码存储表的存储地址，有别于雷达波束根据一维特征编码作为波控码存储表的存储地址的码表存储方法，为电子干扰设备提供了最便捷的存储表查找方式，大大缩短了波束调度的时间，可达微秒级。附图说明图1为本发明的装置组成示意图；图2为本发明的波控码传输时序示意图；图3为本发明的方法流程示意图。具体实施方式如图1所示，一种基于相控阵天线多干扰波束调度装置，包括：干扰决策设备，根据电子侦察捕获的多个目标和各目标方位，在目标特征库中筛选出需干扰的m个目标，并在目标特征库中提取出干扰天线预干扰这m个目标所要采取的干扰样式和干扰优先级信息，根据干扰优先级对预干扰的m个目标所对应的m个干扰样式和目标的方位排序，把排序后的干扰样式序列和目标的方位序列传送到总控制器中；总控制器，为形成m个干扰波束，总控制器负责按照干扰样式序列和目标方位序列为地址顺序地查找出m张波控码表，每张波控码表的内容对应为形成一个波束所需的一个发射组件网络中每个发射组件的移相数据，提取到m组波控数据编排进n个干扰波束队列中，n个干扰波束队列就是n张波控码表，m≤n；存储器，根据各种预干扰目标的干扰样式特征和方位为地址，存储干扰此目标所需形成的干扰波束所对应的一个发射组件网络中每个发射组件的移相数据；接口驱动设备，用于将串行波控数据通过抗干扰长线传输方式发送至天线阵面的发射组件网络。如图1所示，所述天线阵面是用于实现n个干扰波束的天线阵面，天线阵面具有n个发射组件网络，每个发射组件网络独立形成一个波束；所述n个发射组件网络的结构完全相同，发射组件网络中包含多个发射组件，每个发射组件内部设有具有串并转换功能的波控芯片，波控芯片用于将串行的移相数据转换成并行数据打入发射组件的移相器。所述干扰决策设备与总控制器之间传输干扰样式序列和目标对应的方位序列，采用LVDS方式传输，数据传输率为100Mbps。所述抗干扰长线传输是指RS422差分长线传输，即按照发射组件的个数分成相同数量的数据线，用数据、串行时钟和数据有效三个信号完成波控码的长线传输。如图3所示，本方法包括下列顺序的步骤：(1)干扰决策设备根据电子侦察设备捕获的多个目标和各目标方位，通过查找目标特征数据库筛选出m个目标Mi,i∈[1,m]，并在目标特征数据库中匹配提取目标Mi,i∈[1,m]对应的干扰样式xi,i∈[1,m]和干扰优先级信息，其中m≤n，n为发射波束个数，根据干扰优先级对预干扰的目标Mi,i∈[1,m]所对应的m个干扰样式和目标的方位排序得到干扰样式序列(x1,x2,……xm)和每个目标的方位序列(y1,y2,……ym)；(2)总控制器利用干扰样式序列(x1,x2,……xm)和每个目标的方位序列(y1,y2,……ym)进行编码后的地址拼接形成地址码(xj,yj),j∈[1,m]；(3)总控制器利用地址码(xj,yj),j∈[1,m]对应查找存储在存储器中的波控码表，获取波束序列(z1,z2,……zm)的波控码；(4)干扰天线可以形成n个干扰波束，所以总控制器中存储着n张波控码表的原波束序列(B1,B2,……Bn)，开机后n张波控码表的初始值为全0，即原波束序列(B1,B2,……Bn)的值全为0，表示不形成任何干扰波束，通过步骤1、2、3之后获取了波束序列(z1,z2,……zm)，则将原波束序列(B1,B2,……Bn)按照队列的先进先出原则编排成新波束序列(Bn-m,Bn-m+1,…Bn,z1,…zm)。所述的波控码表是以干扰样式的特征即频率和目标方位为存储地址的二维存储表，二维存储表的地址编排方法具体为：将干扰频率[a,b]以频率步进划分成频点进行编码，计算后所占地址位数为：，目标方位[c,d]以方位步进Δβ划分成方位点进行编码，计算后所占地址位数为：，存储器的位宽为k，移相器位数为s，一个波束的发射组件个数为t，一个发射组件对应一个s位移相码，一个固定频点固定方位的波束码表单元的地址位数为：，存储地址为g+f+p位，其中，g为频率编码位，f为目标方位编码位，p为单个波束的码表单元位，地址拼接的结果如表1所示,一共g+f+p位：表1地址拼接地址拼接位号g位f位p位地址拼接含义频率编码目标方位编码单个波束的码表单元天线阵面的电磁环境比较恶劣，要达到高功率的多波束干扰，发射组件的数量必然多，阵面面积必然大，波控码传输线必然长，波控码传输采用RS422长线传输。波控码传输时间由移相器的位数和时钟频率决定。波束调度的时间为干扰样式查表、干扰样式序列和方位序列传输、波控码表查表以及波控码传输时间之和。由于采用存储表的方式储存特征数据和波控码，干扰设备以目标特征为地址编码，存储器内的波控码表以干扰样式特征(频率)和方位结合编码作为地址，查表时间只与时钟频率有关，查一个地址最多只需要2个时钟周期。干扰设备与总控制器之间传输干扰样式序列和方位序列，采用LVDS方式传输，数据传输率为100Mbps。波控码传输采用RS422长线传输，按照发射组件的个数分成对等数量的数据线，用数据、串行时钟和数据有效三个信号完成波控码的长线传输。采用1MHz以上的时钟频率即可保证us量级的调度时间。实施例一总控制器接收干扰决策设备送出的3个干扰目标的目标特征信息，按照顺序在存储器中查表获取3组波控数据，并编排进容量为4的波束队列，总控制器再按照先进先出的原则将波控数据通过接口驱动设备分发至天线阵面上的发射组件网络。干扰决策设备是根据电子侦察的结果，在目标特征库中匹配目标，并提取应采取的干扰样式和干扰优先级信息，并根据优先级排序，把排序后的3个的干扰样式传送到总控制器中。干扰决策设备采用PC104的X86计算机实现，时钟频率400MHz，所以执行一条查表指令的时间不到1us。总控制器负责按照干扰样式序列的顺序对目标的干扰样式进行波控数据的查找，将新查找到的3组波控数据编排进4个波束队列中。总控制器使用FPGA实现，型号为CycloneIIEP2C35F672I8。存储器用于存储不同特征的目标所应采用的干扰样式在各种方位上的移相器数据。存储器采用SRAM实现，型号为IS61LV25616AL-10TI，读写速度支持到100MHz，两个SRAM拼接成32位位宽的存储器，容量达256K*32bit。接口驱动设备用于将串行波控数据通过抗干扰长线方式发送出去，采用差分驱动芯片DS26C31实现。天线阵面是可以实现4个干扰波束的天线阵面，具有4个发射组件网络，每个发射组件网络可以独立形成一个波束。发射组件网络1、发射组件网络2、发射组件网络3、发射组件网络4完全相同，都可以独立形成一个波束，网络中的每个发射组件内部设有串并转换功能的波控芯片，用于将串行的移相数据转换成并行数据打入发射组件的移相器。每个发射组件网络包含8个发射组件。每个发射组件使用6位移相码，单个波束的码表占用32位位宽存储器的2个地址空间，时钟为40MHz，访问一个地址空间需要2个时钟周期，执行3个波束的查表操作为12个时钟周期，仅为0.3us。干扰决策设备与总控制器之间传输干扰样式序列，采用LVDS串行方式传输，数据传输率为100Mbps。干扰样式内容包括24位频率和24位方位信息，一共3个干扰样式，所以传输干扰样式序列总共需要0.48*3us。传输时间为1.5us。波控码传输采用RS422差分长线传输，按照发射组件的个数分成相同数量的数据线，用数据、串行时钟和数据有效三个信号完成波控码的长线传输。数据有效为低电平有效，时钟上升沿采数，每个发射组件6位移相码。波控码传输时间与移相器的位数和时钟频率决定。传输时序如图2所示，用5Mbps时钟进行传输，传输一组6位移相码的时间为3us。波束调度的时间为干扰样式查表、干扰样式序列和方位序列传输、波控码表查表以及波控码传输时间之和，所以总的调度时间为5.8us。综上所述，本发明利用查表的方式简化了对目标实施干扰的波束控制码的计算过程，有效缩短了波控码产生的时间，利用预干扰目标的优先级来排队干扰波束的输出顺序，保证了重要目标的即时干扰，采用队列的方式实现了多波束的有序产生和控制，波束调度时间可达微秒级。当前第1页1 2 3