基于單脈沖引航系統(tǒng)和偽衛(wèi)星場的無人機回收系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及無人機定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于單脈沖引航系統(tǒng)和偽衛(wèi)星場的無人機回收系統(tǒng)，用于引導(dǎo)無人機自主精確回航和著陸/艦。
【背景技術(shù)】
[0002]著陸/艦導(dǎo)引是指用無線電設(shè)備使無人機安全著陸/艦的導(dǎo)航技術(shù)，自主著陸/艦是指在無人機降落階段，將機載設(shè)備得到的所有有用信息通過一定的技術(shù)手段進行綜合處理，獲得精度足夠高、信息足夠充分的著陸/艦信息，使無人機可以在沒有人直接參與的情況下自動完成其著陸/艦過程。著陸/艦輔助系統(tǒng)是決定無人機在惡劣天氣/海況下能否順利著陸/艦的重大關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前，應(yīng)用廣泛的輔助系統(tǒng)技術(shù)是將導(dǎo)航、防撞、通信、進艦和復(fù)飛等功能融為一體的衛(wèi)星導(dǎo)航(如全球定位系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))和精密進近雷達組合著陸/艦導(dǎo)引系統(tǒng)。但是基于衛(wèi)星的導(dǎo)航體制易受攻擊，目前世界上多個國家都具備使用導(dǎo)彈摧毀天基衛(wèi)星的能力。
[0003]偽衛(wèi)星的功能類似于導(dǎo)航衛(wèi)星，可以發(fā)出與導(dǎo)航衛(wèi)星格式相似的信號。由于偽衛(wèi)星相比導(dǎo)航衛(wèi)星與用戶接收機的距離小數(shù)個量級，因此接收到的信號強度高，具有較強的抗干擾能力；偽衛(wèi)星不需要昂貴的高精度原子鐘，并且無需發(fā)射費用，因此成本較低；偽衛(wèi)星可根據(jù)需要機動設(shè)置，可以安裝在移動平臺上；利用偽衛(wèi)星進行定位的最大優(yōu)勢是偽衛(wèi)星使用和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)相似的信號與導(dǎo)航方式，可以實現(xiàn)定位系統(tǒng)與GNSS導(dǎo)航定位的無縫連接。因此，使用偽衛(wèi)星技術(shù)能夠提升無人機輔助回收系統(tǒng)的可用性、穩(wěn)定性、可靠性以及測量精度。同時，單脈沖雷達技術(shù)獲取數(shù)據(jù)率的速度較快，有較高的測距精度和測角精度，并具有一定的抗干擾性能，可以與高精度測距定位偽衛(wèi)星系統(tǒng)組合使用。在無人機回收的不同階段，分別使用單脈沖引航系統(tǒng)和偽衛(wèi)星場為無人機的著陸/艦提供導(dǎo)引信號。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了給無人機的著陸/艦提供不依賴于天基導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)引信號，而且導(dǎo)引信號具備抗干擾、高精度等特點，從而輔助無人機實現(xiàn)自主的著陸/艦，本實用新型提供一種基于單脈沖引航系統(tǒng)和偽衛(wèi)星場的無人機回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在著陸/艦階段實現(xiàn)無人機的精確定位，引導(dǎo)無人機精確回航。
[0005]本實用新型提出的基于單脈沖引航系統(tǒng)和偽衛(wèi)星場的無人機回收系統(tǒng)，由單脈沖引航系統(tǒng)、偽衛(wèi)星場、機載系統(tǒng)和系統(tǒng)交互控制單元組成。
[0006]單脈沖引航系統(tǒng)包括伺服控制系統(tǒng)和單脈沖天線。
[0007]偽衛(wèi)星場包括一個時鐘源和至少四個偽衛(wèi)星基站，時鐘源向各偽衛(wèi)星基站同步提供時間，偽衛(wèi)星基站向空間發(fā)射偽衛(wèi)星信號。
[0008]機載系統(tǒng)包括一個與單脈沖引航系統(tǒng)進行雙向通信的全向天線，一個僅用于接收偽衛(wèi)星基站信號的全向天線，一個與系統(tǒng)交互控制單元進行數(shù)據(jù)鏈通信的天線，以及信號處理機。
[0009]系統(tǒng)交互控制單元用于實現(xiàn)與單脈沖引航系統(tǒng)、偽衛(wèi)星場和機載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互及控制，系統(tǒng)交互控制單元向單脈沖引航系統(tǒng)發(fā)送控制指令，同時從單脈沖引航系統(tǒng)接收返回的測控數(shù)據(jù)；系統(tǒng)交互控制單元向偽衛(wèi)星場發(fā)送控制信號，控制偽衛(wèi)星場的開啟和關(guān)閉；系統(tǒng)交互控制單元與機載系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)鏈通信，能夠獲取無人機的位置信息。
[0010]其中，單脈沖引航系統(tǒng)具體為單通道單脈沖引航系統(tǒng)。單通道單脈沖技術(shù)是在傳統(tǒng)的兩通道單脈沖或三通道單脈沖的基礎(chǔ)上，經(jīng)過一個掃描變換器實現(xiàn)的。在饋源組合中，波束形成網(wǎng)絡(luò)輸出的方位誤差信號ΔΑ和俯仰誤差信號ΛΕ，經(jīng)過一低頻信號調(diào)制后，信號合并成一個單通道和信號，這個和信號可以是調(diào)相信號或調(diào)頻信號。因此，可用單通道信號的調(diào)角變化傳輸數(shù)據(jù)信息，幅度變化傳輸角跟蹤誤差信息，共同由下行信道傳輸?shù)綑C載系統(tǒng)的接收機，再分別解調(diào)出數(shù)據(jù)信息和角跟蹤誤差信息。
[0011]其中，單脈沖引航系統(tǒng)中伺服控制系統(tǒng)的方向調(diào)節(jié)范圍為0°至360°，俯仰調(diào)節(jié)范圍為90°，從而使得單脈沖天線可掃描整個天際的信號，單脈沖天線采用窄波束定向天線，實現(xiàn)高精度測角，引航范圍大，可實現(xiàn)遠距離引航。
[0012]其中，單脈沖引航系統(tǒng)中單脈沖天線是收發(fā)頻率為35GHz的窄帶單脈沖天線。
[0013]其中，偽衛(wèi)星場的時鐘源采用具備鎖相輸出的恒溫晶體振蕩器。因為偽衛(wèi)星場需要高精度的時鐘源來保障其定位精度，設(shè)計時需要使用高精度頻率源作為系統(tǒng)的基準(zhǔn)時鐘。為了時鐘的高穩(wěn)定度，本實用新型的技術(shù)方案中采用恒溫晶體振蕩器(OCXO)鎖相輸出，OCXO的頻率穩(wěn)定度高，可采用倍頻和分頻實現(xiàn)不同的頻率，從而保障時鐘源的精度，進而提尚偽衛(wèi)星場的定位精度。
[0014]其中，偽衛(wèi)星場的衛(wèi)星基站采用2GHz的偽衛(wèi)星信號發(fā)射天線。
[0015]本實用新型的有益效果在于:(I)無人機的著陸/艦提供不依賴于導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)引信號，可在天基導(dǎo)航衛(wèi)星被摧毀或信號被干擾的情況下，實現(xiàn)無人機的自主著陸/艦；
(2)在無人機回收導(dǎo)引階段，分階段分別采用單脈沖引航系統(tǒng)和偽衛(wèi)星場對無人機進行導(dǎo)引，信號精度高，抗干擾能力強；(3)基于偽衛(wèi)星場的導(dǎo)引系統(tǒng)不需發(fā)射，成本低，而且與現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的兼容性好；(4)可同時導(dǎo)引多架無人機先后著陸/艦，減少著陸/艦的等待時間。
【附圖說明】
[0016]圖1基于單脈沖引航系統(tǒng)和偽衛(wèi)星場的無人機回收系統(tǒng)組成和連接關(guān)系示意圖；
[0017]圖2基于單脈沖引航系統(tǒng)和偽衛(wèi)星場的無人機回收系統(tǒng)發(fā)射導(dǎo)引信號示意圖；
[0018]圖3基于單脈沖引航系統(tǒng)和偽衛(wèi)星場的無人機回收系統(tǒng)導(dǎo)引過程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了更好地說明本實用新型涉及的無人機回收系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖1至附圖3具體介紹一下本實用新型的具體實施方案。
[0020]基于單脈沖引航系統(tǒng)和偽衛(wèi)星場的無人機回收系統(tǒng)，由單脈沖引航系統(tǒng)1、偽衛(wèi)星場2、機載系統(tǒng)3和系統(tǒng)交互控制單元4組成，如附圖1所示。
[0021]單脈沖引航系統(tǒng)I包括伺服控制系統(tǒng)和單脈沖天線；單脈沖引航系統(tǒng)I具體為單通道單脈沖引航系統(tǒng)；單脈沖引航系統(tǒng)中伺服控制系統(tǒng)的方向調(diào)節(jié)范圍為0°至360°，俯仰調(diào)節(jié)范圍為90°，而單脈沖天線采用窄波束定向天線，天線的收發(fā)頻率為35GHz。
[0022]偽衛(wèi)星場2包括一個時鐘源和四個偽衛(wèi)星基站(當(dāng)偽衛(wèi)星基站的數(shù)量超過四個時，可提高系統(tǒng)的冗余度，并進一步提高偽衛(wèi)星信號的精度)，時鐘源向各偽衛(wèi)星基站同步提供時間，偽衛(wèi)星場的時鐘源具體采用具備鎖相輸出的恒溫晶體振蕩器，偽衛(wèi)星場的四個衛(wèi)星基站均采用2GHz的偽衛(wèi)星信號發(fā)射天線。四個偽衛(wèi)星基站，分別布置于陸基跑道周邊或者無人機的載艦甲板上，偽衛(wèi)星基站的布局應(yīng)選取使幾何精度因子較小的偽衛(wèi)星空間布局。
[0023]機載系統(tǒng)3位于無人機上，具體包括一個與單脈沖引航系統(tǒng)I進行雙向通信的全向天線，一個僅用于接收偽衛(wèi)星基站信號的全向天線，一個與系統(tǒng)交互控制單元4進行數(shù)據(jù)鏈通信的天線，以及信號處理機；
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