戰(zhàn)術(shù)雙基地雷達(dá)的時間、頻率同步方法

宋思盛　張興　姜洋　李國卿

【摘 要】提出一種戰(zhàn)術(shù)雙基地雷達(dá)的時間、頻率同步方法，采用超級原子鐘作為收、發(fā)兩站時間同步的時鐘基準(zhǔn)，并同時實(shí)現(xiàn)收、發(fā)站的間接頻率同步，兩站間不需設(shè)置光纖和微波傳輸鏈路，自主守時不受導(dǎo)航衛(wèi)星的限制，具有架設(shè)撤收時間短、工作穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】雙基地雷達(dá);時間同步;頻率同步

中圖分類號： V443.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）19-0096-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.044

0 引言

雙基地雷達(dá)[1]收、發(fā)分置，基線距離從數(shù)千米到幾十千米不等，工作時為了測量目標(biāo)距離以及收、發(fā)站協(xié)調(diào)一致工作，收、發(fā)站必須保持時間同步，為了能接收和放大回波信號，收、發(fā)站間必須工作在相同的頻率，時間和頻率同步是雙基地雷達(dá)“三同”關(guān)鍵技術(shù)的核心。

采用光纖有線鏈路傳輸時間、頻率同步信號的方法具有穩(wěn)定性好、精度高等特點(diǎn)，但野戰(zhàn)光纜架設(shè)撤收時間長，人員需求量大，不能滿足雷達(dá)機(jī)動部署配置的要求。采用微波信號直接無線傳遞頻率和時間基準(zhǔn)信號的方法，雖然具有較好的機(jī)動性，但同步的穩(wěn)定性和精度易受地形等環(huán)境因素的影響。利用GPS導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行雙基地雷達(dá)時間和頻率同步的方法比較成熟，但由于GPS在戰(zhàn)時應(yīng)用可能會受到限制，該方法在軍用雷達(dá)中應(yīng)用不可取。彭芳等人[2]提出我國自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行授時，避免了戰(zhàn)時應(yīng)用GPS同步方法可能受到的限制，但是該方法需要連續(xù)使用導(dǎo)航衛(wèi)星的信號，在戰(zhàn)時北斗衛(wèi)星受到干擾的情況下導(dǎo)致雷達(dá)時頻同步出現(xiàn)問題而無法使用。

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本文提出一種戰(zhàn)術(shù)雙基地雷達(dá)的時間、頻率同步方法，采用具有長穩(wěn)、低相噪和低雜散等優(yōu)點(diǎn)的超級原子鐘作為收、發(fā)兩站時間同步的時鐘基準(zhǔn)，并同時實(shí)現(xiàn)收、發(fā)站的間接頻率同步，兩站間不需設(shè)置光纖和微波傳輸鏈路，自主守時不受導(dǎo)航衛(wèi)星的限制，具有架設(shè)撤收時間短、機(jī)動性好、工作穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

1 戰(zhàn)術(shù)雙基地雷達(dá)時間、頻率同步方法

圖1為一種戰(zhàn)術(shù)雙基地雷達(dá)時間、頻率同步方法的組成框圖。雙基地雷達(dá)由接收站和發(fā)射站兩部分組成，接收站作為主控制站，其主要時頻同步設(shè)備包括無線通信設(shè)備、導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)、接收站控制計(jì)算機(jī)、超級原子鐘、接收站系統(tǒng)定時電路、接收站頻率源組成;發(fā)射站的主要組成設(shè)備包括無線通信設(shè)備、導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)、發(fā)射站控制計(jì)算機(jī)、發(fā)射站超級原子鐘、發(fā)射站系統(tǒng)定時電路、發(fā)射站頻率源組成。收、發(fā)站的無線通信設(shè)備和用于收、發(fā)站間的同步通信，完成接收站到發(fā)射站的控制指令下達(dá)和發(fā)射站到接收站的狀態(tài)上報(bào);收、發(fā)站導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)和完成收、發(fā)站的差分定位和授時;收、發(fā)站的控制計(jì)算機(jī)和分別完成接收站和發(fā)射站主要設(shè)備的控制功能，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)收、發(fā)站的協(xié)調(diào)一致工作;收、發(fā)站的超級原子鐘和主要完成100MHz頻率基準(zhǔn)信號產(chǎn)生和秒脈沖輸出功能;收、發(fā)站的系統(tǒng)定時電路和依據(jù)控制計(jì)算機(jī)的命令，完成系統(tǒng)工作時序的產(chǎn)生、時間同步誤差統(tǒng)計(jì)和時間同步等功能;收、發(fā)站的頻率源和根據(jù)超級原子鐘提供的頻率基準(zhǔn)產(chǎn)生雙基地雷達(dá)工作所需的本振信號和射頻激勵信號。

2 時間、頻率同步實(shí)現(xiàn)流程

戰(zhàn)術(shù)雙基地雷達(dá)實(shí)現(xiàn)時間、頻率同步的主要流程如下：

步驟1： 接收站和發(fā)射站的超級原子鐘、系統(tǒng)定時電路由車載蓄電瓶供電，連續(xù)不間斷的工作;收、發(fā)站超級原子鐘為系統(tǒng)定時電路提供具有長穩(wěn)特性的計(jì)時基準(zhǔn)時鐘，以實(shí)現(xiàn)兩站時序信號的長時間守時同步;為收、發(fā)站頻率源提供長穩(wěn)、低相噪、低雜散特性的頻率基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)兩站的間接頻率同步。

步驟2：收、發(fā)站分開部署前，操作手用同步電纜將接收站系統(tǒng)定時電路輸出的對時同步脈沖傳送給發(fā)射站的系統(tǒng)定時電路，在發(fā)射站控制面板上按下同步按鈕后，發(fā)射站系統(tǒng)定時板選通接收站輸入的同步脈沖，發(fā)射站時序產(chǎn)生電路以該同步脈沖復(fù)位清零計(jì)數(shù)電路，重新產(chǎn)生發(fā)射站工作所需要的各種時序控制信號，完成收、發(fā)站的“對時同步”。

步驟3：雙基地雷達(dá)收、發(fā)站到達(dá)各自陣地架設(shè)完成后，各分系統(tǒng)加電工作，無線通信設(shè)備聯(lián)機(jī)建立兩站間的實(shí)時通信。

步驟4：接收站控制計(jì)算機(jī)控制收、發(fā)站設(shè)備完成兩站間的時間同步誤差實(shí)時統(tǒng)計(jì)，具體過程為：收、發(fā)站的系統(tǒng)定時板和分別以各站導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)輸出的秒脈沖信號為觸發(fā)，完成從秒脈沖上升沿到后續(xù)第一個波駐同步脈沖上升沿之間時延的測量，并上報(bào)各站的控制計(jì)算機(jī);接收站控制計(jì)算機(jī)將接收到的發(fā)射站時延值與接收站時延值相減獲得兩站間的同步時差，剔除異常值后對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，獲得時間同步誤差的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

步驟5：接收站控制計(jì)算機(jī)根據(jù)步驟4獲得的兩站時間同步誤差的統(tǒng)計(jì)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行判斷，若統(tǒng)計(jì)平均值超過預(yù)設(shè)的限定的閾值，且標(biāo)準(zhǔn)差在規(guī)定的范圍之內(nèi)，表明兩站間同步誤差超限并且當(dāng)前導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)輸出的秒脈沖信號穩(wěn)定可靠，可以轉(zhuǎn)入步驟6進(jìn)行時間再同步的處理。

步驟6：由接收站控制計(jì)算機(jī)在響應(yīng)秒脈沖中斷后發(fā)起“導(dǎo)航衛(wèi)星授時”同步，將同步命令經(jīng)由收、發(fā)站無線通信設(shè)備傳送給發(fā)站控制計(jì)算機(jī)，約定在下一個秒脈沖到來時共同復(fù)位收、發(fā)兩站的時序產(chǎn)生電路，收、發(fā)站時序產(chǎn)生電路產(chǎn)生下一個秒脈沖的選通脈沖，以防止干擾信號的影響;在選通脈沖有效期間，收、發(fā)站系統(tǒng)定時電路分別以收、發(fā)站導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)提供的秒脈沖復(fù)位收、發(fā)站系統(tǒng)定時電路，完成同步波駐脈沖的再次對齊，雷達(dá)重新進(jìn)入守時同步的狀態(tài)，直至工作結(jié)束或者下一次時間再同步。

3 結(jié)論

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本文針對戰(zhàn)術(shù)雙基地雷達(dá)機(jī)動作戰(zhàn)配置部署的要求，為避免現(xiàn)有光纖和北斗技術(shù)的不足，提出一種適用于戰(zhàn)術(shù)雙基地雷達(dá)的時間、頻率同步方法，具有架設(shè)撤收時間短、機(jī)動性好、工作穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn);該方法結(jié)合雙基地雷達(dá)工程實(shí)踐，工程實(shí)用性強(qiáng)，靶場試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性，在雙基地體制雷達(dá)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊振起，張永順，駱永軍.雙（多）基地雷達(dá)系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1998

[2]彭芳.一種基于北斗衛(wèi)星的雙基地雷達(dá)時間和頻率同步方法[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2007，第1期：18-20.