微波合成器在飞机跟踪应用中发挥作用

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激光探测与测距(LADAR)系统的研究已取得了重大的进展，激光探测与测距也称为光探测与测距(LIDAR)。这些研究成果广泛应用于目标图像和跟踪。LADAR在图像分辨率方面比传统的RFRADAR具有重大的优势，因为使用的电磁频谱的波长要短得多（特别是在紫外线、可见光或近红外情况下）。因为图像分辨率取决于使用的电磁辐射的波长，较短波长提供目标的不同表面的更大分辨率。这些较短波长范围大约从10微米到UV(ca.250nm)。
麻省理工学院(MIT)林肯实验室开发了一种系统，该系统采用了基于多普勒的LADAR系统。用于准确跟踪移动的飞机。该系统采用卡尔曼滤波目标跟踪器，用于准确评估飞机的位置和速度。卡尔曼滤波器是一组预算过程状态的数学等式。从而，卡尔曼滤波器可以用于确定飞机的位置和速度。
LADAR系统需要两个40GHz的微波合成器。一个合成器用于通过向接收器传输变化的频率信号来模拟对象多普勒位移。另一个合成器用于跟踪目标的多普勒模拟频率变化。除了宽频生成需求之外，合成器必须可以快速响应多普勒跟踪卡尔曼滤波器在LADAR系统中心检测到的变化。最快时合成器必须能够以每秒500MHz的最大速率进行频率扫描，单个频率变化发生速度高达2ms。
Gigatronics Model 2400B系列微波合成器提供宽带频率合成和满足这些需要所需的快速频率切换。2400B系列提供列表模式的频率切换速度高达160μs。在该模式下，2400B也进行预编程将频率跳至预定义的频率点。
很明显，160μs可以提供极佳的频率切换时间。但是对列表进行重新编程需要花费时间，无法快速响应多普勒跟踪卡尔曼滤波器检测到的变化。合成器必须在接收远程受控指令的几微秒内响应单个频率变化指令。传统的基于ASCII的通用仪器总线(GPIB)处理会占用20ms。列表模式和传统的GPIB通信禁止这样的应用。要满足2ms的频率切换要求，2400B系列合成器依赖于Automation Xpress软件。
此软件包括动态链接库格式(DLL)的应用程序界面(API)。API是一组用于建立软件应用程序的例程、协议和工具。使用API，编辑人员可以利用2400B的快速频率切换体系结构独立地指令频率变化。Automation Xpress通过将仪器状态处理负担转移到PC上，大大地减小了2400B的处理器负担。生成频率的仪器状态计算执行之后，切换频率需要的主要时间是数据从控制器转移到2400B所需要的时间。

Automation Xpress的切换时间规格是1.0ms，包含调制解调器处理器和内存的配置（如图示）。使用GPIB EndorIdentify信号作为到Lock/Level信号的切换时间测定的起始点时，典型的频率切换时间（除去控制器处理器额外开销）大约是1ms。该信号指示频率变化已经完成。
必须设法满足操作系统要求以便提供Automation Xpress的快速切换。在MIT开发的LADAR系统使用Linux Fedora Core4操作系统。相反，Automation Xpress设计用于Windows2000和XP操作系统。所以，Gigatronics工程师必须将Automation Xpress API转换至基于Linux的函数共享库。
2400B系列合成器已经成功集成到在MIT设计的多普勒跟踪卡尔曼滤波器LADAR系统中。该系统目前正在接受测试。
作者：Ken Positeri，Gigatronics公司