一种用于空中方向图测量的场强测量数据误差消除与分析方法技术

本发明专利技术公开了一种用于空中方向图测量的场强测量数据误差消除与分析方法。本方法通过对测量数据的GPS数据分析、场强数据分析、场强数据筛选、测量数据误差分析等步骤，实现对大型天线的空中方向图的有效测量支撑。

Error elimination and analysis method of field strength measurement data for aerial pattern measurement

The invention discloses a method for eliminating and analyzing the error of field strength measurement data for aerial pattern measurement. By means of GPS data analysis, field strength data analysis, field strength data screening and error analysis of measurement data, the method can effectively measure the aerial pattern of large antenna.

【技术实现步骤摘要】
一种用于空中方向图测量的场强测量数据误差消除与分析方法
本专利技术涉及一种用于大型天线空中方向图测量的场强测量数据误差消除与分析方法。
技术介绍
对于雷达、远程通信这类大型天线来说，天线的实际工作效能检测往往只是在出厂前进行过相关的微波暗室缩比模型测量或初次部署时的威力试验，从而无法应对下列几种情况：一是由于天线架设和装配只能在现场进行，天线方向图可能受到安装场所和外界环境的严重影响，必须测试现场方向图，从而验证实际方向图与周围环境的相互作用是否与设计预期相一致，并根据外部环境的影响进行相应的校准和调整；二是验证装备连续使用后实际效能发生的变化，大部分大型天线其包含的组件数目众多，辐射特性与电子线路的特性有很大关系，经过一定的使用年限后，各任务电子系统的效能也将会相应地发生减弱，有的部件减弱的比例甚至比较明显。因此，必须采取相应措施来保证装备可靠工作，首先要有检查和确定故障组件及分系统的能力，然而完好的部件和分系统并不能保证整个系统正确工作。所以针对大型天线，在传统的故障部件诊断方式的基础上还需要能够使用一种行之有效的快速测量手段，对其空间场强辐射数据展开测量及分析以对整个系统的实际工作效能进行评估。对于小型化、低功率的装备来说，可以通过测量仪器或者地面测量手段进行有效地测量和评估。而对于大型战略预警雷达这样的战略预警体系骨干设备来说，如果采用地面测量站的方式，由于位置固定、测量天线高度固定，监测范围有限，不能完整反映空间辐射情况的整体分布情况。而如果能在空中对天线进行分布测量，则使辐射源到测量接收机的传播方向上遮挡大大减小，电波受到干扰少、失真小，受多径传播影响小，并且空中测量平台可灵活移动，测量效率高，能够有效实现对整个空间范围内的辐射效能测量。在此基础上，还能够通过功能扩展实现对目标发射信号的模拟从而验证被测装备的实际探测能力。而在测量过程中，由于外部环境的影响和空中平台飞行过程的波动，测量数据会存在误差，如测量系统本身的误差、空中平台误差、被测系统误差、外部环境误差等，这些误差将会影响对测量值的分析，导致测量出现的结果不正确，从而影响方向图的绘制。因此，本专利技术将立足于空中测量的方式，通过GPS数据分析、场强数据分析、场强数据筛选、测量数据分析与误差消除等过程，提供对空中测量数据的有效分析和误差消除。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于大型天线空中方向图测量的场强测量数据误差消除与分析方法，以达到消除测量数据误差、实施有效分析、为绘制空间方向图提供有效支撑的目的。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：1、一种用于空中方向图测量的场强测量数据误差消除与分析方法，其特征在于：包括GPS数据分析、场强数据分析、场强数据筛选、测量数据误差分析等步骤，综合运用数据筛选、一致化分析、测量误差统计分析等手段，实现对大型天线的空中方向图的有效测量数据分析与误差消除。所述GPS数据分析部分包含经度统计、纬度统计、高度统计、数据分析和精度计算过程，通过以上过程完成对差分GPS设备采集得到的位置信息进行分析，获得有效数据配合场强处理数据的分析与应用。其中经度统计模块完成对位置信息测量值的经度值的统计分析，纬度统计模块完成对位置信息测量值的纬度值的统计分析，高度统计模块完成对位置信息测量值的高度值的统计分析，数据分析和精度计算模块完成对测量值的计算比较及精度分析，确保连续采样点的位置信息测量值保持系统所需的精度，使测量结果真实可信。所述场强数据分析部分包含协议解析、数据校验、数值分析、趋势分析、野点剔除过程，通过以上过程完成对高精度场强测量设备及测量天线采集得到的场强信息进行分析，获得有效的场强信息。其中协议解析模块按照场强数据的通讯协议完成数据的采集和协议生成，数据校验模块完成对传输数据的正确性校验，数值分析模块完成对场强测量值的统计、分析，数据补偿和数据拟合模块在数据分析的基础上完成奇异点剔除和轨迹匹配分析。所述场强数据筛选包含轨迹匹配、分段筛选、数据合并、数据补偿、数据拟合过程，通过以上过程综合测量点位置信息和场强信息，匹配两者间的对应关系，并对因为空中平台等原因造成的测量点漂移进行补偿和拟合，同时根据实际测量条件选择有效地测量点，调整最优化的测量轨迹。其中轨迹匹配模块结合位置信息测量值进行匹配分析、分段筛选模块对测量点数据进行分段选择分析、数据合并模块对场强测量值与位置测量值进行按需合并、数据补偿模块对由于空中平台运动过程中偏离设定轨迹部分进行数据补偿、数据拟合模块对测量数据进行拟合进行误差分析。所述测量数据误差分析包含归一化分析、一致化分析、固定误差剔除、极值点分析、实测环境分析过程，通过以上过程对测量中存在的误差进行分类处理和误差转移，结合实测条件与外部环境，通过多次测量的一致性比较和测量数据的归一化分析，区分环境误差、测量设备固有误差、空中平台误差、被测系统与标准值之间的偏差等误差种类，获得最优化的测量结果。其中归一化分析模块对不同测量值进行归一化处理以便于误差分析、一致化分析模块对同等条件下的多次测量值进行一致化分析以进行误差的转移、固定误差剔除通过归一化分析和一致化分析完成对固定误差的确定和剔除、极值点分析寻找测量值中的极值点以与理论值进行比较分析确定测量误差、实测环境分析结合外部环境和测量数据的比较给出外部环境造成的误差影响。一种用于空中方向图测量的场强测量数据误差消除与分析方法，包括以下步骤：步骤一：借助高精度差分GPS、高精度场强测量设备及无人机等空中平台完成场强数据及位置信息的采集；步骤二：通过GPS数据分析部分完成对差分GPS设备采集得到的位置信息进行分析，获得有效数据配合场强处理数据的分析与应用；步骤三：通过场强数据分析部分完成对高精度场强测量设备及测量天线采集得到的场强信息进行分析，获得有效的场强信息；步骤四：通过场强数据筛选部分综合测量点位置信息和场强信息，匹配两者间的对应关系，并对因为空中平台等原因造成的测量点漂移进行补偿和拟合，同时根据实际测量条件选择有效地测量点，调整最优化的测量轨迹；步骤五：通过测量数据误差分析部分对测量中存在的误差进行分类处理和误差转移，结合实测条件与外部环境，通过多次测量的一致性比较和测量数据的归一化分析，区分环境误差、测量设备固有误差、空中平台误差、被测系统与标准值之间的偏差等误差种类，获得最优化的测量结果。通过上述技术方案，本专利技术提供的一种用于空中方向图测量的场强测量数据误差消除与分析方法能够实现对测量数据的有效分析与误差消除，为面向大型天线的方向图测量提供支撑。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例所公开的一种用于空中方向图测量的场强测量数据误差消除与分析方法的结构框图示意图；图2为GPS数据分析界面示意图；图3为场强数据分析界面示意图；图4为场强测量数据误差分析示意图1；图5为场强测量数据误差分析示意图2；图6为场强测量数据误差分析示意图3；图7为一种用于空中方向图测量的场强测量数据误差消除与分析方法的工作流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。根据图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于空中方向图测量的场强测量数据误差消除与分析方法，其特征在于：包括GPS数据分析、场强数据分析、场强数据筛选、测量数据误差分析等步骤，综合运用数据筛选、一致化分析、测量误差统计分析等手段，实现对大型天线的空中方向图的有效测量数据分析与误差消除。所述GPS数据分析部分包含经度统计、纬度统计、高度统计、数据分析和精度计算过程，通过以上过程完成对差分GPS设备采集得到的位置信息进行分析，获得有效数据配合场强处理数据的分析与应用。所述场强数据分析部分包含协议解析、数据校验、数值分析、趋势分析、野点剔除过程，通过以上过程完成对高精度场强测量设备及测量天线采集得到的场强信息进行分析，获得有效的场强信息。所述场强数据筛选包含轨迹匹配、分段筛选、数据合并、数据补偿、数据拟合过程，通过以上过程综合测量点位置信息和场强信息，匹配两者间的对应关系，并对因为空中平台等原因造成的测量点漂移进行补偿和拟合，同时根据实际测量条件选择有效地测量点，调整最优化的测量轨迹。所述测量数据误差分析包含归一化分析、一致化分析、固定误差剔除、极值点分析、实测环境分析过程，通过以上过程对测量中存在的误差进行分类处理和误差转移，结合实测条件与外部环境，通过多次测量的一致性比较和测量数据的归一化分析，区分环境误差、测量设备固有误差、空中平台误差、被测系统与标准值之间的偏差等误差种类，获得最优化的测量结果。...

【技术特征摘要】
1.一种用于空中方向图测量的场强测量数据误差消除与分析方法，其特征在于：包括GPS数据分析、场强数据分析、场强数据筛选、测量数据误差分析等步骤，综合运用数据筛选、一致化分析、测量误差统计分析等手段，实现对大型天线的空中方向图的有效测量数据分析与误差消除。所述GPS数据分析部分包含经度统计、纬度统计、高度统计、数据分析和精度计算过程，通过以上过程完成对差分GPS设备采集得到的位置信息进行分析，获得有效数据配合场强处理数据的分析与应用。所述场强数据分析部分包含协议解析、数据校验、数值分析、趋势分析、野点剔除过程，通过以上过程完成对高精度场强测量设备及测量天线采集得到的场强信息进行分析，获得有效的场强信息。所述场强数据筛选包含轨迹匹配、分段筛选、数据合并、数据补偿、数据拟合过程，通过以上过程综合测量点位置信息和场强信息，匹配两者间的对应关系，并对因为空中平台等原因造成的测量点漂移进行补偿和拟合，同时根据实际测量条件选择有效地测量点，调整最优化的测量轨迹。所述测量数据误差分析包含归一化分析、一致化分析、固定误差剔除、极值点分析、实测环境分析过程，通过以上过程对测量中存在的误差进行分类处理和误差转移，结合实测条件与外部环境，通过多次测量的一致性比较和测量数据的归一化分析，区分环境误差、测量设备固有误差、空中平台误差、被测系统与标准值之间的偏差等误差种类，获得最优化的测量结果。2.根据权利要求1所述的用于大型天线空中方向图测量的无人机载场强测量方法，其特征在于：包含GPS数据分析部分，其中经度统计模块完成对位置信息测量值的经度值的统计分析，纬度统计模块完成对位置信息测量值的纬度值的统计分析，高度统计模块完成对位置信息测量值的高度值的统计分析，数据分析和精度计算模块完成对测量值的计算比较及精度分析，确保连续采样点的位置信息测量值保持系统所需的精度，使测量结果真实可信。3.根据权利要求1所述的用于大型天线空中方向图测量的无人机载场强测量方法，其特征在于：包含场强数据分析部分，其中协议解析模块按照场强数据的通讯协议完成数据的采集和协议生成，数据校验模块完成对传输数据的正确性...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉，王俊，任磊，邓钰，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军预警学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42