基于分层共形曲面的有源相控阵雷达安装位置测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分层共形曲面的有源相控阵雷达安装位置测量方法。根据有源相控阵雷达的机械结构将雷达整体分为基础支撑、阵面拼接框架和离散阵元三个部分并测量建立对应曲面；采样基础支撑与阵面拼接框架之间偏差，将偏差叠加到阵面拼接框架曲面并拟合，再关联叠加获得偏差传递之后的阵面拼接框架曲面；通过将离散阵元曲面中的阵元投影，获得阵元投影到阵面拼接框架曲面中的对应点，叠加到离散阵元曲面。本发明专利技术方法能精确估计含形状尺寸偏差的雷达电性能，同时可分别计算三部分形状尺寸偏差对雷达电性能的影响，准确获取了相控阵雷达阵面三部分机构的安装位置及精度。

【技术实现步骤摘要】
基于分层共形曲面的有源相控阵雷达安装位置测量方法
本专利技术涉及了一种雷达测量方法，尤其是涉及了一种基于分层共形曲面的有源相控阵雷达安装位置测量方法。
技术介绍
有源相控阵雷达的制造精度和装配误差是影响雷达电性能的关键因素之一，基础支撑零部件形状尺寸偏差、子阵拼接偏差以及阵列单元的位姿偏差都会严重降低雷达的增益、指向性等电性能指标，并抬高雷达的副瓣电平。目前国内外学者针对相控阵雷达形状尺寸偏差的测量与评价问题开展了一系列研究，例如Salas-Natera于2012年在《IEEETransactionsonAerospaceandElectronicSystems》(48(3):1903-1913)上发表的论文“Analyticalevaluationofuncertaintyonactiveantennaarrays”采用不确定性方法估计了相控阵雷达的零部件偏差，并计算了形状尺寸偏差对整体电性能的影响；ToreLindgren于2012年在《InternationalJournalofAntennasandPropagation》(20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分层共形曲面的有源相控阵雷达安装位置测量方法，包括步骤：/n(1)根据有源相控阵雷达的机械结构将雷达整体分为三个部分，底层为基础支撑部分，中层为阵面拼接框架部分，上层为离散阵元部分，然后分别对三部分进行测量并建立基础支撑部分、阵面拼接框架部分和离散阵元部分对应的基础支撑曲面、阵面拼接框架曲面和离散阵元曲面；/n(2)采样基础支撑部分与阵面拼接框架部分之间连接接触位置的形状尺寸偏差，将偏差叠加到阵面拼接框架曲面的整数维部分并进行双三次B样条拟合，然后再与阵面拼接框架曲面的分数维部分进行关联叠加，最终获得偏差传递之后的阵面拼接框架曲面；/n(3)通过将离散阵元曲面中的阵元投影到步骤(2...

【技术特征摘要】
1.一种基于分层共形曲面的有源相控阵雷达安装位置测量方法，包括步骤：
(1)根据有源相控阵雷达的机械结构将雷达整体分为三个部分，底层为基础支撑部分，中层为阵面拼接框架部分，上层为离散阵元部分，然后分别对三部分进行测量并建立基础支撑部分、阵面拼接框架部分和离散阵元部分对应的基础支撑曲面、阵面拼接框架曲面和离散阵元曲面；
(2)采样基础支撑部分与阵面拼接框架部分之间连接接触位置的形状尺寸偏差，将偏差叠加到阵面拼接框架曲面的整数维部分并进行双三次B样条拟合，然后再与阵面拼接框架曲面的分数维部分进行关联叠加，最终获得偏差传递之后的阵面拼接框架曲面；
(3)通过将离散阵元曲面中的阵元投影到步骤(2)获取的阵面拼接框架曲面，获得阵元投影到阵面拼接框架曲面中的对应点，计算对应点的法向偏差叠加到离散阵元曲面，作为测量到的有源相控阵雷达安装位置结果。


2.根据权利要求1所述的一种基于分层共形曲面的有源相控阵雷达安装位置测量方法，其特征在于：
所述步骤(1)具体为：
(1.1)建立基础支撑部分各零部件的理想安装位置的齐次矩阵作为理想基准曲面，齐次矩阵中每个元素代表了一个零部件的安装位置坐标，测量获取各零部件的形状尺寸偏差，利用小位移旋量方法构建各零部件的形状尺寸偏差的传递矩阵，最终利用传递矩阵计算出基础支撑部分的偏差累积位姿矩阵，将偏差累积位姿矩阵叠加到理想基准曲面上建立基础支撑曲面：
S1t＝Tg·S1
其中，S1和S1t分别为理想基准曲面和基础支撑曲面，Tg表示偏差累积位姿矩阵；
(1.2)基于小波分析提取各阵面拼接框架的表面形貌数据，并且对不同表面形貌进行辨识获得表面特征参数，利用表面特征参数构建分数维模型，用分数维模型模拟阵面拼接框架的波纹度的微观偏差，利用最小二乘法和双三次B样条曲面建立整数维模型模拟阵面拼接框架的宏观偏差，采用关联叠加法叠加分数维模型与整数维模型，作为基于混合维的阵面拼接框架曲面phd：
phd＝pid+Chd·hfd
其中，pid为整数维模型，hfd为分数维模型，Chd为关联叠加法中的关联系数；
(1.3)采用适应性采样方法对有源相控阵雷达的阵面进行采样测量，建立阵元的安装位置精度样本，并构建模型估计获得所有阵元的安装位置，然后以所有阵元的安装位置构建离散阵元曲面。


3.根据权利要求2所述的一种基于分层共形曲面的有源相控阵雷达安装位置测量方法，其特征在于：
所述步骤(1.3)具体为：
(1.3.1)基于阵列装配结构划分一级子阵：
有源相控阵雷达的阵面由多个子阵拼接而成，子阵是由多个阵元阵列构成，各子阵的安装位置及电参数各不相同，将各子阵作为一级子阵Ai，构成一级子阵集合：



其中，A是有源相控阵雷达的阵面，Ai是各一级子阵，m表示一级子阵；
(1.3.2)从全部一级子阵集合中选取关键特征子阵：
比较每两个一级子阵的电参数相似性，选取电参数相似性高于预设阈值的子阵中的任一个作为关键特征子阵，对关键特征子阵进行采样并后续处理，其余的一级子阵不进行采样，选取关键特征子...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振宇，撒国栋，裘辿，谭建荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33