基于无人机平台的测控数传设备的标校装置及标校方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于无人机平台的测控数传设备的标校装置及标校方法，标校装置，包括：无人机系统和标校辅助系统；所述无人机系统包括旋翼无人机、任务载荷、数据链单元和系泊单元；所述旋翼无人机用于搭载所述任务载荷，所述系泊单元与所述旋翼无人机可拆卸地连接；所述数据链单元用于对所述无人机进行控制和差分定位。通过采用无人机系统实现了对测控数传设备的无塔标校应用需求，进而实现了低成本、高适用性的标校，以保证测控数传设备的测量准确度和高精度的指向、捕获及跟踪。

【技术实现步骤摘要】
基于无人机平台的测控数传设备的标校装置及标校方法
本专利技术涉及无线电测控
，尤其涉及一种基于无人机平台的测控数传设备的标校装置及标校方法。
技术介绍
地面测控数传设备的标校是系统正常工作重要的一项内容，目的是减小或消除系统误差并使系统设备状态最佳。标校包括标定和校准两个过程，通过标定获得对各组系统误差的定量描述；而校准是通过设备状态调整或数据处理等措施减小或消除系统误差。在实际工程中，这两个过程往往是结合进行的，统称为标校。地面测控数传设备的标校主要包含角度标校、距离零值标校、相位标校等。传统的标校是在试验场区或地面站建设标校塔，提供大地测量坐标，配合测控设备进行标校。该方法的缺点是受地面设施的限制，有的场区不具备标校塔，而频段较高的系统比如X/Ka频段设备通过标校塔或标校杆的方法不容易实现远场条件从而难以完成设备标校。近年来，无塔标校技术得到了长足的发展，很多已经在工程中逐渐应用。其中，距离零值无塔标校目前工程上主要采用偏馈距离零值标校法，该方法技术成熟，使用方便，已广泛应用于航天测控系统；角度无塔标校目前工程上主要采用射电星法，但该方法局限性较大，受限于射电星相关频段流量限制，只适用于大口径天线测控设备的部分频段进行角度标校，而且由于要求射电星在整个天球相对均匀分布，因此标校时间较长。相位无塔标校目前看问题最为突出。为确保系统的自跟踪功能有效，需要保持和、差通道幅相一致性稳定。因环境温度、电源电压、更换部件、更换电缆等因素的变化，有可能会引起和、差通道幅相一致的变化。相位标校的目的在于，检查调整跟踪和、差通道的幅相状态正常，确保设备角跟踪性能。对于传统测控类型任务，目前工程上主要采用卫星法，任务中卫星进站后利用卫星下传信号进行快速校相即可，该方法简单可靠，已经广泛用于航天测控系统。但对于数传类型任务，卫星进站后一般数传不立即开机，待开机后即传输有用数据，原有快速校相方法对天线进行拉偏将造成有用数据丢失，这对数传类任务是不可接受的。目前来说没有太好的解决方法，只能考虑要求卫星定期提供专门圈次用于标校，但这种方法需要卫星高度配合成本大效率低，不是长期的解决办法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于无人机平台的测控数传设备的标校装置及标校方法，实现测控数传设备的无塔校标。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种基于无人机平台的测控数传设备的标校装置，包括：无人机系统和标校辅助系统；所述无人机系统包括旋翼无人机、任务载荷、数据链单元和系泊单元；所述旋翼无人机用于搭载所述任务载荷，所述系泊单元与所述旋翼无人机可拆卸地连接；所述数据链单元用于对所述无人机进行控制和差分定位。根据本专利技术的一个方面，所述数据链单元包括地面控制站和差分系统；所述地面控制站包括手持终端和天线；所述差分系统包括差分地面站和安装在所述旋翼无人机上的机载差分终端；所述地面控制站用于规划任务航线，以及实时向所述旋翼无人机发送操控指令，接收并显示所述旋翼无人机下发的参数，所述参数包含位置速度等运动参数，同时有GNSS卫星导航系统授时时戳，用于和标校系统对齐；所述差分地面站通过无线通信链路将差分修正信息发送至所述机载差分终端，机载差分终端完成厘米级三维位置速度测量。根据本专利技术的一个方面，所述系泊单元包括发电机、地面电源、系留电缆、系统绞盘；所述地面电源与所述发电机相连接，所述系留电缆分别与所述地面电源和所述旋翼无人机相连接，系统绞盘用于收放所述系留电缆；所述地面电源将所述发电机输出的交流电变换为直流电。根据本专利技术的一个方面，所述任务载荷包括用于距离零值标校的校零变频器、用于相位标校和测控数传设备的指标测试的信号源、用于角度标校和相位标校的信标机和机载天线；所述校零变频器和所述机载天线安装在所述旋翼无人机上；所述信号源位于地面上，且所述信号源采用光纤与所述旋翼无人机可拆卸地连接；所述信标机可选择地设置在所述旋翼无人机或地面上；所述光纤可缠绕在所述系统绞盘上与所述系留电缆同步收放。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种距离零值标校方法，包括：S01.测控数传设备加电开机自检，建立标校状态；S02.所述标校装置建立标校状态，其中，包括：按照预设距离，将所述标校装置相对所述测控数传设备部署至相应的位置；所述系泊单元对所述旋翼无人机供电，且所述旋翼无人机垂直起飞至预设高度进行悬停；所述数据链单元中的差分系统工作，获得所述旋翼无人机的定位信息后通过所述旋翼无人机的无线通信链路传回地面控制站；S03.根据所述定位信息引导所述测控数传设备指向所述旋翼无人机，所述测控数传设备发送上行信号，并接收下行信号，并基于所述上行信号和所述下行信号完成距离零值标校。根据本专利技术的一个方面，步骤S03中，基于所述上行信号和所述下行信号完成距离零值标校的步骤中，由测控数传设备的多功能数字基带测得所述旋翼无人机与所述测控数传设备之间的距离值，基于所述距离值完成距离零值标定。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种角度标校方法，包括：S11.测控数传设备加电开机自检，建立标校状态。S12.所述标校装置建立标校状态，其中，所述旋翼无人机与所述系泊单元断开连接，包括：所述任务载荷中的信标机安装在所述旋翼无人机上；按照预设距离，将所述标校装置相对所述测控数传设备部署至相应的位置；所述旋翼无人机垂直起飞至预定高度进行悬停，所述信标机开机；所述数据链单元中的差分系统工作，获得所述旋翼无人机的定位信息后通过所述旋翼无人机的无线通信链路传回地面控制站；S13.根据所述定位信息引导所述测控数传设备指向所述旋翼无人机，所述测控数传设备接收所述信标机的下行信标信号，完成自跟踪；S14.所述旋翼无人机断开系泊单元后可依靠自身电池按照规划的轨迹进行飞行，其中，所述轨迹中的飞行航迹点满足所述旋翼无人机相对所述测控数传设备在天线工作范围内均匀覆盖；S15.在所述旋翼无人机飞行中，以预设时间间隔记录所述测控数传设备天线轴角编码输出的方位俯仰角度，以及记录由所述旋翼无人机定位数据和所述测控数传设备大地测量坐标推算出的理论方位俯仰角度，并基于所述方位俯仰角度和所述理论方位俯仰角度完成角度标校。根据本专利技术的一个方面，步骤S15中，基于所述方位俯仰角度和所述理论方位俯仰角度完成角度标校的步骤中，包括：S151.基于所述方位俯仰角度和所述理论方位俯仰角度获取所有所述飞行航迹点的方位误差值和俯仰误差值；S152.将所述方位误差值和所述俯仰误差值输入角误差修正模型，完成角度标校。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种相位标校方法，包括：S21.测控数传设备加电开机自检，建立标校状态；S22.所述标校装置建立标校状态，其中，包括：所述任务载荷中的信标机安装在所述旋翼无人机上；按照预设距离，将所述标校装置相对所述测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机平台的测控数传设备的标校装置，其特征在于，包括：无人机系统和标校辅助系统；/n所述无人机系统包括旋翼无人机、任务载荷、数据链单元和系泊单元；/n所述旋翼无人机用于搭载所述任务载荷，所述系泊单元与所述旋翼无人机可拆卸地连接；/n所述数据链单元用于对所述无人机进行控制和差分定位。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机平台的测控数传设备的标校装置，其特征在于，包括：无人机系统和标校辅助系统；
所述无人机系统包括旋翼无人机、任务载荷、数据链单元和系泊单元；
所述旋翼无人机用于搭载所述任务载荷，所述系泊单元与所述旋翼无人机可拆卸地连接；
所述数据链单元用于对所述无人机进行控制和差分定位。


2.根据权利要求1所述的标校装置，其特征在于，所述数据链单元包括地面控制站和差分系统；
所述地面控制站包括手持终端和天线；
所述差分系统包括差分地面站和安装在所述旋翼无人机上的机载差分终端；
所述地面控制站用于规划任务航线，以及实时向所述旋翼无人机发送操控指令，接收并显示所述旋翼无人机下发的参数；
所述差分地面站通过无线通信链路将差分修正信息发送至所述机载差分终端，机载差分终端完成厘米级三维位置速度测量。


3.根据权利要求2所述的标校装置，其特征在于，所述系泊单元包括发电机、地面电源、系留电缆、系统绞盘；
所述地面电源与所述发电机相连接，所述系留电缆分别与所述地面电源和所述旋翼无人机相连接，系统绞盘用于收放所述系留电缆；
所述地面电源将所述发电机输出的交流电变换为直流电。


4.根据权利要求1至3任一项所述的标校装置，其特征在于，所述任务载荷包括用于距离零值标校的校零变频器、用于相位标校和测控数传设备的指标测试的信号源、用于角度标校和相位标校的信标机和机载天线；
所述校零变频器和所述机载天线安装在所述旋翼无人机上；
所述信号源位于地面上，且所述信号源采用光纤与所述旋翼无人机可拆卸地连接；
所述信标机可选择地设置在所述旋翼无人机或地面上；
所述光纤可缠绕在所述系统绞盘上与所述系留电缆同步收放。


5.一种采用权利要求1至5任一项所述的标校装置的距离零值标校方法，包括：
S01.测控数传设备加电开机自检，建立标校状态；
S02.所述标校装置建立标校状态，其中，包括：
按照预设距离，将所述标校装置相对所述测控数传设备部署至相应的位置；
所述系泊单元对所述旋翼无人机供电，且所述旋翼无人机垂直起飞至预设高度进行悬停；
所述数据链单元中的差分系统工作，获得所述旋翼无人机的定位信息后通过所述旋翼无人机的无线通信链路传回地面控制站；
S03.根据所述定位信息引导所述测控数传设备指向所述旋翼无人机，所述测控数传设备发送上行信号，并接收下行信号，并基于所述上行信号和所述下行信号完成距离零值标校。


6.根据权利要求5所述的距离零值标校方法，其特征在于，步骤S03中，基于所述上行信号和所述下行信号完成距离零值标校的步骤中，由测控数传设备的多功能数字基带测得所述旋翼无人机与所述测控数传设备之间的距离值，基于所述距离值完成距离零值标定。


7.一种采用权利要求1至5任一项所述的标校装置的角度标校方法，包括：
S11.测控数传设备加电开机自检，建立标校状态。
S12.所述标校装置建立标校状态，其中，所述旋翼无人机与所述系泊单元断开连接，包括：
所述任务载荷中的信标机安装在所述旋翼无人机上；
按照预设距离，将所述标校装置相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张任天，黄英，周晖，王威，高昕，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：北京;11