高精度天线相位中心测量设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种高精度天线相位中心测量设备，用于对待测天线的相位中心进行测量，包括固定待测天线的运动平台以及设置在运动平台上的核心控制分析装置。运动平台带动待测天线做横向运动、纵向运动、竖向运动以及绕竖直轴旋转，包括：方框型刚性支架，设置在刚性支架上的X轴运动丝杆、Y轴运动丝杆和Z轴运动丝杆，夹持待测天线的样品架，与样品架电性连接的X轴运动电机、Y轴运动电机、Z轴运动丝杆以及舵向自由度电机；核心控制分析单元将接收到的运动参数发送给运动平台，并且对待测天线的位姿、幅度以及相位数据进行采集和分析。该设备精度高、操作智能化、干扰小，能较大减少测量过程中人为操作引入的误差。过程中人为操作引入的误差。过程中人为操作引入的误差。

【技术实现步骤摘要】
高精度天线相位中心测量设备


[0001]本技术涉及通讯仪器测量
，具体涉及高精度天线相位中心测量设备。

技术介绍

[0002]随着对导航定位设备的跟踪、定位精确度要求越来越高，必须以天线的相位中心为基准进行精确定位或测量。由于天线本身的物理特性，天线几何中心与相位中心不可能完全一致，两者在水平方向和高程方向均存在偏差，并且随着接收到的信号源的方位和高度的变化而变化。天线相位中心的变化，必将对测量结果带来影响，尤其是在高精度的定位测量中影响不可忽视。在实际的应用测量过程中，误差不可避免地存在着，只有尽可能地减小误差，才能满足高精度定位的条件。但是，既使设备制造得再精良，都无法彻底将误差的影响消除，那么找到误差源才是提高定位定轨精度和测量精度的关键所在。高精度全球卫星导航(Global NavigationSatellite System，GNSS)测量中，天线相位中心偏差(phase center offset， PCO)和天线相位中心变化(phase center variation，PCV)是一项重要的误差源，其对高程分量的影响最为显著。天线相位中心是指微波天线的信号传输或接收中心，理论上其设计应与天线的几何中心应(geometric center) 保持一致。但由于各种原因，如天线制造工艺、GNSS信号入射方向、卫星高度角等，天线相位中心与几何中心之间存在偏差。为解决相位天线中心与几何中心的不一致的问题，需对天线的相位中心进行校验。
[0003]天线相位中心标定的误差来源主要包含：天线安装误差、测量转台的转动误差、相位测量误差，目前天线标定主要有暗室标定和机器人标定两种方式，暗室标定是一种实验室标定方法，要求较高，且使用的是人工生成信号，与导航信号存在差异，可能导致系统性误差。机器人标定存在数据处理复杂，处理误差较大，需要考虑信号多路径问题且无法完全消除多路径的影响。所有目前已有的测量方法需要手动不断调整天线位置直到相位中心方向图对称为止，费时费力，操作复杂且校准误差大。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的技术缺陷，本申请旨在提出一种效率高、操作简便、误差小的天线相位中心测量设备。
[0005]本技术提出一种高精度天线相位中心测量设备，用于对待测天线的相位中心进行测量，其特征在于，所述高精度天线相位中心测量设备包括固定所述待测天线的运动平台以及设置在所述运动平台上的核心控制分析装置，其中，所述运动平台带动所述待测天线进行横向运动、纵向运动、竖向运动以及绕竖直轴进行旋转，并且所述运动平台包括：刚性支架，所述刚性支架为方框型；X轴运动丝杆，所述X轴运动丝杆横向设置于所述刚性支架上；Y轴运动丝杆，所述Y轴运动丝杆纵向设置于所述刚性支架上；Z轴运动丝杆，所述 Z轴运动丝杆竖向设置于所述刚性支架上；夹持待测天线的样品架，所述样品架设置在所述X轴运动丝杆、所述Y轴运动丝杆和所述Z轴运动丝杆相交位置；X轴运动电机，所述X轴运动电机
设置在所述刚性支架上并与所述样品架电性连接；Y轴运动电机，所述Y轴运动电机设置在所述刚性支架上并与所述样品架电性连接；Z轴运动电机，所述Z轴运动电机设置在所述刚性支架上并与所述样品架电性连接；以及舵向自由度电机，所述舵向自由度电机设置在所述刚性支架上并且以所述Z轴运动丝杆为旋转轴，并与所述样品架电性连接；所述核心控制分析单元将接收到的运动参数发送给所述运动平台并且对所述待测天线的位姿、幅度以及相位数据进行采集和分析。
[0006]可选地，所述刚性支架由铝型材构成并通过螺丝进行固定。
[0007]可选地，所述核心控制分析单元与所述X轴运动电机、所述Y轴运动电机、所述Z轴运动电机以及所述舵向自由度电机电性连接，所述核心控制分析单元通过无线局域网通讯接受外界输入的运动参数以及控制所述X轴运动电机、所述Y轴运动电机、所述Z轴运动电机以及所述舵向自由度电机进行运动。
[0008]可选地，所述X轴运动电机、所述Y轴运动电机、所述Z轴运动电机以及所述舵向自由度电机分别包括串口通信单元、嵌入式控制单元和驱动单元，其中，所述串口通信单元接收所述核心控制分析单元发出的串口指令并发送给所述嵌入式控制单元，以及所述嵌入式控制单元控制所述驱动单元的启停。
[0009]可选地，所述X轴运动电机、所述Y轴运动电机以及所述Z轴运动电机均为运动精度为0.02mm的步进电机。
[0010]可选地，所述舵向自由度电机为运动精度为2048cts的舵机。
[0011]可选地，所述运动平台的数量为多个，并且与多个运动平台相对应的多个待测天线组成天线阵列。
[0012]可选地，所述核心控制分析单元包括STM32F103系列单片机。
[0013]可选地，所述运动平台还包括设置在所述刚性支架下方的调平地脚。
[0014]本技术的高精度天线相位中心测量设备精度高、操作智能化、干扰小，能较大减少测量过程中人为操作引入的误差。
附图说明
[0015]附图示出了本申请的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本申请的原理，其中包括了这些附图以提出对本申请的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
[0016]图1为本申请的高精度天线相位中心测量设备的结构框图；
[0017]图2
‑
5为本申请的高精度天线相位中心测量设备的运动平台的不同角度的示意图；以及
[0018]图6为本申请的高精度天线相位中心测量设备的参数界面的示意图。
具体实施方式
[0019]本专利技术旨在针对高精度区域定位系统的特点，提出一种高精度天线相位中心测量设备，从专利技术原理上理解是使用惯性导航系统对高精度区域定位系统载波模糊度求解进行辅助的装置。下面结合附图和实施方式对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本申请的限制。为简明起见，在本申请
各实施方式的描述中，对于相同或者类似的装置/装置步骤，使用相同或者相似的附图标记。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0020]正如
技术介绍
中所提到的那样，由于天线设计加工的原因，对天线设计的建模可以使用方位角、天顶角相关函数来描述天线相位中心的变化。一般情况下，天线相位的中心不是呈现一个单点而是呈现一个不规则的表面状态。所以实际情况下，通常使用平均相位中心来描述天线相位中心。为了求得天线的平均相位中心，需要在一个小范围内改变接收天线的接收方向。将天线在不同方位角和天顶角情况下得到的观测值进行最小二乘法求解，得到天线的相位中心偏差，通过多次迭代，偏差最终收敛到一个最优值，此时的平均相位中心作为该天线的相位中心。
[0021]在传统的天线相位中心标定方案中，是在测试台Z轴旋转平台上加装一个 XY平动滑台，通过手动方式调整XY平动滑台使待测天线运动至估计的相位中心，然后手动旋转Z轴，手动不断调整天线位置直到相位中心方向图对称为止，其工作原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度天线相位中心测量设备，用于对待测天线的相位中心进行测量，其特征在于，所述高精度天线相位中心测量设备包括固定所述待测天线的运动平台以及设置在所述运动平台上的核心控制分析装置，其中，所述运动平台带动所述待测天线进行横向运动、纵向运动、竖向运动以及绕竖直轴进行旋转，并且所述运动平台包括：刚性支架，所述刚性支架为方框型；X轴运动丝杆，所述X轴运动丝杆横向设置于所述刚性支架上；Y轴运动丝杆，所述Y轴运动丝杆纵向设置于所述刚性支架上；Z轴运动丝杆，所述Z轴运动丝杆竖向设置于所述刚性支架上；夹持待测天线的样品架，所述样品架设置在所述X轴运动丝杆、所述Y轴运动丝杆和所述Z轴运动丝杆相交位置；X轴运动电机，所述X轴运动电机设置在所述刚性支架上并与所述样品架电性连接；Y轴运动电机，所述Y轴运动电机设置在所述刚性支架上并与所述样品架电性连接；Z轴运动电机，所述Z轴运动电机设置在所述刚性支架上并与所述样品架电性连接；以及舵向自由度电机，所述舵向自由度电机设置在所述刚性支架上并且以所述Z轴运动丝杆为旋转轴，并与所述样品架电性连接；所述核心控制分析单元将接收到的运动参数发送给所述运动平台并且对所述待测天线的位姿、幅度以及相位数据进行采集和分析。2.根据权利要求1所述的高精度天线相位中心测量设备，其特征在于，所述刚性支架由铝型材构成并通过螺丝进行固定。3.根据权利要求1或2所述的高精度天线相位中心测量设备，其特征在于，所述核心控制分析单元与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张景利，蔡晔，
申请(专利权)人：北京清杉科技有限公司，
类型：新型
国别省市：