本发明专利技术提供了一种基于多旋翼无人机的天线暗室测试系统，包括：待测天线、多旋翼无人机、挂载在多旋翼无人机上的标校载荷、全向天线和配置有防撞系统的激光雷达；还包括定位与通讯系统、主控计算机、与主控计算机连接的接收机、天线控制系统和无人机控制设备。本发明专利技术依靠多旋翼无人机完成天线测试数据采集，可以实现平面、柱面和球面扫描，并且可在空中任意位置，更加灵活，相比高昂的机械设备，也大大降低成本。低成本。低成本。
【技术实现步骤摘要】
一种基于多旋翼无人机的天线暗室测试系统
[0001]本专利技术属于雷达天线近场测试领域，涉及一种基于多旋翼无人机的天线暗室测试系统。
技术介绍
[0002]雷达天线辐射性能测试方法有远场、近场等，其中近场测试方法在微波暗室进行，可以克服天线远场测试开放的场地和电磁环境对测试精度的影响；相较于远场测试场地，微波暗室测试提升了操作性，提高了测试精度。
[0003]微波暗室近场测试方法又包括平面近场、柱面近场和球面近场，通过近场扫描技术和近远场数据转换最终获得天线远场方向图。由于平面近场测试算法和机械系统相比柱面和球面近场较简单，并且大口径天线柱面和球面近场依靠传统的机械扫描架实现成本高昂，因此平面近场成为使用最广泛的微波暗室近场测试方法。
[0004]平面近场测试主要依靠高精度的伺服扫描架和天线探头，按照事先设置的扫描路径和采样点位置对天线进行幅度和相位采集，获得近场测试数据。平面伺服扫描架在建立初期就确定扫描范围，以及只能在X、Y方向扫描，在Z方向做微小调动。
[0005]近年来，雷达天线在朝超大口径趋势发展，天线测试需要尺寸更大、扫描范围更广的设备完成近场采集，并且随着共形蒙皮技术发展，传统的单一平面近场扫描也不能完全满足方向图测试需求。
技术实现思路
[0006]为解决现有技术存在的难题，本专利技术提供了一种基于多旋翼无人机的天线暗室测试系统，包括：待测天线、多旋翼无人机、挂载在多旋翼无人机上的标校载荷、全向天线和配置有防撞系统的激光雷达；还包括定位与通讯系统、主控计算机、与主控计算机连接的接收机、天线控制系统和无人机控制设备；
[0007]标校载荷具备标校源输出、功率测量的功能，是天线接收方向图测试时的源和天线发射方向图测试时的接收设备；防撞系统实现激光防撞；
[0008]定位与通讯系统是在暗室搭建的一套用于多旋翼无人机定位的系统；
[0009]天线控制系统与待测天线的控制接口通过控制电缆连接，待测天线的下行射频接口与接收机通过射频电缆连接；
[0010]接收机、天线控制系统、无人机控制设备和主控计算机为地面系统；
[0011]主控计算机向无人机控制设备发送指令，设置飞行轨迹，多旋翼无人机收到无人机控制设备的指令后通过定位与通讯系统实时计算飞行位置，根据飞行轨迹完成飞行动作；主控计算机的天线测试软件向天线控制系统发送天线波束控制数据，天线控制系统存储天线波束控制数据；天线控制系统对待测天线产生控制指令，将不同频率、不同波束指向的控制指令集存储，与多旋翼无人机协同完成待测天线多频率多波束快速测试。
[0012]进一步地，在进行接收方向图测试时，多旋翼无人机按照设定的轨迹飞行，每到一
个数据采集点，发出一个到位脉冲；到位脉冲触发标校源产生相位初始化脉冲，实现相位的初始化；同时触发天线控制系统产生天线控制指令；并间隔固定的时刻产生接收机采样脉冲，完成数据采集；
[0013]在进行发射方向图测试时，多旋翼无人机按照设定的轨迹飞行，每到一个数据采集点，发出一个到位脉冲；到位脉冲触发天线激励源产生相位初始化脉冲，实现相位的初始化；同时触发天线控制系统产生天线控制指令；并间隔固定的时刻产生标校载荷功率采样脉冲，完成数据采集。
[0014]进一步地，发射方向图测试功能的实现包括：天线发射方向图测试是天线处于发射状态的方向图测试，为保证信号相参的效果，天线发射激励源使用DDS产生的信号源，保证初始相位一致，并利用同步脉冲，同样保证激励源产生的初始时刻和标校载荷功率测量的时刻一致；天线控制系统控制待测天线处于发射状态，标校载荷用于功率的接收和实时存储；测试结束后测试数据通过无线通讯传送至主控计算机；
[0015]在测试过程中，对比采样点位置和接收机位置把不同采样点的时间差补偿进去，满足源的初始时刻和接收机采集数据的固定时刻之差；对比采样点位置和天线控制系统位置同样把时间差补偿进去，满足源的初始时刻和天线控制系统的固定时刻之差。
[0016]进一步地，进行天线接收方向图测试时，接收机对待测天线产生的射频信号完成AD采样，实现射频信号数字化，并采集到的数据发送至主控计算机，主控计算机根据无人机飞行轨迹和数据，将距离补偿标校后计算出接收方向图，完成基于多旋翼无人机的天线接收测试；
[0017]标校载荷的源通过全向天线发出连续波信号，实现源的初始相位通过DDS产生，保证每次初始相位一致；利用同步脉冲，实现源产生的初始时刻和接收机采集数据的时刻之差固定不变，保证每次采集数据的相位均能够用来计算天线方向图，与信号相参效果一致；天线控制系统仿真天线定时时序和控制指令，收到标校载荷产生的同步脉冲后触发定时控制时序，将控制指令发送至待测天线，实现对待测天线波束的控制。
[0018]进一步地，所述天线暗室测试系统依靠搭建的定位与通讯系统实现定位，具体为：在暗室内四面墙的顶端布置四个发射机和发射天线，每个发射机连续产生发射信号，多旋翼无人机上悬挂的接收模块根据收到的四路发射信号解调计算出其自身的当前位置，实现优于0.01米的实时定位精度；多旋翼无人机飞行前通过主控计算机运行的天线测试软件设置平面、柱面或球面飞行轨迹，利用无人机控制设备和定位与通讯系统完成飞行和定位，实现自由面飞行功能。
[0019]进一步地，主控计算机上运行天线测试软件，通过网线连接地面无线通讯设备，向多旋翼无人机、标校载荷和定位与通讯系统上的无线通讯模块发送指令实现无线通讯功能；多旋翼无人机的飞行控制、标校载荷源产生和功率接收功能控制以及同步脉冲产生和传输、定位与通讯系统的控制均无线通讯功能实现。
[0020]进一步地，多旋翼无人机上安装有激光雷达，与待测天线距离小于设置的阈值时采取迫降措施，从而实现激光防撞功能。
[0021]本专利技术与现有技术相比，其有益效果如下：
[0022]1、利用多旋翼无人机代替扫描架，降低成本，提升灵活性；
[0023]2、多旋翼无人机按照提前设定的轨迹飞行，实现天线平面近场、柱面近场和球面
近场扫描；
[0024]3、通过多旋翼无人机上的标校载荷源和接收机，实现天线接收状态数据采集；
[0025]4、通过设置天线激励源和多旋翼无人机上的标校载荷功率测量，实现天线发射状态数据采集；
[0026]5、通过记录采集的数据和相应的多旋翼无人机飞行位置，完成基于多旋翼无人机的天线暗室方向图测试。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例的基于多旋翼无人机的天线暗室测试系统框图。
[0028]图2为本专利技术实施例的接收状态测试时序图。
[0029]图3为本专利技术实施例的发射状态测试时序图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提出了一种基于多旋翼无人机的天线暗室测试系统，能够实现雷达天线近场测试，该测试系统具有四个明显的特征：
[0031]1、依靠定位系统可以设置飞行轨迹和采集位置,实现平面、柱面和球面飞行；
[0032]2、可以挂载测试标较本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多旋翼无人机的天线暗室测试系统，其特征在于，包括：待测天线、多旋翼无人机(1.1)、挂载在多旋翼无人机(1.1)上的标校载荷(1.2)、全向天线(1.3)和配置有防撞系统(1.5)的激光雷达；还包括定位与通讯系统(1.4)、主控计算机(1.9)、与主控计算机(1.9)连接的接收机(1.6)、天线控制系统(1.7)和无人机控制设备(1.8)；标校载荷(1.2)具备标校源输出、功率测量的功能，是天线接收方向图测试时的源和天线发射方向图测试时的接收设备；防撞系统(1.5)实现激光防撞；定位与通讯系统(1.4)是在暗室搭建的一套用于多旋翼无人机(1.1)定位的系统；天线控制系统(1.7)与待测天线的控制接口通过控制电缆连接，待测天线的下行射频接口与接收机(1.6)通过射频电缆连接；接收机(1.6)、天线控制系统(1.7)、无人机控制设备(1.8)和主控计算机(1.9)为地面系统；主控计算机(1.9)向无人机控制设备(1.8)发送指令，设置飞行轨迹，多旋翼无人机(1.1)收到无人机控制设备(1.8)的指令后通过定位与通讯系统(1.4)实时计算飞行位置，根据飞行轨迹完成飞行动作；主控计算机(1.9)的天线测试软件向天线控制系统(1.7)发送天线波束控制数据，天线控制系统(1.7)存储天线波束控制数据；天线控制系统(1.7)对待测天线产生控制指令，将不同频率、不同波束指向的控制指令集存储，与多旋翼无人机(1.1)协同完成待测天线多频率多波束快速测试。2.根据权利要求1所述的基于多旋翼无人机的天线暗室测试系统，其特征在于，在进行接收方向图测试时，多旋翼无人机(1.1)按照设定的轨迹飞行，每到一个数据采集点，发出一个到位脉冲；到位脉冲触发标校源产生相位初始化脉冲，实现相位的初始化；同时触发天线控制系统(1.7)产生天线控制指令；并间隔固定的时刻产生接收机采样脉冲，完成数据采集；在进行发射方向图测试时，多旋翼无人机(1.1)按照设定的轨迹飞行，每到一个数据采集点，发出一个到位脉冲；到位脉冲触发天线激励源产生相位初始化脉冲，实现相位的初始化；同时触发天线控制系统(1.7)产生天线控制指令；并间隔固定的时刻产生标校载荷功率采样脉冲，完成数据采集。3.根据权利要求2所述的基于多旋翼无人机的天线暗室测试系统，其特征在于，发射方向图测试功能的实现包括：天线发射方向图测试是天线处于发射状态的方向图测试，为保证信号相参的效果，天线发射激励源使用DDS产生的信号源，保证初始相位一致，并利用同步脉冲，同样保证激励源产生的初始时刻和标校载荷(1.2)功率测量的时刻一致；天线控制系统(1.7)控制待测天线处于发射状...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔淑君，吕永乐，居鹏，曾欣，黄鑫鹏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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