一种天线机构转动精度测试方法技术

本发明专利技术一种天线机构转动精度测试方法，将激光跟踪测试技术应用于天线机构转动精度测试，通过计算所有相邻所述转动位置的角度偏差α

【技术实现步骤摘要】
一种天线机构转动精度测试方法


[0001]本专利技术涉及天线测量
，尤其涉及一种天线机构转动精度测试方法。

技术介绍

[0002]卫星天线使用指向机构、跟踪机构或扫描机构，以实现天线指向的改变、对运动目标的跟踪或实现特定方式的波束扫描，通常对这类机构通常会提出一定的机械精度要求。该任务来源于各终端类天线机构转动精度测试工作，主要任务是检测机构机械精度是否满足要求。
[0003]传统的检测方法是将天线机构安装于精密分度转台上，首先利用电子经纬仪光学准直的方法得到机构运动部件上某一参考基准——立方镜在初始位置的指向，记录经纬仪方位角读数B1；再启动机构的驱动电机，使机构转过设定的理论角度A；然后精密转台反转角度A，在电子经纬仪位置不变的基础上再次准直参考基准立方镜，记录经纬仪方位角读数B2，则角度B1与B2的差即为机构的机械精度。该方法的优点是检测原理简单、直观，但缺点是需要精度高于机构机械精度的精密分度转台，而且机构的被测转动轴需要事先调整到与精密转台的转轴平行，且对于大型天线机构一般精密转台可能无法满足测量要求，同时由于采用人工准直确定基准指向会不可避免带来较大的测试误差，这些缺点无疑增加了检测的成本、操作难度及测量结果的可靠性。
[0004]另一种为光电自准直仪检测方式，需要配合精密的多面体棱镜，对测量环境和棱镜精度要求较高，转动精度角度测量间隔受限于棱镜自身，无法进行任意角度间隔的测试。

技术实现思路

[0005]为了克服上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种利用激光跟踪测试技术的天线机构转动精度测试方法。
[0006]本专利技术公开了一种天线机构转动精度测试方法，包括如下步骤：
[0007]稳定放置被测天线机构，使得所述被测天线机构的被测轴在转动过程中不会引起所述被测天线机构的晃动；在所述被测轴上设置预设尺寸的靶球，所述靶球与激光跟踪仪相适配；
[0008]距所述靶球第一预设距离的位置设置所述激光跟踪仪，确保所述靶球在所述被测轴的转动测量角度范围Φ内的任意位置对于所述激光跟踪仪可视；
[0009]控制所述被测轴转动至初始位置，获取所述被测轴在所述初始位置时的角度读数γ1；将所述激光跟踪仪锁定所述靶球，采用所述激光跟踪仪测量所述靶球中心的三维坐标值P1(x0，y0，z0)；
[0010]控制所述被测轴从初始位置沿第一转动方向、以第一预设角度θ为间隔进行转动，依次记录每个所述转动位置的所述被测轴的角度读数γ
i
，同时通过所述激光跟踪仪依次采集每个所述转动位置的所述靶球的中心的三维坐标值P
i
(x
i
，y
i
，z
i
)，直至所述被测轴转至停止位置；所述转动位置的数量i的范围为[1，Φ/θ+1]；所述初始位置与所述停止位置之
间为所述被测轴的可转动范围；
[0011]接着沿相反于所述第一转动方向的第二转动方向、以所述第一预设角度θ为间隔进行转动，直至所述被测轴回到所述初始位置，依次记录每个所述转动位置的所述被测轴的角度读数γ
i
、依次采集每个所述转动位置的所述靶球的中心的三维坐标值P
i
(x
i
，y
i
，z
i
)；两个转动方向的转动过程中共采集2Φ/θ个所述转动位置的数据；
[0012]将所有所述转动位置的所述靶球的中心的三维坐标值拟合为圆周，建立对应圆周中心P0(x0，y0，z0)，通过圆心P0与所述靶球在每个所述转动位置的三维坐标值P
i
分别建立直线L
0i
；
[0013]分别通过所述被测轴的相邻所述转动位置的角度读数γ
i
、γ
i+1
来计算各所述相邻角度位置的理论转动角度α
i
；通过相邻所述转动位置的直线L
0i
、L
0i1
来计算其实际转动角度α
’
i
；
[0014]计算所有相邻所述转动位置的角度偏差α
’
i
‑
α
i
，最终得到所有所述角度偏差的均方根值，所述所有角度偏差的均方根值即为所述天线机构的所述被测轴的转动精度。
[0015]优选的，所述激光跟踪仪采集所述靶球的中心三维坐标值P
i
(x
i
，y
i
，z
i
)包括：设定所述靶球的空间位置稳定阈值，当所述靶球的实际位置变化量小于所述空间位置稳定阈值时，所述激光跟踪仪对所述靶球自动采点；所述空间位置稳定阈值的范围为0
‑
0.01mm。
[0016]优选的，所述通过所述激光跟踪仪依次采集每个所述转动位置的的所述靶球的中心的三维坐标值P
i
(x
i
，y
i
，z
i
)包括：单台所述激光跟踪仪配合靶球棱镜测量得到所述靶球的中心的三维坐标P
i
(x
i
，y
i
，z
i
)；其中，所述三维坐标所属坐标系的原点为所述激光跟踪仪的中心位置：x
i
＝S
i
×
cos(H
zi
)
×
cos(V
i
)；y
i
＝S
i
×
sin(H
zi
)
×
cos(V
i
)；z
i
＝S
i
×
cos(V
i
)；其中，S
i
为所述靶球距所述激光跟踪仪的距离，H
zi
为所述激光跟踪仪测量的所述靶球的方位角，V
i
为所述激光跟踪仪测量的所述靶球的俯仰角。
[0017]优选的，所述将所有所述转动位置的所述靶球中心的三维坐标值拟合为圆周包括：所述拟合采用最小二乘拟合法，其中，所有所述三维坐标值距所述圆周的偏差的均方根值最小。
[0018]优选的，所述靶球的位置距所述被测轴的转动中心的距离D不小于200mm。
[0019]优选的，所述第一预设距离为1.5m
‑
2m。
[0020]优选的，所述靶球的所述预设尺寸为0.5英寸。
[0021]优选的，所述初始位置为所述被测轴的转动范围的其中一个极限位置。
[0022]优选的，所述第一预设角度θ为5度或10度。
[0023]优选的，所述控制所述被测轴从初始位置沿第一方向、第二方向以第一预设角度θ为间隔进行转动包括：所述被测轴的转动速度不高于1
°
/s。
[0024]采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0025]1.将激光跟踪测试技术应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天线机构转动精度测试方法，其特征在于，包括如下步骤：稳定放置被测天线机构，使得所述被测天线机构的被测轴在转动过程中不会引起所述被测天线机构的晃动；在所述被测轴上设置预设尺寸的靶球，所述靶球与激光跟踪仪相适配；距所述靶球第一预设距离的位置设置所述激光跟踪仪，确保所述靶球在所述被测轴的转动测量角度范围Φ内的任意位置对于所述激光跟踪仪可视；控制所述被测轴转动至初始位置，获取所述被测轴在所述初始位置时的角度读数γ1；将所述激光跟踪仪锁定所述靶球，采用所述激光跟踪仪测量所述靶球中心的三维坐标值P1(x0，y0，z0)；控制所述被测轴从初始位置沿第一转动方向、以第一预设角度θ为间隔进行转动，依次记录每个所述转动位置的所述被测轴的角度读数γ
i
，同时通过所述激光跟踪仪依次采集每个所述转动位置的所述靶球的中心的三维坐标值P
i
(x
i
，y
i
，z
i
)，直至所述被测轴转至停止位置；所述转动位置的数量i的范围为[1，Φ/θ+1]；所述初始位置与所述停止位置之间为所述被测轴的可转动范围；接着沿相反于所述第一转动方向的第二转动方向、以所述第一预设角度θ为间隔进行转动，直至所述被测轴回到所述初始位置，依次记录每个所述转动位置的所述被测轴的角度读数γ
i
、依次采集每个所述转动位置的所述靶球的中心的三维坐标值P
i
(x
i
，y
i
，z
i
)；两个转动方向的转动过程中共采集2Φ/θ个所述转动位置的数据；将所有所述转动位置的所述靶球的中心的三维坐标值拟合为圆周，建立对应圆周中心P0(x0，y0，z0)，通过圆心P0与所述靶球在每个所述转动位置的三维坐标值P
i
分别建立直线L
0i
；分别通过所述被测轴的相邻所述转动位置的角度读数γ
i
、γ
i+1
来计算各所述相邻角度位置的理论转动角度α
i
；通过相邻所述转动位置的直线L
0i
、L
0i1
来计算其实际转动角度α
’
i
；计算所有相邻所述转动位置的角度偏差α
’
i
‑
α
i
，最终得到所有所述角度偏差的均方根值，所述所有角度偏差的均方根值即为所述天线机构的所述被测轴的转动精度。2.根据权利要求1所述的天线机构转动精度测试方法，其特征在于，所述激光跟踪仪采集所述靶球的中心三维坐标值P
i
(x
i
，y
i
，z
i<...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏宏武，王婷，刘博学，蒲理华，孙炜，张银磊，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院杭州中心，
类型：发明
国别省市：