一种基于GNSS的测控天线不正交度测量方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种基于GNSS的测控天线不正交度测量方法及装置，包括：利用无人机挂载测控应答机和GNSS

【技术实现步骤摘要】
一种基于GNSS的测控天线不正交度测量方法及装置


[0001]本申请涉及航天测量与控制
，尤其涉及一种基于GNSS的测控天线不正交度测量方法及装置。

技术介绍

[0002]方位
‑
俯仰型航天测控天线设计时要求俯仰轴严格水平，方位轴铅垂并与俯仰轴相交。天线轴系的正交度是评判测控设备跟踪精度及天线性能的一个重要指标。方位、俯仰轴不正交，即俯仰轴不垂直于方向轴，称为正交性误差。方位轴与俯仰轴不正交度，用两轴间夹角的余角表示。在测控天线工作过程中，动态变形较严重及受风、高速转动或其它振动产生的较大抖动，是不正交度的主要误差源。方位轴和俯仰轴不正交度主要引起测控天线方位角误差，需要定期进行测量以修正天线跟踪角度误差。
[0003]现有的测控天线不正交度测量方法需要在天线测量工装上用卡兰安装框式水平仪，使水平仪的横向水泡处于中央。测量方法是：1）在框式水平仪平面放置合像水平仪，调节合像水平仪旋钮，记录合像水平仪数值。2）天线方位角旋转45
°
后记录合像水平仪数值，继续在每隔45
°
的点上停留，在方位上共均匀测量8个点的合像水平仪数值。3）相差180
°
的两个点的合像水平仪读数值记做C0和C
180
，用式
[0004]计算出4组正交度误差值，δ为正交度值、C0为0
°
方向上的测量值、C
180
为180
°
方向上的测量值。4）4组正交度测量值中的最大值即为该测控天线的正交度值。现有的天线不正交度方法主要在天线安装完成后以检测天线机械装配精度是否满足设计指标要求，天线投入使用后需要停机人工放置水平仪，影响工作效率且相对操作复杂。

技术实现思路

[0005]本申请实施例采用无人机平台搭载测控应答机和GNSS
‑
RTK测量设备，提供一种基于GNSS的测控天线不正交度测量方法及装置，满足航天测控天线不正交度指标测量要求。
[0006]本申请实施例提供一种基于GNSS的测控天线不正交度测量方法，包括：利用无人机挂载测控应答机和GNSS
‑
RTK测量设备，并控制无人机移动至目标悬停位置，其中所述目标悬停位置满足空间距离应大于远场距离要求；基于挂载的测控应答机，在测控天线不同俯仰角方向、获取信号最大值，以确定实际的天线电轴指向；以及根据GNSS
‑
RTK测量设备测量的无人机位置数据、采用最小二乘法拟合出天线电轴指向旋转一周所形成的平面；计算拟合的天线电轴指向旋转一周所形成的平面、与大盘圆平面之间夹角的余角，以获得方位轴与俯仰轴之间的夹角。
[0007]可选的，所述目标悬停位置是以地面测控天线机械旋转中心为原点，按待测方位
角和俯仰角，以及天线近场和仰角高度的距离限制，计算无人机水平往返、垂直递增递减飞行的位置来确定的，且所述目标悬停位置满足空间距离应大于远场距离要求，所述远场距离满足：其中L为待测天线点位与无人机在地面投影点位的直线距离，D为天线直径，为波长。
[0008]可选的，基于挂载的测控应答机，在测控天线不同俯仰角方向、获取信号最大值，以确定实际的天线电轴指向包括：地面待测测控天线转至初始位置，以及控制无人机移动至与所述初始位置相应的距离位置处，并在此位置做水平往返、垂直递增递减飞行，水平、垂直方向飞行指定距离，利用测控应答机接收地面测控设备信号的包络大小，以及通过GNSS
‑
RTK测量设备将数据发送至地面；逐步调整待测测控天线的俯仰向、方位向的角度，重复执行测量。
[0009]可选的，还包括根据GNSS
‑
RTK测量设备测量的GNSS
‑
RTK数据计算无人机每个位置到天线旋转中心距离，并基于的置信区间剔除距离误差超过阈值的信号的包络值，以获得无人机位置数据。
[0010]可选的，采用最小二乘法拟合的天线电轴指向旋转一周所形成的平面满足：
[0011]式中，、、为天线旋转中心坐标，为天线旋转中心到无人机的距离，、、、为方位向圆平面系数。
[0012]可选的，计算拟合的天线电轴指向旋转一周所形成的平面、与大盘圆平面之间夹角的余角满足：其中，、、、为俯仰向圆平面系数。
[0013]可选的，还包括基于获得的方位轴与俯仰轴之间的夹角等效获得两轴不正交度。
[0014]本申请实施例还提出一种基于GNSS的测控天线不正交度测量装置，包括无人机控制台及数据处理终端，所述无人机控制台及数据处理终端包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的基于GNSS的测控天线不正交度测量方法的步骤。
[0015]本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的基于GNSS的测控天线不正交度测量方法的步骤。
[0016]本申请实施例采用无人机平台搭载测控应答机和GNSS
‑
RTK测量设备，提出了一种基于GNSS的测控天线不正交度测量方法，满足航天测控天线不正交度指标测量要求。
[0017]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0018]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本申请实施例的测控天线不正交度测量方法的基本流程示意；图2为本申请实施例的测控天线不正交度测量示意。
具体实施方式
[0019]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0020]本申请实施例提供一种基于GNSS的测控天线不正交度测量方法，如图1所示，包括如下步骤：在步骤S101中，利用无人机挂载测控应答机和GNSS
‑
RTK测量设备，并控制无人机移动至目标悬停位置，其中所述目标悬停位置满足空间距离应大于远场距离要求。一些具体示例中，所述目标悬停位置满足空间距离应大于远场距离要求，所述远场距离满足：其中L为待测天线点位与无人机在地面投影点位的直线距离，D为天线直径，为波长。
[0021]根据方位轴与俯仰轴不正交度的定义，两轴之间的夹角又可等效为方位轴垂直平面与俯仰轴垂直平面之间的夹角。与俯仰轴垂直的平面为测控天线绕俯仰轴旋转时，实际的天线电轴指向旋转一周形成的平面。本申请实施例在步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GNSS的测控天线不正交度测量方法，其特征在于，包括：利用无人机挂载测控应答机和GNSS
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RTK测量设备，并控制无人机移动至目标悬停位置，其中所述目标悬停位置满足空间距离应大于远场距离要求；基于挂载的测控应答机，在测控天线不同俯仰角方向、获取信号最大值，以确定实际的天线电轴指向；以及根据GNSS
‑
RTK测量设备测量的无人机位置数据、采用最小二乘法拟合出天线电轴指向旋转一周所形成的平面；计算拟合的天线电轴指向旋转一周所形成的平面、与大盘圆平面之间夹角的余角，以获得方位轴与俯仰轴之间的夹角。2.如权利要求1所述的基于GNSS的测控天线不正交度测量方法，其特征在于，所述目标悬停位置是以地面测控天线机械旋转中心为原点，按待测方位角和俯仰角，以及天线近场和仰角高度的距离限制，计算无人机水平往返、垂直递增递减飞行的位置来确定的，且所述目标悬停位置满足空间距离应大于远场距离要求，所述远场距离满足：其中L为待测天线点位与无人机在地面投影点位的直线距离，D为天线直径，为波长。3.如权利要求1所述的基于GNSS的测控天线不正交度测量方法，其特征在于，基于挂载的测控应答机，在测控天线不同俯仰角方向、获取信号最大值，以确定实际的天线电轴指向包括：地面待测测控天线转至初始位置，以及控制无人机移动至与所述初始位置相应的距离位置处，并在此位置做水平往返、垂直递增递减飞行，水平、垂直方向飞行指定距离，利用测控应答机接收地面测控设备信号的包络大小，以及通过GNSS
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RTK测量设备将数据发送至地面；逐步调...

【专利技术属性】
技术研发人员：门涛，杨光，胡红军，王星，徐晓飞，郭璞，王轶，何高陵，李欣玲，王晓伟，
申请(专利权)人：中国西安卫星测控中心，
类型：发明
国别省市：