基于陀螺定向的标校相控阵天线北方向的测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于大地测量技术领域，具体涉及一种基于陀螺定向的标校相控阵天线北 方向的测量方法。 技术背景
[0002] 相控阵天线是通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向图形状的天 线，常用于地空信号接收、发射，弹道导弹防御，卫星信号收发等领域。控制相位可以改变天 线方向图最大值的指向，以达到波束扫描的目的，其指向算法是以正北方向作为天线旋转 角参考基准，若天线主轴线安装偏离正北方向将会引起指向误差。因此，相控阵天线的安装 需要严格的指向正北方向。
[0003] 由于相控阵天线表面积较小，难以直接利用测量仪器进行北方向标定，而利用罗 盘、指南针标定北方向均为磁北方向，精度较低，且不符合指向算法所需的正北方向的要 求。同时，现有的一些常规标校方法是首先在测区内选取两个基准点并通过GPS测量的方 法测定两点大地坐标，然后根据该两点大地坐标推算两点间测线的北向方位角，最后利用 陀螺全站仪将GPS点间测线的北向方位角通过角度传递的方法连接至相控阵天线的安装 台并予以标定。这种标定方法需要长时间GPS观测，后期GPS数据处理及角度方位计算过 程复杂，非常费时费力，且全站仪角度传递过程会导致误差累积，精度不能保证。
[0004] 陀螺全站仪是一种将陀螺仪与全站仪集成连接于一体，通过敏感地球自转效应独 立测定真北方向的精密测量定向仪器。常用于矿山、隧道、地铁等地下贯通工程以及导弹发 射初始方位标校。因此，研宄一种利用陀螺全站仪对相控阵天线北方向的测量，对于避免现 有测量方法的费时费力以及精度较差的情况很有现实意义。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种利用陀螺 全站仪标定相控阵天线北方向的测量方法，其实现便捷且测量标校结果精度高，能有效解 决相控阵天线传统安装标校方法费时、费力且精度差的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以解决：
[0007] -种基于陀螺定向的标校相控阵天线北方向的测量方法，包括以下步骤：
[0008] 第一步，在相控阵天线四周空旷处选取地面点A，该点A与相控阵天线中心点O通 视；在A点安置陀螺全站仪，使得该陀螺全站仪照准O点并测得测线AO的方位角α
[0009] 第二步，根据正反方位角相差180度的基本原理，利用式1计算得到测线OA的方 位角；若a AQ> 180°则式1中正负号取若a AQ< 180°则式1中正负号取" + "；
[0010] α〇Α= α a〇±180。 （式 I)
[0011] 其中，a AQ表示测线AO的方位角；α。4表示测线OA的方位角；
[0012] 第三步，在相控阵天线中心点〇安置全站仪，并旋转所述全站仪照准部，使全站仪 正镜照准地面点A点；配置全站仪水平度盘，使全站仪水平度盘读数为a QA;
[0013] 第四步，旋转所述全站仪照准部，使全站仪照准方向的水平度盘读数为 0° 00' 00"，此时全站仪照准方向即为正北方向，在该正北方向线上选取任意点N作为标 校基准点；
[0014] 第五步，将所述全站仪安置于N点，并旋转全站仪照准部，使全站仪照准相控阵天 线中心点0,以O点为圆心水平旋转相控阵天线，使相控阵天线主轴位于视线方向上，即完 成了相控阵天线正北方向标校测量。
[0015] 进一步的，所述第一步中，点0与点A的水平距离大于20m。
[0016] 与现有常规测量标校方向相比，本发明的方法的实现过程便捷且测量成果准确， 能有效解决相控阵天线的北向方位精确标校问题，通过本发明标校相控阵天线时，利用陀 螺全站仪自主寻北定向的技术特点，快速、准确的将正北方位基准标校于相控阵天线中心， 能够有效解决现有常规标校方法费时、费力且标校精度低的问题。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的方法中相控阵天线中心点0、陀螺全站仪安置点A和标校基准点N 的位置示意图。
[0018] 图2为本发明的方法的流程图。
[0019] 以下结合附图和实例对本发明的技术方案进一步的解释说明。
【具体实施方式】
[0020] 如图1、图2所示，本发明给出一种基于陀螺定向的标校相控阵天线北方向的测量 方法，包括以下步骤：
[0021] 第一步，在相控阵天线四周空旷处选取地面点A，该点A与相控阵天线中心点0通 视，点〇与点A的水平距离大于20m ;在A点安置陀螺全站仪，使得该陀螺全站仪照准0点 并测得测线AO的方位角α
[0022] 第二步，根据正反方位角相差180度的基本原理，利用式1计算得到测线OA的方 位角；若a AQ> 180°则式1中正负号取若a AQ< 180°则式1中正负号取" + "；
[0023] α〇Α= α a〇±18〇。 （式 I)
[0024] 其中，α ω表示测线AO的方位角；α M表示测线OA的方位角；
[0025] 第三步，在相控阵天线中心点0安置全站仪，并旋转所述全站仪照准部，使全站仪 正镜照准地面点A点；配置全站仪水平度盘，使全站仪水平度盘读数为a QA;
[0026] 第四步，旋转所述全站仪照准部，使全站仪照准方向的水平度盘读数为 0° 00' 00"，此时全站仪照准方向即为正北方向，在该正北方向线上选取任意点N作为标 校基准点；
[0027] 第五步，将所述全站仪安置于N点，并旋转全站仪照准部，使全站仪照准相控阵天 线中心点0,以0点为圆心水平旋转相控阵天线，使相控阵天线主轴位于视线方向上，即完 成了相控阵天线正北方向标校测量。
[0028] 以下给出本发明的一个实施例，需要说明的是，本实施例是为了使本发明的技术 方案的实施更容易理解，本发明的技术方案所要保护的范围不限于本实施例。
[0029] 实施例：
[0030] 第一步，在相控阵天线四周空旷处选取地面点A，使点A与相控阵天线中心点O通 视，在A点安置陀螺全站仪并照准O点，点O与点A的水平距离等于25m ;测量测线AO的方 位角αω;
[0031] 表1陀螺全站仪观测成果表
[0032]
【主权项】
1. 一种基于陀螺定向的标校相控阵天线北方向的测量方法，其特征在于，包括以下步 骤： 第一步，在相控阵天线四周空旷处选取地面点A，该点A与相控阵天线中心点O通视； 在A点安置陀螺全站仪，使得该陀螺全站仪照准O点并测得测线AO的方位角α 第二步，根据正反方位角相差180度的基本原理，利用式1计算得到测线OA的方位角； 若a AQ> 180°则式1中正负号取若a AQ< 180°则式1中正负号取" + " ； α OA= α Α〇?80。 （式 I) 其中，α ω表示测线AO的方位角；α M表示测线OA的方位角； 第三步，在相控阵天线中心点0安置一全站仪，并旋转所述全站仪照准部，使全站仪正 镜照准地面点A点；配置全站仪水平度盘，使全站仪水平度盘读数为α 第四步，旋转所述全站仪照准部，使全站仪照准方向的水平度盘读数为〇° 〇(V 〇〇"， 此时全站仪照准方向即为正北方向，在该正北方向线上选取任意点N作为标校基准点； 第五步，将所述全站仪安置于N点，并旋转全站仪照准部，使全站仪照准相控阵天线中 心点〇,以〇点为圆心水平旋转相控阵天线，使相控阵天线主轴位于视线方向上，即完成了 相控阵天线正北方向标校测量。
2. 如权利要求1所述的基于陀螺定向的间接标校相控阵天线北方向的测量方法，其特 征在于，所述第一步中，点0与点A的水平距离大于20m。
【专利摘要】本发明公开了一种基于陀螺定向的标校相控阵天线北方向的测量方法：第一步，在相控阵天线四周选取地面点A，在A点安置陀螺全站仪，测量测线AO的方位角αAO；第二步，计算得到测线OA的方位角；第三步，在点O安置全站仪，使全站仪正镜照准地面点A点；配置全站仪水平度盘，使全站仪水平度盘读数为αOA；第四步，旋转所述全站仪照准部，使全站仪照准方向的水平度盘读数为0°00′00″，在正北方向线上选取任意点N作为标校基准点；第五步，将所述全站仪安置于N点，并使全站仪照准点O，以O点为圆心水平旋转相控阵天线，使相控阵天线主轴位于视线方向上，即完成了相控阵天线正北方向标校测量。本发明能够有效解决现有常规标校方法费时、费力且标校精度低的问题。
【IPC分类】G01S3-14
【公开号】CN104635200
【申请号】CN201510050279
【发明人】石震, 杨志强, 武继峰
【申请人】长安大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月30日