专利名称：一种新型射频仿真目标天线阵列光学校准装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用于射频仿真系统目标天线阵列的光学校准装置，属于雷达导引头射频仿真领域。
技术背景
为了保证射频仿真系统的目标定位精度符合精度要求，需要对其进行校准。校准分为机械校准与电气校准两个环节。机械校准主要对阵列天线的安装位置进行校准；电气校准通过接收装置对天线阵列发出的信号进行接收，完成对射频馈电系统电气性能的校准。校准工作的实施离不开校准装置，校准系统中校准装置的性能直接影响着校准的精度， 并决定了校准方案的设计。
现有的机械校准主要以光学校准为主。传统光学校准装置中，使用激光测距仪测距人员与天线安装调试人员分别位于球面屏的两侧，双方无法进行直接有效的沟通和交流，也没有直观清晰的视频化安装调试过程。发明内容
本发明的目的在于针对传统光学校准中，应用测距仪测距人员与安装调试人员分别位于球面屏两侧，无法进行直接有效地沟通和交流的缺点，提供一种新型射频仿真目标天线阵列光学校准装置，利用摄像头将测距仪屏显和测距激光点位于天线口面位置采集成图像，通过网络传输给球面屏后安装调试人员，以便安装调试人员直观的获得测量数据和图像信息，从而进行精确的调整。
为了实现上述发明目的，本发明具体采用如下技术方案一种新型射频仿真目标天线阵列光学校准装置，其特征在于，所述装置由安装于转台的激光测距系统、视频化图像采集系统以及计算机控制与通信系统构成，所述激光测距系统用于测量天线到转台中心的距离，所述视频化图像采集系统用于获取天线的光学图像并转换为电子图像，所述计算机控制与通信系统用于控制转台的转向定位、接收视频化图像采集系统生成的电子图像并在屏幕上显示。
本发明的校准装置采用光学校准方案，对目标天线阵列的机械安装位置进行测量，并对每个天线逐一进行手动调整，使得天线的机械安装位置和天线的指向性满足系统设计要求。
本发明的校准装置能够精确调整球面屏上安装的各个天线单元，使各个天线单元面积几何中心相对转台三轴交点中心之间的距离均相等，几何轴心指向转台中心，并且校准各天线面几何中心安装位置和间距符合设计精度要求，从而降低各天线单元辐射界面的各路辐射信号的幅一相特性间的差异，便于电特性的精细调整，达到机电特性的一致性。
本发明的光学校准装置通过计算机控制与通信系统，实现语音通信和图像传输功能，使天线维护架处的工作人员及时准确地获得转台处得到的测量数据和图像信息，方便对天线进行高效地调整。
图1新型射频仿真目标天线阵列光学校准装置结构图； 图2激光测距光学校准原理图；图3转台控制软件界面图； 图4激光定位点图像。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详细说明本发明。
新型射频仿真目标天线阵列光学校准装置结构如图1所示。
新型射频仿真目标天线阵列光学校准装置由安装于转台的激光测距系统、视频化图像采集系统以及计算机控制与通信系统构成，激光测距系统用于测量天线到转台中心的距离，视频化图像采集系统用于获取天线的光学图像并转换为电子图像，计算机控制与通信系统用于控制转台的转向定位、接收视频化图像采集系统生成的电子图像并在屏幕上显示，便于天线调节人员的观察和调节。
激光测距系统由激光测距仪，激光测距仪夹具和激光测距仪触发装置构成。为了对安装的天线进行精确定位，将精密激光测距仪利用激光测距仪定制夹具准确地安装于三轴转台的交点中心上，将转台转向要测量的天线，并触发激光测距仪测量，测得的距离就为天线到转台中心的距离。激光测距仪触发装置由控制按键构成，测量的触发采用有线触发方式，将激光测距仪测量按键的两个电极分别用导线引出，并与控制按键的两个电极对应连接，触发控制按键就可以触发激光测距仪测量。激光测距仪选用瑞士莱卡D3a激光测距仪，它采用波长635nm的红色可见激光，工作温度一 10°C 50°C，测量范围0. 05至100m，其测量精度为1mm，满足测试精度要求。
视频化图像采集系统由大倍率望远镜和电子目镜构成，大倍率望远镜与激光测距仪共同安装在转台中心，这样望远镜的视野将随转台转动对准需要校准的天线。电子目镜用于将望远镜观测的光学图像转换为电子图像，便于利用网络传输。
计算机控制与通信系统由转台控制计算机，主控计算机和远程通信计算机构成， 各计算机通过网络与局域网交换机连接，计算机通信采用绿色版Microsoft Portrait软件，远程控制采用绿色版TeamViewer软件。转台控制计算机用于控制转台的转向定位。主控计算机设置在转台端，其主要功能包括1、与转台控制计算机通信，通过转台控制计算机控制转台转向定位；2、接收电子目镜生成的电子图像，并通过通信软件将该电子图像传输给远程通信计算机。远程通信计算机设置在阵列天线维护架端，用于接收电子图像并在屏幕上显示，便于天线调试人员的观察和调节。主控计算机和远程通信计算机之间还能够实现语音通信。
激光测距光学校准原理如图2所示，光学激光测距仪安装在转台中心，使得激光的发射方向与转台的轴心重合，这样激光点所在的位置即为转台轴心正对的位置。之后，通过转台控制计算机控制转台转动声角度，将激光测距仪发出的激光点定位到所要被测天线口面中心出，通过激光测距仪读出天线口面距转台中心以及其余指向性测试点距离转台中心的距离，以此为依据判断天线机械轴是否指向转台中心以及获得天线口面与转台中心的距离，进而通过以上数据调节六自由度调节器调整天线位置与指向。
激光测距仪的定位转向是通过转台实现的，转台控制计算机通过控制软件与转台进行通信，根据测量需要实时控制转台的方位角和俯仰角。主控计算机上的转台控制程序界面如图3所示。通过此程序界面，可以手动输入转台的方位角、俯仰角、滚动角，或者直接输入天线的编号，利用程序中的上下左右定位功能，使激光测距仪的定位光点对准天线罩上的不同位置，完成测距读数。
对于同一水平面(或垂直面)上的天线单元，各相邻辐射天线单元间方位角(或俯仰角)间距为C mrad (mrad为毫弧度，C为固定值)。通过转台转动，将转台轴心指向需要校准的天线，若天线准确安装，天线中心应该与激光点重合；若安装存在误差，可调节天线六自由度调节器，使得天线中心与激光点重合。然后以各天线面中心作为测量参考点对各个天线的位置精心精细调整，达到如下状态1、天线口面上方位角关于天线中心点对称两点距离相等；2、天线口面上俯仰角关于天线中心点对称两点距离相等；3、当转台在天线中心点附近，小范围沿方位方向转动时，激光点沿天线口面水平轴线移动。4、每一个天线中心点所测得的距离相等。达到以上状态可以保证各天线口面的方向指向转台中心，同时可以保证天线极化对准及各个天线中心到转台距离相等。
如上所述，在光学校准中需要对激光测距仪在天线罩上的激光定位点进行观察。 根据此需求，设计视频化图像采集系统，在转台上安装望远镜，将望远镜对准激光测距仪指向的位置，调整焦距，使图像清晰，并在望远镜上安装电子目镜，将望远镜图像采集到计算机界面上进行观察，如图4所示。
调整天线位置是在球面屏后的天线维护架处完成的，调试人员无法直接观察到激光点在天线口面上的位置，和激光测距仪的测距结果。为此，架设局域网，通过上述计算机控制与通信系统实现语音通信和图像传输功能，使天线维护架处的工作人员及时准确地获得转台处得到的测量数据和图像信息，方便他们对天线进行正确的调整。
通过光学校准，可以保证目标天线阵列距离不一致性小于1mm。天线的指向和极化方向满足要求。
权利要求
1.一种新型射频仿真目标天线阵列光学校准装置，其特征在于，所述装置由安装于转台的激光测距系统、视频化图像采集系统以及计算机控制与通信系统构成，所述激光测距系统用于测量天线到转台中心的距离，所述视频化图像采集系统用于获取天线的光学图像并转换为电子图像，所述计算机控制与通信系统用于控制转台的转向定位、接收视频化图像采集系统生成的电子图像并在屏幕上显示。
2.如权利要求1所述的新型射频仿真目标天线阵列光学校准装置，其特征在于，所述激光测距系统由激光测距仪，激光测距仪夹具和激光测距仪触发装置构成，激光测距仪通过激光测距仪夹具安装于转台的中心，激光测距仪触发装置由控制按键构成，激光测距仪测量按键的两个电极分别用导线引出，并与控制按键的两个电极对应连接。
3.如权利要求1所述的新型射频仿真目标天线阵列光学校准装置，其特征在于，所述视频化图像采集系统由大倍率望远镜和电子目镜构成，大倍率望远镜安装在转台的中心， 用于获取天线的光学图像，电子目镜用于将所述光学图像转换为电子图像。
4.如权利要求1所述的新型射频仿真目标天线阵列光学校准装置，其特征在于，所述计算机控制与通信系统由转台控制计算机，主控计算机和远程通信计算机构成，各计算机通过局域网连接，转台控制计算机用于控制转台的转向定位；主控计算机用于与转台控制计算机通信，通过转台控制计算机控制转台转向定位，并接收视频化图像采集系统生成的电子图像，通过通信软件将该电子图像传输给远程通信计算机；远程通信计算机将电子图像在屏幕上显示，便于天线安装调试人员观察和调试。
全文摘要
本发明公开一种新型射频仿真目标天线阵列光学校准装置，由安装于转台的激光测距系统、视频化图像采集系统以及计算机控制与通信系统构成，激光测距系统用于测量天线到转台中心的距离，视频化图像采集系统用于获取天线的光学图像并转换为电子图像，计算机控制与通信系统用于控制转台的转向定位、接收视频化图像采集系统生成的电子图像并在屏幕上显示。该装置使得各天线面几何中心安装位置和间距符合设计精度要求，从而降低各天线单元辐射界面的各路辐射信号的幅－相特性间的差异，便于电特性的精细调整，达到机电特性的一致性。并且通过语音通信和图像传输功能，使工作人员及时准确地获得转台处的测量数据和图像信息，方便对天线进行高效地调整。
文档编号G01B11/02GK102494612SQ20111039902
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者周永刚, 张一帆, 朱根才, 臧春华 申请人:南京航空航天大学