基于无人机的天线近场测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种射电全息领域的技术，具体是一种基于无人机的天线近场测量方法。
【背景技术】
[0002]天线近场测量是射电全息的重要组成部分。通过近场测量一方面可以利用近远场变换，获得天线的远场观测性能。另一方面，可以通过近场口径场之间的变换，实现对天线口径面变形的诊断。
[0003]目前天线近场测量的常用方法为在距离待测天线一定距离放置信标，通过调整待测天线的俯仰和方位对信标进行扫描，从而实现天线的近场测量。然而由于这种方法受限于信标的位置固定，不能测量天线在各个俯仰下的近场数据，特别对于大型射电望远镜来说，不同俯仰下主反射面的变形会由于重力变形而有较大差别，因此有必要开发一种新的近场测量技术，以适应不同俯仰下天线的近场测量。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于无人机的天线近场测量方法，针对近场测量，具有操作简单，性价比高，尤其适用于大型天线的测量，具有适应性广，测试精度高的优点。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0006]本发明通过采集带有信标的无人机的空间坐标信息以及待测天线收到的来自信标的信号信息，从而建立待测天线的接收位姿与信号源空间位置之间的关联，实现近场测量。
[0007]本发明具体包括以下步骤:
[0008]步骤1:待测天线固定于某一方位和俯仰姿态下，通过无人机承载信标及定位设备，控制无人机绕天线指向附近飞行，通过待测天线获取的信标数据确定无人机位于天线指向的时刻，并通过轨迹跟踪设备确定此时的空间坐标，作为无人机的扫描中心。
[0009]步骤2:依据步骤1多次测量确定的扫描中心坐标，计算围绕中心点的空间扫描坐标轨迹，并控制无人机多次绕轨飞行。
[0010]步骤3:利用轨迹优化算法实现高精度的绕轨飞行，通过轨迹跟踪设备及姿态检测设备实现对无人机飞行轨迹及飞行姿态的实时修正，结合待测天线获得的近场数据实现对无人机轨迹和近场数据进行多重修整，从而实现天线的近场测量。
技术效果
[0011]与现有技术相比，本发明利用无人机承载信标，在待测天线不同俯仰下，通过控制无人机围绕待测天线指向做定轨飞行，实现待测天线的对信标的相对扫描。
[0012]本发明通过无人机轨迹优化算法，控制无人机飞行轨迹精度，利用无人机跟踪定位设备，实现对无人机轨迹坐标的实时修正及精确获取。
[0013]本发明通过同一俯仰下利用无人机实现多次飞行扫描，通过特征提取及插值算法，实现扫描轨迹坐标及对应近场数据的多重修正。
[0014]本发明具有以下优点:通过无人机搭载信标，能够适应绝大多数天线在不同俯仰下的近场测量；无人机相较于信标塔的搭建，具有性价比高，适应性广的优点；利用无人机进行轨迹扫描比利用待测天线进行扫描，可以降低由于天线加工制造误差导致的天线运动产生的误差；利用无人机轨迹优化算法、无人机定位设备及重复轨迹扫描，实现无人机定位及测试数据的多重修正。该发明具有测试方便，适应范围广，性价比高的优点。
【附图说明】
[0015]图1为实施例示意图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本实施例包括以下操作步骤:
[0017]步骤1:待测天线固定于检测方位和俯仰姿态下，通过无人机承载信标及定位设备，控制无人机在天线近场区域绕待测天线指向附近飞行，通过待测天线获取的信标数据确定无人机位于天线指向的时刻，并通过激光测距仪轨迹跟踪设备确定无人机对应时刻的空间坐标，以该空间坐标作为无人机的扫描中心。
[0018]所述的待测天线采用但不限于抛物面天线。
[0019]所述的信标采用但不限于无线信号发射机。
[0020]所述的飞行，具体是指无人机与待测天线的间距在近场范围内。
[0021]步骤2:重复执行步骤1以确定扫描中心，并优化无人机绕扫描中心的空间扫描轨迹。
[0022]步骤3:利用轨迹优化算法控制无人机实现精确绕轨飞行，通过激光定位仪及陀螺仪实现对无人机飞行轨迹及飞行姿态的实时修正，结合待测天线获得的近场数据实现对无人机轨迹和近场数据进行多重修正，从而实现天线的近场测量。
[0023]所述的轨迹优化算法采用但不限于粒子群算法。
[0024]所述的实时修正具体是指:对无人机飞行轨迹及飞行姿态的调整
[0025]所述的修整具体是指:因为测量数据为离散的点，数据处理时会进行插值和优化处理，以减小测量误差，而这种调整，要结合无人机轨迹，近场测量数据两方面的数据，因此称为多重修正。
[0026]上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
【主权项】
1.一种基于无人机的天线近场测量方法，其特征在于，通过采集带有信标的无人机的空间坐标信息以及待测天线收到的来自信标的信号信息，从而建立待测天线的接收位姿与信号源空间位置之间的关联，实现近场测量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，具体包括以下步骤: 步骤1:待测天线固定于某一方位和俯仰姿态下，通过无人机承载信标及定位设备，控制无人机绕天线指向附近飞行，通过待测天线获取的信标数据确定无人机位于天线指向的时刻，并通过轨迹跟踪设备确定此时的空间坐标，作为无人机的扫描中心； 步骤2:依据步骤1多次测量确定的扫描中心坐标，计算围绕中心点的空间扫描坐标轨迹，并控制无人机多次绕轨飞行； 步骤3:利用轨迹优化算法实现高精度的绕轨飞行，通过轨迹跟踪设备及姿态检测设备实现对无人机飞行轨迹及飞行姿态的实时修正，结合待测天线获得的近场数据实现对无人机轨迹和近场数据进行多重修正，从而实现天线的近场测量。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的待测天线为抛物面天线。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的信标为无线信号发射机。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的轨迹优化算法采用粒子群算法。6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的实时修正具体是指:对无人机飞行轨迹及飞行姿态的调整。
【专利摘要】一种基于无人机的天线近场测量方法，通过采集带有信标的无人机的空间坐标信息以及待测天线收到的来自信标的信号信息，从而建立待测天线的接收位姿与信号源空间位置之间的关联，实现近场测量。本发明针对近场测量，具有操作简单，性价比高，尤其适用于大型天线的测量，具有适应性广，测试精度高的优点。
【IPC分类】G01R29/10
【公开号】CN105319449
【申请号】CN201510697583
【发明人】叶骞, 刘抗抗, 徐月暑
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月23日