一种基于滑轨的测向设备方位角精度测试方法与流程

1.本发明涉及一种仪器计量及测试测量领域，尤其是一种对空间无线电测向设备的测试方法，可用于无线电信号(比如卫星导航信号或者各种干扰信号)信号来向测量设备的测试和校准。


背景技术：

2.无线电信号的来向测量设备旨在测量无线电信号来向相对于接收天线坐标系的角度信息。此技术针对无线电干扰信号、压制信号等进行定位，发现无线电信号的方位和方位角度来向，进一步可以对敌对无线电进行物理定位，然后采取反制措施等。目前针对该设备的测试方法主要是基于转台对其进行测试和校准。该方法存在问题：首先转台的精度有限。目前转台自身的精度受制于电机和角度传感设备，精度不是很高，以此，转台用于校准不断发展的无线电信号角度来向测量设备越来越吃力；其次，转台本身的安装也会引入误差，而且此项误差映射到无线电信号角度来向测量设备的测试和校准，往往无法定量；最后，无线电信号角度来向测量设备安装到转台上，安装过程往往存在难度以及引入误差。即不是所有的无线电信号角度来向测量设备都能方便或者能够安装至现成的转台。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于滑轨的测向设备方位角精度测试方法，结合通用的物理尺寸标校工具，最终实现对测向设备的测试和校准。基于滑轨的无线电信号来向角度测试方法不需要转台，而仅仅需要将转台放置至被测地点。再者，基于滑轨的测向设备方位角精度测试方法大大减小了测向设备因发射天线的电轴和机械轴不一致而引入的方位角精度测量误差。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
5.步骤一：按照校准设备的工作框图1安装校准设备；首先将发射天线安装在发射天线安装架上，发射天线安装架置于圆形滑轨上，发射天线安装架位于圆形滑轨的中心位置，发射天线的物理中心正对被测测向设备天线的物理(相位)中心，射频电缆连接发射天线和信号发生器，滑轨可带动发射天线安装架沿着滑轨转动；
6.步骤二：信号发生器开机预热，输出测向设备对应的射频信号，信号通过射频电缆和发射天线发射出去；
7.步骤三：被测测向设备接收到射频信号，被测测向设备输出相应的在圆形滑轨上的初始方位角度α1；
8.步骤四：发射天线安装架沿着圆形滑轨移动，带动发射天线在滑轨上物理位置发生改变，同时保证发射天线的物理中心正对被测测向设备天线的物理中心，滑轨得到移动后当前位置与初始位置的方位角度的测量差值θ；
9.步骤五：被测测向设备接收到射频信号，被测测向设备输出移动后当前位置圆形滑轨上相应的方位角度α2；
10.步骤六：通过式(1)评估被测设备测试的发射天线初始位置和最终位置之间方位角单次测量的测向误差为：
11.θ
x
＝||α
2-α1|-θ|
ꢀꢀꢀ
(1)
12.其中，θ
x
作为评估测向设备方位角精度和不确定度的依据。
13.所述的发射天线为用于空间无线电信号的发射。
14.所述的信号发生器为射频信号源或者矢量信号源信号的产生仪器。
15.本发明的发射天线可以沿着滑轨转动，发射天线跟发射天线安装架的安装应使得发射天线姿态保持不变，及发射天线不应存在旋转等姿态变化。
16.本发明的有益效果在于：
17.1.本发明利用滑轨的方法提供了无线电来向测试设备的测试解决方案，提高了测量精度。
18.2.本发明中不需要转台来测试无线电来向测试设备，因此省略了转台系统的精度和安装引入的误差。
19.3.本发明中无线电来向测试设备测试的测量不确定度跟滑轨的物理精度相关。发射天线在滑轨的方位角度变化可由滑轨给出，也可以通过二次物理标校求得，精度较高。
20.本发明中发射天线的无线电轴和机械轴同时移动，且两者相对没有偏移，也就消除了因无线电轴和机械轴不一致引入的测量误差。
附图说明
21.图1为本发明方位角测向误差测试过程示意图。
22.图2为本发明方位角测向误差测试过程俯视图。
23.其中，1-发射天线，2-发射天线安装架，3-滑轨，4-被测测向设备，5-信号发生器，6-射频电缆。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
25.解决方位角测向误差问题所采用的技术方案包括以下步骤：
26.第一步骤：按照校准设备的工作框图安装校准设备。首先将发射天线安装在发射天线安装架上，发射天线的物理中心正对被测测向设备天线的物理(相位)中心。射频电缆连接发射天线和信号发生器。
27.第二步骤：信号发生器开机预热。输出测向设备对应的射频信号，信号通过射频电缆和发射天线发射出去；
28.第三步骤：测向设备接收到射频信号，输出相应的角度信息(方位角度α1)；
29.第四步骤：沿滑轨改变发射天线的物理位置，同时保证发射天线的物理中心正对被测测向设备天线的物理中心，滑轨给出当前位置相对之前位置移动的方位角度值θ；
30.第五步骤：测向设备接收到射频信号，输出相应的角度信息(方位角度α2)；
31.第六步骤：通过下式评估被测设备方位角单次测量的测向误差；
32.θ
x
＝||α
2-α1|-θ|
ꢀꢀꢀ
(1)
33.所述的发射天线主要用于空间无线电信号的发射。所述的信号发生器主要为射频
信号源或者矢量信号源等通用信号产生仪器。
34.本发明的重点在于发射天线可以沿着滑轨转动，发射天线跟发射天线安装架的安装应使得发射天线姿态保持不变，及发射天线不应存在旋转等姿态变化。
35.以上描述仅是本发明的一个具体实例，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理的情况下，进行形式上和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于滑轨的测向设备方位角精度测试方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一：安装校准设备：首先将发射天线安装在发射天线安装架上，发射天线安装架置于圆形滑轨上，发射天线安装架位于圆形滑轨的中心位置，发射天线的物理中心正对被测测向设备天线的物理中心，射频电缆连接发射天线和信号发生器，滑轨可带动发射天线安装架沿着滑轨转动；步骤二：信号发生器开机预热，输出测向设备对应的射频信号，信号通过射频电缆和发射天线发射出去；步骤三：被测测向设备接收到射频信号，被测测向设备输出相应的在圆形滑轨上的初始方位角度α1；步骤四：发射天线安装架沿着圆形滑轨移动，带动发射天线在滑轨上物理位置发生改变，同时保证发射天线的物理中心正对被测测向设备天线的物理中心，滑轨得到移动后当前位置与初始位置的方位角度的测量差值θ；步骤五：被测测向设备接收到射频信号，被测测向设备输出移动后当前位置圆形滑轨上相应的方位角度α2；步骤六：通过式(1)评估被测设备测试的发射天线初始位置和最终位置之间方位角单次测量的测向误差为：θ
x
＝||α
2-α1|-θ|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，θ
x
作为评估测向设备方位角精度和不确定度的依据。2.根据权利要求1所述的基于滑轨的测向设备方位角精度测试方法，其特征在于：所述的发射天线为用于空间无线电信号的发射。3.根据权利要求1所述的基于滑轨的测向设备方位角精度测试方法，其特征在于：所述的信号发生器为射频信号源或者矢量信号源信号的产生仪器。

技术总结
本发明提供了一种基于滑轨的测向设备方位角精度测试方法，发射天线沿着滑轨转动，发射天线跟发射天线安装架的安装应使得发射天线姿态保持不变，及发射天线不应存在旋转等姿态变化。结合通用的物理尺寸标校工具，最终实现对测向设备的测试和校准。基于滑轨的测向设备方位角精度测试方法大大减小了测向设备因发射天线的电轴和机械轴不一致而引入的方位角精度测量误差。本发明提高了测量精度，省略了转台系统的精度和安装引入的误差，发射天线在滑轨的方位角度变化可由滑轨给出，也可以通过二次物理标校求得，精度较高，消除了因无线电轴和机械轴不一致引入的测量误差。电轴和机械轴不一致引入的测量误差。电轴和机械轴不一致引入的测量误差。


技术研发人员：王胜奎 梁双港 行江 程翊昕 朱航飞 王震宇 李佳蔚
受保护的技术使用者：中电科瑞测（西安）科技服务有限公司
技术研发日：2021.11.16
技术公布日：2022/2/24