CN103050780A - 一种定向天线校轴方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于定向天线校轴，尤其是涉及一种与其安装平台的瞄准设备（或类似设备）保持随动的定向天线校轴装置及方法。本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种从定向天线实际使用出发，通过检测其收发无线信号方式确定零位偏差并进行修正，以达到定向天线电轴和角速度传感器电轴平行，省去了传统光学校轴方式的诸多步骤与不便之处，快捷方便，减少了人为误差提高了校轴精度，大大提高了校轴的效率与可靠性，具有良好的实用性和适应性。本发明通过测试得到角度γ和角度δ进而得到零位角度偏差值为α，完成定向天线校轴。本发明应用于定向天线校轴领域。

Description

一种定向天线校轴方法

技术领域

本发明适用于定向天线校轴，尤其是涉及一种与其安装平台的瞄准设备（或类似设备）保持随动的定向天线校轴装置及方法。

背景技术

目前，定向天线（按给定方向发射或接收无线电信号的天线，指在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁率功率信号特别强，而在其它的方向上发射及接收电磁波信号则为零或极小的一种天线，采用定向发射天线的目的是增加辐射功率的有效利用率，增加保密性；采用定向接收天线的主要目的是增加抗干扰能力）广泛应用于侦查、测控、导航等军民用平台，并需要与角速度传感器（或类似设备）进行随动跟踪，即定向天线电轴需要与角速度传感器零位保持平行，以确保二者指向性一致。传统校轴方式一般通过光学方式进行零位校准，即通过光学瞄准镜结合靶标进行零位调整，通常需要将平台调整水平等步骤，需花费较多时间，还容易引入人为误差，特别在定向天线全封闭或不便安装光学瞄准镜时，局限性更大。当定向天线电轴与角速度传感器零位未重合时，如初次配装定向天线、更换定向天线或使用较长时间后，需对定向天线进行校轴。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种从定向天线实际使用出发，通过检测其收发无线信号方式确定零位偏差并进行修正，以达到定向天线电轴和角速度传感器电轴平行，省去了传统光学校轴方式的诸多步骤与不便之处，快捷方便，减少了人为误差提高了校轴精度，大大提高了校轴的效率与可靠性，具有良好的实用性和适应性。

本发明采用的技术方案如下：

一种定向天线校轴方法，其特征在于包括

步骤1：调整角速度传感器角度β使其瞄准无线移动终端，处理器接收角速度传感器的角度β值，处理器驱动定向天线转动β值，定向天线与角速度传感器随动，则定向天线电轴与定向天线零位夹角为β；

步骤2：角速度传感器零位与定向天线零位角度偏差值为α，当零位角度偏差值α不为零时，定向天线电轴与角速度传感器零位夹角为α+β，则通过处理器计算角速度传感器与定向天线轴线的零位角度偏差值α并将零位角度偏差值α发送给定向天线进行矫正，使得角速度传感器与定向天线电轴一致；当零位角度偏差值α为零时，不进行矫正； 

所述步骤2中角度偏差值α不等于0时，处理器计算角速度传感器与定向天线轴线的角度偏差值α通过公式（1）计算得到：

                         （1）

其中所述角度γ是定向天线与定向天线零位左夹角，角度δ是定向天线与定向天线零位右夹角δ。

所述步骤2中角度γ、角度δ的获取具体过程是：

步骤21：处理器控制定向天线转动并发送电磁波功率信号给无线移动终端；

步骤22：无线移动终端设置有接收判断门限阈值，根据其接收到电磁波功率信号判断是否回传信号给处理器，若接收到的定向天线发送的电磁波功率信号超过门限阈值，则无线移动终端将反馈相对强度值P；

步骤23：角速度传感器缓慢转动过程中，无线移动终端接收到定向天线发射电磁波功率信号将出现无信号到有信号时刻，且无线移动终端接收功率大于门限阈值时，无线移动终端反馈相对强度值P给处理器，处理器记录此时角速度传感器角度值γ；无线移动终端接收到的定向天线发射功率将出现有信号到无信号过程中，且无线移动终端接收功率小于门限阈值时，无线移动终端不反馈相对强度值P给处理器，当处理器收不到反馈相对强度值P时，处理器记录此时角速度传感器角度值δ。

所述门限阈值范围是是无线移动终端接收的电磁波功率信号值的中间值，所述电磁波功率信号值是根据定向天线发射电磁波波束主瓣中心对应方位电磁波功率信号强度值的一半，所述定向天线发射电磁波波束主瓣中心对应方位信号电磁波功率信号最强。

所述无线移动终端反馈相对强度值P是无线移动终端根据接收到的定向天线发送电磁信号功率是否大于其判定门限阈值而判断是否回传信息给定向天线，若接收到的定向天线发送电磁信号功率大于其判定门限阈值，则无线移动终端反馈相对强度值P为1，若接收到的定向天线发送电磁信号功率是否小于等于其判定门限阈值，则反馈相对强度值P为0。

所述步骤2中角度γ、角度δ的获取具体过程是： 

步骤21：处理器控制定向天线转动发送功率信号给无线移动终端；

步骤22：无线移动终端反馈其收到定向天线发送的电磁波功率信号的相对信号强度值Q给定向天线，在角速度传感器转动过程中，当相对信号强度值Q由小值跳变为大值时，处理器记录角速度传感器角度值γ，当相对信号强度值由大值跳变为小值时，处理器记录当前角速度传感器角度值δ，所述相对信号强度值Q划分为100等份，当无线移动终端返回相对信号强度值为0时，则表示无线移动终端收到定向天线发送的电磁波功率信号极弱；若无线移动终端返回相对信号强度值是100，则表示无线移动终端收到定向天线发送的功率信号极强，其中小值范围是0~10，大值范围是90~100。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明从实际使用角度出发，通过处理器进行数字化控制测得定向天线零位左夹角γ和定向天线零位右夹角δ，得到角度偏差值α，再通过处理器将角度偏差值α去校正定向天线光轴，省去了传统光学校轴方式的诸多步骤与不便之处，快捷方便，减少了人为误差提高了校轴精度，大大提高了校轴的效率与可靠性，具有良好的实用性和适应性。同时由于有定向天线校轴密码的保护，有效的防止因误操作而进入校轴界面产生错误校轴。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是无线移动终端根据门限阈值判断反馈相对强度值P的示意图；

图2是定向天线校轴示意图； 

图3 定向天线与角速度传感器同轴时；

图4 定向天线与角速度传感器不同轴时；

图5 定向天线获得定向天线零位左夹角γ示意图；

图6 定向天线校轴定向天线零位右夹角δ示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

1.本发明相关说明

定向天线电轴指的是与角速度传感器随动转动工作过程中，定向天线发送电磁波的波束轴的指向。

角速度传感器零位指的是角速度传感器刚上电工作时指向的初始工作位置。

定向天线零位指的是定向天线上电工作时定向天线波束轴指向的位置。

如图1所示，定向天线有一定波束夹角，定向天线具有一定指向性，在其电轴指向方位发射功率最大，波束范围以外发射功率很小，其发射功率与角度呈如图包络形状。

无线移动终端反馈相对强度值P、相对信号强度值Q给处理器是无线移动终端通过定向天线回传给处理器。

实施例一：一种定向天线校轴方法包括

步骤1：如图2所示，调整角速度传感器角度β使其瞄准无线移动终端，处理器接收角速度传感器的角度β值，处理器驱动定向天线转动β值，定向天线与角速度传感器随动，则定向天线电轴与定向天线零位夹角为β；

步骤2：如图4所示，角速度传感器零位与定向天线零位角度偏差值为α，当零位角度偏差值α不为零时，定向天线电轴与角速度传感器零位夹角为α+β，则通过处理器计算角速度传感器与定向天线轴线的零位角度偏差值α并将零位角度偏差值α发送给定向天线进行矫正，使得角速度传感器与定向天线电轴一致；如图3所示，当零位角度偏差值α为零时，不进行矫正； 

实施例二：在实施例一基础上，所述步骤2中角度偏差值α不等于0时，处理器计算角速度传感器与定向天线轴线的角度偏差值α通过公式（1）计算得到：

                         （1）

其中所述角度γ是定向天线与定向天线零位左夹角，角度δ是定向天线与定向天线零位右夹角δ。

实施例三：在实施例二基础上，所述步骤2中角度γ、角度δ的获取具体过程是：

步骤21：处理器控制定向天线转动并发送电磁波功率信号给无线移动终端；

步骤22：无线移动终端设置有接收判断门限阈值，根据其接收到电磁波功率信号判断是否回传信号给处理器，若接收到的定向天线发送的电磁波功率信号超过门限阈值，则无线移动终端将反馈相对强度值P；

步骤23：如图5所示，角速度传感器缓慢转动过程中，无线移动终端接收到定向天线发射电磁波功率信号将出现无信号到有信号时刻，且无线移动终端接收功率大于门限阈值时，无线移动终端反馈相对强度值P给处理器，处理器记录此时角速度传感器角度值γ；如图6所示，无线移动终端接收到的定向天线发射功率将出现有信号到无信号过程中，且无线移动终端接收功率小于门限阈值时，无线移动终端不反馈相对强度值P给处理器，当处理器收不到反馈相对强度值P时，处理器记录此时角速度传感器角度值δ。

实施例四：在实施例三基础上，所述门限阈值范围是是无线移动终端接收的电磁波功率信号值的中间值，所述电磁波功率信号值是根据定向天线发射电磁波波束主瓣中心对应方位电磁波功率信号强度值的一半，所述定向天线发射电磁波波束主瓣中心对应方位信号电磁波功率信号最强。

实施例五：在实施例三或四基础上，所述无线移动终端反馈相对强度值P是无线移动终端根据接收到的定向天线发送电磁信号功率是否大于其判定门限阈值而判断是否回传信息给定向天线，若接收到的定向天线发送电磁信号功率大于其判定门限阈值，则无线移动终端反馈相对强度值P为1，若接收到的定向天线发送电磁信号功率是否小于等于其判定门限阈值，则反馈相对强度值P为0(表示无线移动终端不反馈相对强度值P给处理器，处理器收不到反馈相对强度值P)。

实施例六：在实施例二基础上，所述步骤2中角度γ、角度δ的获取具体过程是： 

步骤21：处理器控制定向天线转动发送功率信号给无线移动终端；

步骤22：无线移动终端反馈其收到定向天线发送的电磁波功率信号的相对信号强度值Q给定向天线，在角速度传感器转动过程中，当相对信号强度值Q由小值跳变为大值时，处理器记录角速度传感器角度值γ，当相对信号强度值由大值跳变为小值时，处理器记录当前角速度传感器角度值δ，所述相对信号强度值Q划分为100等份，当无线移动终端返回相对信号强度值为0时，则表示无线移动终端收到定向天线发送的电磁波功率信号极弱；若无线移动终端返回相对信号强度值是100，则表示无线移动终端收到定向天线发送的功率信号极强，其中小值范围是0~10，大值范围是90~100。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。 

Claims (6)

1.一种定向天线校轴方法，其特征在于包括

步骤1：调整角速度传感器角度β使其瞄准无线移动终端，处理器接收角速度传感器的角度β值，处理器驱动定向天线转动β值，定向天线与角速度传感器随动，则定向天线电轴与定向天线零位夹角为β；

步骤2：角速度传感器零位与定向天线零位角度偏差值为α，当零位角度偏差值α不为零时，定向天线电轴与角速度传感器零位夹角为α+β，则通过处理器计算角速度传感器与定向天线轴线的零位角度偏差值α并将零位角度偏差值α发送给定向天线进行矫正，使得角速度传感器与定向天线电轴一致；当零位角度偏差值α为零时，不进行矫正。

2.根据权利要求1所述的一种定向天线校轴方法，其特征在于所述步骤2中角度偏差值α不等于0时，处理器计算角速度传感器与定向天线轴线的角度偏差值α通过公式（1）计算得到：

                         （1）

其中所述角度γ是定向天线与定向天线零位左夹角，角度δ是定向天线与定向天线零位右夹角δ。

3.根据权利要求2所述的一种定线天线校轴方法，其特征在于所述步骤2中角度γ、角度δ的获取具体过程是：

步骤21：处理器控制定向天线转动并发送电磁波功率信号给无线移动终端；

步骤22：无线移动终端设置有接收判断门限阈值，根据其接收到电磁波功率信号判断是否回传信号给处理器，若接收到的定向天线发送的电磁波功率信号超过门限阈值，则无线移动终端将反馈相对强度值P；

步骤23：角速度传感器缓慢转动过程中，无线移动终端接收到定向天线发射电磁波功率信号将出现无信号到有信号时刻，且无线移动终端接收功率大于门限阈值时，无线移动终端反馈相对强度值P给处理器，处理器记录此时角速度传感器角度值γ；无线移动终端接收到的定向天线发射功率将出现有信号到无信号过程中，且无线移动终端接收功率小于门限阈值时，无线移动终端不反馈相对强度值P给处理器，当处理器收不到反馈相对强度值P时，处理器记录此时角速度传感器角度值δ。

4.根据权利要求3所述的一种定向天线校轴方法，其特征在于所述门限阈值范围是无线移动终端接收的电磁波功率信号值的中间值，所述电磁波功率信号值是根据定向天线发射电磁波波束主瓣中心对应方位电磁波功率信号强度值的一半，所述定向天线发射电磁波波束主瓣中心对应方位信号电磁波功率信号最强。

5.根据权利要求3或4所述的一种定向天线校轴方法，其特征在于所述无线移动终端反馈相对强度值P是无线移动终端根据接收到的定向天线发送电磁信号功率是否大于其判定门限阈值而判断是否回传信息给定向天线，若接收到的定向天线发送电磁信号功率大于其判定门限阈值，则无线移动终端反馈相对强度值P为1，若接收到的定向天线发送电磁信号功率是否小于等于其判定门限阈值，则反馈相对强度值P为0。

6.根据权利要求2所述的一种定向天线校轴方法，其特征在于所述步骤2中角度γ、角度δ的获取具体过程是： 

步骤21：处理器控制定向天线转动发送功率信号给无线移动终端；

步骤22：无线移动终端反馈其收到定向天线发送的电磁波功率信号的相对信号强度值Q给定向天线，在角速度传感器转动过程中，当相对信号强度值Q由小值跳变为大值时，处理器记录角速度传感器角度值γ，当相对信号强度值由大值跳变为小值时，处理器记录当前角速度传感器角度值δ，所述相对信号强度值Q划分为100等份，当无线移动终端返回相对信号强度值为0时，则表示无线移动终端收到定向天线发送的电磁波功率信号极弱；若无线移动终端返回相对信号强度值是100，则表示无线移动终端收到定向天线发送的功率信号极强，其中小值范围是0~10，大值范围是90~100。

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