CN105203988B - 一种干涉仪系统测向精度的自动测试方法 - Google Patents

一种干涉仪系统测向精度的自动测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种干涉仪系统测向精度的自动测试方法，首先通过测试软件初始化信号源、转台并与被测设备建立网络连接；然后由用户输入测试参数；测试软件请求设备开始测试；测试软件控制转台转到指定的测试角度；测试软件控制信号源产生测试参数中指定的微波信号，产生相应的电磁环境；根据信号相对天线阵的角度和频率，计算近场修正参数并将近场修正参数通过网络UDP协议发送给被测设备；请求被测设备当前对信号源产生的电磁信号的有效测向结果；记录数据，计算被测设备的测向结果与转台的转动而产生的实际信号相对于被测设备天线阵角度之间的误差；最后统计测向均方根误差并输出测试结果报表。

Description

一种干涉仪系统测向精度的自动测试方法
技术领域
本发明涉及一种干涉仪系统测向精度的自动测试方法，属于电子对抗领域。
背景技术
在电子对抗领域，干涉仪系统能够根据其天线阵接收到的雷达信号在两个天线间的相位差，通过相关解算计算出雷达信号角度，从而为电子侦查设备提供信号的角度参数。
在实验室测试环境下对干涉仪系统的测向精度进行测试时，由于近场信号源产生的信号为球面波，干涉仪系统通过相位差解算信号方位时必须使用近场修正参数对测试结果进行修正才能真实反映出平面波信号测向的实际精度。这就需要在测试时根据转台角度和频率的不同实时向被测设备发送近场校正参数。
干涉仪系统测向精度是其重要的指标之一，一种高效便捷的测试方法能够给干涉仪系统调试和生产提供有力的手段。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种干涉仪系统测向精度的自动测试方法，该方法能够自动完成干涉仪系统测向结果的统计分析，同时根据测试角度和频率计算近场测向修正值并将修正值发送给被测设备。该方法采用在同一角度测试完所有频点再进行下一角度测试的流程，减少了转台频繁来回转动的时间，提高了测试效率。
发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种干涉仪系统测向精度的自动测试方法，该方法包括以下步骤：
1)测试软件初始化信号源、转台并与被测设备建立网络连接；
2)用户输入测试参数；
3)测试软件请求设备开始测试；
4)测试软件控制转台转到指定的测试角度；
5)测试软件控制信号源产生测试参数中指定的微波信号，产生相应的电磁环境；
6)根据信号相对天线阵的角度和频率，计算近场修正参数并将近场修正参数通过网络UDP协议发送给被测设备；
7)请求被测设备当前对信号源产生的电磁信号的有效测向结果；
8)记录数据，计算被测设备的测向结果与转台的转动而产生的实际信号相对于被测设备天线阵角度之间的误差；
9)所有需要测试的频率测试完成则进行下一步，否则进行步骤5)；
10)所有需要测试的角度测试完成则进行下一步，否则进行步骤4)；
11)测试完成，统计测向均方根误差并输出测试结果报表。
其中，所述步骤1)中，测试软件安装在测控计算机中，通过网络通信的方式与信号源和被测设备进行数据交互；通过串口协议与转台通信。
其中，所述步骤2)中，用户输入的参数包括测试频率集、测试角度集以及测试信号的重复周期和脉冲宽度。
其中，所述步骤6)中，近场修正参数为干涉仪系统两个测向天线相位差的近场误差，用于补偿近场信号的球面波代替远场信号的近似平面波而产生的近场测试相位误差；近场修正参数Δθ满足如下公式：
Δθ＝θ″-θ′ (1)，
其中θ″为两个天线的理论近场相位差，θ′为两个天线的理论远场相位差，θ″和θ′都满足如下公式：
其中f为当前测试信号频率，c为光速，Δl为信号发射源到两个天线的距离差，Δl由下式得出：
Δl＝l1-l2 (3)，
其中l1、l2为信号发射源到两个天线的距离；
近场时，信号发射源到转台的距离已知，根据信号发射源到转台的距离、天线安装尺寸以及当前转台角度，在平面坐标系中计算出近场时信号发射源到两天线的距离l1″、l2″，得到近场时发射源到两个天线的距离差Δl″，从而根据以上公式计算出两个天线的理论近场相位差θ″；
计算远场相位差时，认为信号发射源到转台的距离无限远，再根据天线安装尺寸以及当前转台角度，在平面坐标系中计算出远场时信号发射源到两天线的距离差Δl′，从而根据以上公式计算出两个天线的理论远场相位差θ′；
其中，所述步骤11)中，测试结果报表按照相同测试频率对测向结果进行输出显示。
有益效果：相比于现有技术，本发明一种干涉仪系统测向精度的自动测试方法，采用测试软件控制转台及信号源并与设备通信，能够自动完成干涉仪系统测向结果的统计分析，同时根据测试角度和频率实时计算近场测向修正值并将修正值发送给被测设备。该方法采用在同一角度测试完所有频点再进行下一角度测试的流程，减少了转台频繁来回转动的时间，提高了测试效率。
附图说明
图1为本发明所采用的系统结构示意图；
图2为本发明干涉仪系统测向精度的自动测试方法流程图；
图3为本发明近场校正参数计算的原理图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
如图1所示为本发明干涉仪系统测向精度的自动测试方法所需的测试系统，包括用于控制整个测试流程的测控计算机1、信号源2、网络交换机3、转台控制器4、微波喇叭5、三脚架6、天线转台7和天线安装架8。其中，测控计算机1、信号源2通过网线与网络交换机3相连。测控计算机1还通过RS232串口与转台控制器4相连。信号源2的输出口通过微波电缆与微波喇叭5的输入端相连。转台控制器4通过驱动电缆与天线转台7相连。天线安装架8固定于天线转台的转轴上。
测控计算机1内安装有用于通信和数据处理的测试软件，测试软件采用LabVIEW开发环境进行开发。测试软件通过网络与设备进行数据交互，同时通过网络控制信号源发射相应参数的微波信号。测试软件还通过串口协议与转台控制器进行通信，控制和获取转台角度。
微波喇叭5安装在三脚架6顶端，微波喇叭5的发射中心延长线与天线转台7转轴相交。
微波喇叭5、三脚架6和天线转台7置于微波暗室的测试环境中，与操作环境进行隔离。干涉仪系统包括处理机A、接收机B和天线阵C。处理机A置于测控室内，通过数据线和微波电缆与接收机B连接。接收机B固定在天线转台7的转轴上同时通过微波电缆与天线阵C相连。天线阵C安装在天线安装架8的安装孔中。接收机B和天线C可随转台同时转动相应的角度，从而使微波喇叭相对于天线产生对应的角度，模拟真实信号的不同角度。
如图2所示为该测试方法的流程图，该方法包括以下步骤：
1)测试软件初始化信号源、转台并与被测设备建立网络连接；
2)用户输入测试参数；
3)测试软件请求设备开始测试；
4)测试软件控制转台转到指定的测试角度；
5)测试软件控制信号源产生测试参数中指定的微波信号，产生相应的电磁环境；
6)根据信号相对天线阵的角度和频率，计算近场修正参数并将近场修正参数通过网络UDP协议发送给被测设备；
7)请求被测设备当前对信号源产生的电磁信号的有效测向结果；
8)记录数据，计算被测设备的测向结果与转台的转动而产生的实际信号相对于被测设备天线阵角度之间的误差；
9)所有需要测试的频率测试完成则进行下一步，否则进行步骤5)；
10)所有需要测试的角度测试完成则进行下一步，否则进行步骤4)；
11)测试完成，统计测向均方根误差并输出测试结果报表。
其中，步骤1)中，测试软件安装在测控计算机中，通过网络通信的方式与信号源和被测设备进行数据交互；通过串口协议与转台通信。
其中，用户输入的参数包括测试频率集、测试角度集以及测试信号的重复周期和脉冲宽度。
其中，步骤6)中，近场修正参数为干涉仪系统两个测向天线相位差的近场误差，用于补偿近场信号的球面波代替远场信号的近似平面波而产生的近场测试相位误差。近场误差产生的原理如图3所示，两束近场信号Ln由微波喇叭5发射并分别由两个天线C接收，两束波的波程差为Δl″；两束理论远场信号Lf为平行入射，在同样的角度产生了波程差Δl′。Δl″与Δl′的不同产生了近场和远场情况下两个天线相位差的不同，从而需要进行修正。
近场修正参数Δθ满足如下公式：
Δθ＝θ″-θ′ (1)；
其中θ″为两个天线的理论近场相位差，θ′为两个天线的理论远场相位差，θ″和θ′都满足如下公式：
其中f为当前测试信号频率，c为光速，Δl为信号发射源到两个天线的距离差，Δl由下式得出：
Δl＝l1-l2 (3)；
其中l1、l2为信号发射源到两个天线的距离；
近场时，信号发射源到转台的距离已知，根据信号发射源到转台的距离、天线安装尺寸以及当前转台角度，在平面坐标系中计算出近场时信号发射源到两天线的距离l1″、l2″，得到近场时发射源到两个天线的距离差Δl″，从而根据以上公式计算出两个天线的理论近场相位差θ″；
计算远场相位差时，认为信号发射源到转台的距离无限远，再根据天线安装尺寸以及当前转台角度，在平面坐标系中计算出远场时信号发射源到两天线的距离差Δl′，从而根据以上公式计算出两个天线的理论远场相位差θ′；
其中，步骤11)中，测试结果报表按照相同测试频率对测向结果进行输出显示。

Claims (4)

1.一种干涉仪系统测向精度的自动测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)搭建干涉仪测向精度的测试装置：该测试装置包括测控计算机、信号源、网络交换机、转台控制器、微波喇叭和天线转台；其中，测控计算机和信号源分别通过网线与网络交换机连接；同时测控计算机还通过RS232串口与转台控制器连接；信号源的输出口通过微波电缆与微波喇叭的输入端连接；转台控制器通过驱动电缆与天线转台连接，天线转台的转轴上固定有天线安装架；还包括处理机A、接收机B和天线阵C；处理机A置于测控室内，通过数据线和微波电缆与接收机B连接；接收机B固定在天线转台的转轴上同时通过微波电缆与天线阵C连接；天线阵C安装在天线安装架上；接收机B和天线C可随转台同时转动相应的角度，从而使微波喇叭相对于天线产生对应的角度，模拟真实信号的不同角度；
(2)测试软件初始化信号源、转台并与被测设备建立网络连接；
(3)用户输入测试参数；
(4)测试软件请求设备开始测试；
(5)测试软件控制转台转到指定的测试角度；
(6)测试软件控制信号源产生测试参数中指定的微波信号，产生相应的电磁环境；
(7)根据信号相对天线阵的角度和频率，计算近场修正参数并将近场修正参数通过网络UDP协议发送给被测设备；其中，所述近场修正参数为干涉仪系统两个测向天线相位差的近场误差，用于补偿近场信号的球面波代替远场信号的近似平面波而产生的近场测试相位误差；近场修正参数△θ满足如下公式：
△θ＝θ”-θ' (1)，
其中θ”为两个天线的理论近场相位差，θ'为两个天线的理论远场相位差，θ”和θ'都满足如下公式：
<mrow> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>l</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>f</mi> </mrow> <mi>c</mi> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mrow>
其中f为当前测试信号频率，c为光速，△l为信号发射源到两个天线的距离差，△l由下式得出：
△l＝l1-l2 (3)，
其中l1、l2为信号发射源到两个天线的距离；
近场时，信号发射源到转台的距离已知，根据信号发射源到转台的距离、天线安装尺寸以及当前转台角度，在平面坐标系中计算出近场时信号发射源到两天线的距离l1”、l2”，得到近场时发射源到两个天线的距离差△l”，从而根据以上公式计算出两个天线的理论近场相位差θ”；
计算远场相位差时，认为信号发射源到转台的距离无限远，再根据天线安装尺寸以及当前转台角度，在平面坐标系中计算出远场时信号发射源到两天线的距离差△l'，从而根据以上公式计算出两个天线的理论远场相位差θ'；
(8)请求被测设备当前对信号源产生的电磁信号的有效测向结果；
(9)记录数据，计算被测设备的测向结果与转台的转动而产生的实际信号相对于被测设备天线阵角度之间的误差；
(10)所有需要测试的频率测试完成则进行下一步，否则进行步骤(6)；
(11)所有需要测试的角度测试完成则进行下一步，否则进行步骤(5)；
(12)测试完成，统计测向均方根误差并输出测试结果报表。
2.根据权利要求1所述的干涉仪系统测向精度的自动测试方法，其特征在于：所述步骤(2)中，测试软件安装在测控计算机中，通过网络通信的方式与信号源和被测设备进行数据交互；通过串口协议与转台通信。
3.根据权利要求1所述的干涉仪系统测向精度的自动测试方法，其特征在于：所述步骤(3)中，用户输入的参数包括测试频率集、测试角度集以及测试信号的重复周期和脉冲宽度。
4.根据权利要求1所述的干涉仪系统测向精度的自动测试方法，其特征在于：所述步骤(12)中，测试结果报表按照相同测试频率对测向结果进行输出显示。
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