CN106610455A - 一种直升机超短波天线方向图飞行测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种直升机超短波天线方向图飞行测试方法。包括如下步骤：校准数据获取、飞行试验、数据处理；在某型直升机天线方向图试飞中，采用了所述的飞行方法和数据处理方法。通过使用所述的距离/场强修正算法，在试飞中利用当架次获得的“距离-场强”校验数据对当架次的试飞数据进行距离修正，科学严谨的解决了“距离-场强”关系时变且难以准确预测的难题。节约试飞架次66％，试飞周期缩短了15天以上。

Description

一种直升机超短波天线方向图飞行测试方法
技术领域
本技术发明涉及直升机通信系统试飞，属通信系统试飞领域，涉及一种直升机超短波天线方向图飞行测试方法。
背景技术
在环绕天线的球体空间上的每一个截面上的场强分布图就叫做天线方向图。天线方向图的形状取决于天线的形状及其安装面的形状和材料。由于飞机复杂的几何形状导致的直射波与反射波之间干涉，而且机体表面材料的影响尚无法准确计算，精确预测天线方向图是不可能的。在地面测量中，由于地球表面的反射作用，以及模型制作精确度的影响，地面测量的方向图也与飞机实际飞行状态下的方向图有一定差异。因此，必须通过飞行测量才能获得较为真实的机载天线方向图。
对于固定翼飞机而言，通常的做法是让载机在等场强区做梅花瓣飞行，并在固定间隔的不同航向上发送载波信号，同时试验人员在地面用经过校准的场强测量设备连接高增益天线对机载电台发送的载波信号进行接收和测量，并根据结果绘制方向图。但对于直升机而言，其飞行速度、高度不能与固定翼飞机相提并论，因此要飞到一百多公里以外的等场强区域，并在四、五千米的高度上进行梅花瓣飞行，其效率可想而知。考虑到直升机有其独特的飞行性能，可以低空悬停，所以直升机可以通过在不同航向下进行悬停并完成载波的发送，以达到天线方向图测试的目的，类似于地面的自由空间测试场测试方法。在某型武装直升机超短波天线方向图试飞中就曾采用了悬停法完成直升机天线方向图试飞，试飞效率大大提高。但是，悬停法要求被试直升机在距离场强测试点4公里到5公里处，进行高度100米的悬停飞行，这对于大型直升机而言(特别是大重量时)，由于发动机剩余功率不足的原因，其悬停性能无法满足在此高度长时间悬停的要求，所以悬停法对此类直升机而言不适用，需要提出一种新的适用于大型直升机超短波天线方向图的飞行测试方法。
发明内容
本发明提供了一种直升机超短波天线方向图飞行测试方法。
技术方案
包括如下步骤：
步骤一、校准数据获取
被试直升机从机场起飞，爬升至场高1000米，飞行至距场强测试点30公里处；之后，被试直升机从第一点(A)水平飞向第二点(B)，第一点距离第二点30公里，且在飞行中使用超短波电台间隔发射载波，所述的间隔为5秒，每次载波发送保持时间为2秒，地面场强测试点每次收到载波信号后记录水平飞行的原始场强值；
步骤二、飞行试验
所述直升机以第三点(C)为圆心，做半径5公里的盘旋飞行，第三点为第一点和第二点连线的中点，盘旋飞行期间，所述的直升机通过超短波电台在预定频率上，航向每变化10度到15度发射一次载波，每次载波发送保持时间为2秒，且在每次发送载波前向地面报告载机真航向；期间地面场强测试点每次收到载波信号后记录盘旋飞行的原始场强值、北京时间以及载机真航向数据；
步骤三、数据处理
获得原始距离序列，所述的距离序列为载机飞行期间，每次发射载波时载机到场强测试点的距离值的集合，该距离值依据机载数据记录器记录的载机位置信息以及已知的场强测试点的位置信息计算得到；所述的原始距离序列包括水平飞行的原始距离序列以及盘旋飞行的原始距离序列；
获得原始场强序列，所述的原始场强序列为载机飞行期间，每次发射载波时场强测试点记录的场强值的集合；所述的原始场强序列包括水平飞行的原始场强序列以及盘旋飞行的原始场强序列E[n]；
1)根据记录的多组水平飞行的原始场强序列以及对应的原始距离序列，整理出第一样本数据，所述的第一样本数据包括水平飞行的原始场强和距离；
2)采用曲线拟合方法对获得的第一样本数据进行数据拟合，并得到拟合后的“距离-场强”关系曲线，并依据该曲线进一步计算得到30公里处对应的场强值E30；
3)根据盘旋飞行的距离序列以及所述的“距离-场强”关系曲线得到对应的盘旋拟合场强序列E1[n]；
4)获得场强修正序列E2[n]，其中：场强修正序列E2[n]＝盘旋拟合场强序列E1[n]-30公里处对应的场强值E30；
5)获得目标场强序列E3[n]，其中：目标场强序列E3[n]＝盘旋飞行的原始场强序列E[n]-场强修正序列E2[n]，由所述的目标场强序列E3[n]得到超短波天线方向图。进一步，步骤二中，盘旋飞行期间，直升机滚转角约为3°。
技术效果
在某型直升机天线方向图试飞中，采用了所述的飞行方法和数据处理方法。通过使用所述的距离/场强修正算法，在试飞中利用当架次获得的“距离-场强”校验数据对当架次的试飞数据进行距离修正，科学严谨的解决了“距离-场强”关系时变且难以准确预测的难题，并最终成功利用4架次圆满完成了该机超短波天线方向图试飞。节约试飞架次66％，试飞周期缩短了15天以上。
附图说明
图1为大型直升机超短波天线方向图试飞示意图；
图2为测试方向图。
具体实施方式
以某直升机超短波天线方向图为例说明本专利的具体实施方式如下：
直升机按照本文所述的方法获取校准数据和飞行测试数据。所选择的位置点如表1所示。
包括如下步骤：
步骤一、校准数据获取
被试直升机从机场起飞，爬升至场高1000米，飞行至距场强测试点30公里处；之后，被试直升机从第一点(A)水平飞向第二点(B)，第一点距离第二点30公里，且在飞行中使用超短波电台间隔发射载波，所述的间隔为5秒，每次载波发送保持时间为2秒，地面场强测试点每次收到载波信号后记录水平飞行的原始场强值；
步骤二、飞行试验
所述直升机以第三点(C)为圆心，做半径5公里的盘旋飞行，第三点为第一点和第二点连线的中点，盘旋飞行期间，所述的直升机通过超短波电台在预定频率上，航向每变化10度到15度发射一次载波，每次载波发送保持时间为2秒，且在每次发送载波前向地面报告载机真航向；期间地面场强测试点每次收到载波信号后记录盘旋飞行的原始场强值、北京时间以及载机真航向数据；
步骤三、数据处理
获得原始距离序列，所述的距离序列为载机飞行期间，每次发射载波时载机到场强测试点的距离值的集合，该距离值依据机载数据记录器记录的载机位置信息以及已知的场强测试点的位置信息计算得到；所述的原始距离序列包括水平飞行的原始距离序列以及盘旋飞行的原始距离序列；
获得原始场强序列，所述的原始场强序列为载机飞行期间，每次发射载波时场强测试点记录的场强值的集合；所述的原始场强序列包括水平飞行的原始场强序列以及盘旋飞行的原始场强序列E[n]；
1)根据记录的多组水平飞行的原始场强序列以及对应的原始距离序列，整理出第一样本数据，所述的第一样本数据包括水平飞行的原始场强和距离；
2)采用曲线拟合方法对获得的第一样本数据进行数据拟合，并得到拟合后的“距离-场强”关系曲线，并依据该曲线进一步计算得到30公里处对应的场强值E30；
3)根据盘旋飞行的距离序列以及所述的“距离-场强”关系曲线得到对应的盘旋拟合场强序列E1[n]；
4)获得场强修正序列E2[n]，其中：场强修正序列E2[n]＝盘旋拟合场强序列E1[n]-30公里处对应的场强值E30；
5)获得目标场强序列E3[n]，其中：目标场强序列E3[n]＝盘旋飞行的原始场强序列E[n]-场强修正序列E2[n]，由所述的目标场强序列E3[n]得到超短波天线方向图。进一步，步骤二中，盘旋飞行期间，直升机滚转角约为3°。
表1位置点数据
本次测试所选用的场强测量设备为：安捷伦E4440频谱仪，测试频率为116.35MHz，最终所获得的目标场强序列E3[n]如表2所示，得到的超短波天线方向图见图2。
表2目标场强序列E3[n]
序号 相对方位(度) 相对电平(分贝)
1 10.5055334 -10.5
2 31.7354181 -1.3
3 45.4995905 -1.4
4 61.8176416 -2.3
5 79.8010514 -2.5
6 94.6144598 -2.9
7 103.3659410 -5.8
8 128.9195949 -1.5
9 137.5011351 -0.9
10 154.3997684 -1.3
11 185.3374754 -2.2
12 197.2874048 -2.4
13 213.5963457 -6.5
14 225.1184465 0.0(-68.84dBm)
15 243.7394466 -1.0
16 254.4123308 -1.5
17 270.7456511 -4.8
18 285.4046194 -4.5
19 302.8791991 -5.0

Claims (2)

1.一种直升机超短波天线方向图飞行测试方法，包括如下步骤：
步骤一、校准数据获取
被试直升机从机场起飞，爬升至场高1000米，飞行至距场强测试点30公里处；之后，被试直升机从第一点(A)水平飞向第二点(B)，第一点距离第二点30公里，且在飞行中使用超短波电台间隔发射载波，所述的间隔为5秒，每次载波发送保持时间为2秒，地面场强测试点每次收到载波信号后记录水平飞行的原始场强值；
步骤二、飞行试验
所述直升机以第三点(C)为圆心，做半径5公里的盘旋飞行，第三点为第一点和第二点连线的中点，盘旋飞行期间，所述的直升机通过超短波电台在预定频率上，航向每变化10度到15度发射一次载波，每次载波发送保持时间为2秒，且在每次发送载波前向地面报告载机真航向；期间地面场强测试点每次收到载波信号后记录盘旋飞行的原始场强值、北京时间以及载机真航向数据；
步骤三、数据处理
获得原始距离序列，所述的距离序列为载机飞行期间，每次发射载波时载机到场强测试点的距离值的集合，该距离值依据机载数据记录器记录的载机位置信息以及已知的场强测试点的位置信息计算得到；所述的原始距离序列包括水平飞行的原始距离序列以及盘旋飞行的原始距离序列；
获得原始场强序列，所述的原始场强序列为载机飞行期间，每次发射载波时场强测试点记录的场强值的集合；所述的原始场强序列包括水平飞行的原始场强序列以及盘旋飞行的原始场强序列E[n]；
1)根据记录的多组水平飞行的原始场强序列以及对应的原始距离序列，整理出第一样本数据，所述的第一样本数据包括水平飞行的原始场强和距离；
2)采用曲线拟合方法对获得的第一样本数据进行数据拟合，并得到拟合后的“距离-场强”关系曲线，并依据该曲线进一步计算得到30公里处对应的场强值E30；
3)根据盘旋飞行的距离序列以及所述的“距离-场强”关系曲线得到对应的盘旋拟合场强序列E1[n]；
4)获得场强修正序列E2[n]，其中：场强修正序列E2[n]＝盘旋拟合场强序列E1[n]-30公里处对应的场强值E30；
5)获得目标场强序列E3[n]，其中：目标场强序列E3[n]＝盘旋飞行的原始场强序列E[n]-场强修正序列E2[n]，由所述的目标场强序列E3[n]得到超短波天线方向图。
2.根据权利要求1所述的一种直升机超短波天线方向图飞行测试方法，其特征在于：步骤二中，盘旋飞行期间，直升机滚转角约为3°。
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Assignor: CHINESE FLIGHT TEST EST

Contract record no.: X2022990000027

Denomination of invention: A flight test method for helicopter ultrashort wave antenna pattern

Granted publication date: 20190802

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