CN107491611B - 基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法，在微波暗室内进行抗干扰测试场景中天线的布局，具体包括以下步骤：根据实际卫星星座信号空时特性以及抗干扰测试对卫星星座的模拟需求建立导航天线布局；根据实际干扰星座信号时空特性以及干扰测试场景要求建立干扰天线布局；复用干扰天线和导航天线，外部输入通过合路器和开关来组合输出；建立移动干扰天线布局。本发明能够使微波暗室的测试环境能够涵盖各种典型干扰场景，以测试各种导航设备的抗干扰技术性能；克服了现有终端测试方法所存在的缺陷，大大提高了工作效率。

Description

基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法
技术领域
本发明涉及北斗导航设备测试技术领域，特备是一种抗干扰测试场景设计方法。
背景技术
在实际干扰环境下，如何验证并测试导航设备的抗干扰性能是个棘手的问题。目前，国内针对导航设备抗干扰性能的终端测试，主要采用室内传导式(有线注入)测试、地面测试场测试和实际实验测试；其中，室内传导测试只适合导航设备的初期研制，不能对天线在内的整套系统进行测试，不能进行空域抗干扰性能测试，对系统测试具有相当大的局限性；地面测试场测试方案缺点是易受周围环境影响，无法准确测试具体抗干扰指标以及性能极限，测试可信度不高，而且对大机动、高动态场景难以测试，测试覆盖性不高；实际实验测试成本过高，且在某些场景(高精度、高动态导弹)下不具备大量重复试验的要求，不能通过逐一排除的方法对影响因素进行定位，测试可控性不强。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法，能够克服现有终端测试方法所存在的缺陷，方便进行各种导航设备的抗干扰性能测试，提高工作效率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法，在微波暗室内进行抗干扰测试场景中天线的布局，具体包括以下步骤：
S1.根据实际卫星星座信号空时特性建模，获得导航天线初步布局；
S2.根据抗干扰测试对卫星星座的模拟需求，调整导航天线初步布局，形成导航天线布局；
S3.根据实际干扰星座信号时空特性建模，获得干扰天线初步布局；
S4.根据干扰测试场景要求，调整干扰天线初步布局，形成干扰天线布局；
S5.结合步骤S2以及步骤S4获得的固定天线布局，干扰天线和导航天线采用同一天线复用，外部输入通过合路器和开关来组合输出；
S6.在微波暗室内进行移动干扰天线布局，移动干扰采用干扰滑轨布局移动干扰天线，干扰滑轨全部嵌入屏蔽体和吸波材料中。
上述基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法，步骤S1所述的实际卫星星座信号空时特性包括星座周期特性、地球自转特性、用户位置及用户姿态变化。
上述基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法，步骤S1建模过程中，模拟天线与被测设备之间的俯仰角关系采用下式计算：
θ0＝ac tan[(cosα-0.1513)/sinα] (1)
Figure GDA0002600343960000021
式中，θ0为仰角，
Figure GDA0002600343960000022
为方位角，
Figure GDA0002600343960000023
Figure GDA0002600343960000024
为模拟被测设备所在接收地地理经度，
Figure GDA0002600343960000025
为模拟导航卫星所在轨道经度，θ为模拟被测设备所在接收地纬度。
上述基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法，步骤S2中所述抗干扰测试对卫星星座的模拟需求主要是指待测设备波束宽度约束；
假设被测设备为球坐标原点，θ、
Figure GDA0002600343960000026
分别定义为仰角、方位角，ΔΦ为从被测设备到两颗卫星的视线夹角；
离散天线阵分布在半径为R的正半球面上，假设在同一仰角θ上两个天线A、B的方向角分别为
Figure GDA0002600343960000027
依向量计算定理有：
Figure GDA0002600343960000028
Figure GDA0002600343960000029
Figure GDA0002600343960000031
由式(3)至式(5)计算可得出：
Figure GDA0002600343960000032
综合步骤S1和S2，可获得导航天线布局。
上述基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法，移动干扰布局包含有7根垂直一维内嵌式干扰滑轨，分布在360°方位角范围内，其中60°方位角间隔均匀分布6根干扰滑轨，另1根均分任两根干扰滑轨形成的60°夹角。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明通过建立并整合干扰天线布局和导航天线布局，能够模拟干扰信号与测试信号之间夹角的三维、动态连续变化，通过设置移动的干扰天线布局，进一步扩大了干扰来向的覆盖范围，从而使得微波暗室的测试环境能够涵盖各种典型干扰场景，能够测试各种导航设备的抗干扰技术性能；克服了现有终端测试方法所存在的缺陷，大大提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为具体实施例中对导航设备进行抗干扰测试场景设计过程中微波暗室内的天线布局图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法，在微波暗室内进行抗干扰测试场景中天线的布局，其流程如图1所示，具体包括以下步骤。
S1.根据实际卫星星座信号空时特性建模，获得导航天线初步布局；实际卫星星座信号空时特性包括星座周期特性、地球自转特性、用户位置及用户姿态变化。
建模过程中，模拟天线与被测设备之间的俯仰角关系采用下式计算：
θ0＝ac tan[(cosα-0.1513)/sinα] (1)
Figure GDA0002600343960000041
式中，θ0为仰角，
Figure GDA0002600343960000042
为方位角，
Figure GDA0002600343960000043
Figure GDA0002600343960000044
为模拟被测设备所在接收地地理经度，
Figure GDA0002600343960000045
为模拟导航卫星所在轨道经度，θ为模拟被测设备所在接收地纬度。
S2.根据抗干扰测试对卫星星座的模拟需求，包括天线阵波束宽度约束等，调整导航天线初步布局，形成导航天线布局。
假设被测设备为球坐标原点，θ、
Figure GDA0002600343960000046
分别定义为仰角、方位角，ΔΦ为从被测设备到两颗卫星的视线夹角，即两颗卫星方向间的空间夹角，需要小于被测设备波束宽度。
离散天线阵分布在半径为R的正半球面上，假设在同一仰角θ上两个天线A、B的方向角分别为
Figure GDA0002600343960000047
依向量计算定理有：
Figure GDA0002600343960000048
Figure GDA0002600343960000049
Figure GDA00026003439600000410
由式(3)至式(5)计算可得出：
Figure GDA00026003439600000411
综合步骤S1和S2，可获得导航天线布局。
S3.根据实际干扰星座信号时空特性建模，包括干扰类型等，获得干扰天线初步布局；干扰天线布局的俯仰角计算参考步骤S1中的式(1)和式(2)。
S4.根据干扰测试场景要求，包括干扰数量、干扰源等，参考步骤S2的式(6)调整干扰天线初步布局，形成干扰天线布局。
S5.结合步骤S2以及步骤S4获得的固定天线布局，干扰天线和导航天线采用同一天线复用，外部输入通过合路器和开关来组合输出。
S6.在微波暗室内进行移动干扰天线布局。移动干扰采用干扰滑轨布局移动干扰天线，干扰滑轨全部嵌入屏蔽体和吸波材料中，对暗室静区影响小，进一步扩大干扰来向覆盖范围。移动干扰布局包含有7根垂直一维内嵌式干扰滑轨，分布在360°方位角范围内，其中60°方位角间隔均匀分布6根干扰滑轨，另1根均分任两根干扰滑轨形成的60°夹角，保证存在2个干扰来向的夹角为30°，干扰布局可以满足两个干扰来向夹角为120°、60°以及30°的测试需求。
本发明应用于某项目方案中，微波暗室内共布设24个固定导航天线、24个固定干扰天线以及7个移动干扰天线，其中固定的导航天线和干扰天线采用复用的离散天线阵，7个移动干扰天线安装在固定的干扰滑轨支架上，60度方位角间隔均匀分布6根，另1根均分60度夹角。24根天线将仰角-10°到90°，方位角0°到360°的暗室空间划分为15个等分，暗室中央90°仰角上布一根天线，其余23根，从90°仰角往下依次为80°至45°每间隔5°选一个仰角平面，52.5°单独选一个仰角平面，35°至5°选择9个仰角平面，5°至-10°每间隔5°选择一个仰角平面；方位角从90°仰角的0°开始，以后每下降一个仰角平面在增加15°的基础上以90°、180°、270°的顺序递增，例：90°仰角平面的方位角为0°，80°仰角平面的方位角为15+90＝105°。布置好后的固定复用天线如图2所示。
上述布局方案的优点是24个天线将360度方位角均匀切分，可覆盖15度、30度、45度、60度、75度或者90度的方位角间隔，当天线用于辐射干扰时，干扰方位角的来向遍历覆盖率更高。

Claims (3)

1.基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法，其特征在于，在微波暗室内进行抗干扰测试场景中天线的布局，具体包括以下步骤：
S1.根据实际卫星星座信号空时特性建模，获得导航天线初步布局；
S2.根据抗干扰测试对卫星星座的模拟需求，调整导航天线初步布局，形成导航天线布局；
S3.根据实际干扰星座信号时空特性建模，获得干扰天线初步布局；
S4.根据干扰测试场景要求，调整干扰天线初步布局，形成干扰天线布局；
S5.结合步骤S2以及步骤S4获得的固定天线布局，干扰天线和导航天线采用同一天线复用，外部输入通过合路器和开关来组合输出；
S6.在微波暗室内进行移动干扰天线布局，移动干扰采用干扰滑轨布局移动干扰天线，干扰滑轨全部嵌入屏蔽体和吸波材料中；
步骤S2中所述抗干扰测试对卫星星座的模拟需求是指待测设备波束宽度约束；
假设被测设备为球坐标原点O，θ、
Figure FDA0002847221020000011
分别定义为仰角、方位角，ΔΦ为从被测设备到两颗卫星的视线夹角；
离散天线阵分布在半径为R的正半球面上，假设在同一仰角θ上两个天线A、B的方向角分别为
Figure FDA0002847221020000012
依向量计算定理有：
Figure FDA0002847221020000013
Figure FDA0002847221020000014
Figure FDA0002847221020000015
由式(3)至式(5)计算可得出：
Figure FDA0002847221020000016
综合步骤S1和S2，可获得导航天线布局。
2.根据权利要求1所述的基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法，其特征在于，步骤S1所述的实际卫星星座信号空时特性包括星座周期特性、地球自转特性、用户位置及用户姿态变化。
3.根据权利要求1所述的基于微波暗室天线布局的抗干扰测试场景设计方法，其特征在于，移动干扰布局包含有7根垂直一维内嵌式干扰滑轨，分布在360°方位角范围内，其中60°方位角间隔均匀分布6根干扰滑轨，另1根均分任两根干扰滑轨形成的60°夹角。
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