CN107707296A - 一种动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测装置和方法，装置包括天线摇摆台、摄像头组件、标校板组件和十字刻度靶环；被测天线安装在天线摇摆台上，摄像头安装在被测天线抛物面顶端或者底端，且摄像头光轴与被测天线抛物面几何中心轴平行；标校板组件包括十字光标、标校板、信标天线、信标天线固定架和标校板调整架；标校板安装在标校板调整架上，信标天线以及十字光标安装在标校板上；标校板与被测天线口面平行；信标天线中心与十字光标中心在同一铅垂方向上，且距离等于摄像头光轴与被测天线抛物面几何中心轴距离；十字刻度靶环贴在计算机屏幕上。本发明能够通过低成本的装置和简单易行的方法，对动中通等小型天线进行电轴标定和跟踪精度检测，大大降低标定及测试成本。
Description
技术领域
本发明属于移动跟踪通信技术领域，尤其适用于小型低成本天线测试领域，具体为一种动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测装置和方法。
背景技术
动中通卫星通信系统是安装在移动载体(例如汽车、火车、飞机、轮船等)上的，在运动过程中通过同步轨道卫星实现实时通信的系统，并且要保证在载体快速运动过程中能够正常和不间断地通信。
动中通卫星通信系统的天线在载体运动中能否保持准确对准卫星，是动中通卫星通信系统通信性能的基本保证。因此测量动中通天线对准目标及跟踪相对运动目标的精度是该领域中的重要技术。
目前，本领域中用于检测动中通卫星通信系统天线跟踪精度的方法主要有两种。一种利用传输图像的质量作为跟踪精度的判断基准，其工作原理是在移动载体动中通站上以一定的功率和传输码速率向基地站传送图像，在基地站接收图像信号，以接收到的图像质量的好坏、图像丢失的次数或丢失时间的长短来辨别该动中通系统跟踪性能的优劣。第二种方法是用频谱分析仪记录接收信号电平的变化情况来进行判断，其工作原理是在主站(或移动站)的接收端接频谱分析仪，通过频谱分析仪测量得到的卫星信标或移动终端发出的信号的大小来判断天线跟踪的好坏。
上述第一种方法简单直观，但不能对天线跟踪系统做出定量的分析；第二种方法虽然可以从信号电平的变化定量反映出通信质量，但因信号电平包含信道上的其他误差，不能正确反映天线跟踪对准卫星的精度，而且高精度频谱分析仪本身的价格也相当昂贵。
此外在生产装配中，天线电轴与水平基准的夹角，电轴与几何轴的重合度等需要进行标定。标定需要具有较大面积的标校场和高精度角度编码器，标定成本高、周期长，不适于批量生产。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测装置和方法，能够方便快捷的对动中通等小型天线进行电轴标定和跟踪精度检测，使之达到实施简便、功能广泛、性价比高、测量效果好的目的。
本发明的技术方案为：
所述一种动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测装置，其特征在于：包括天线摇摆台、摄像头组件、标校板组件和十字刻度靶环；
被测的动中通卫星通信系统天线能够安装在天线摇摆台上，所述天线摇摆台能够带动被测的动中通卫星通信系统天线摆动；
所述摄像头组件包括摄像头、摄像头调整架和显示计算机；摄像头安装在摄像头调整架上，摄像头调整架安装在被测动中通卫星通信系统天线抛物面在铅垂方向的顶端或者底端，且摄像头光轴与被测动中通卫星通信系统天线抛物面几何中心轴平行；摄像头与显示计算机相连，能够将拍摄的图像在显示计算机屏幕上显示；
所述标校板组件包括十字光标、标校板、信标天线、信标天线固定架和标校板调整架；标校板安装在标校板调整架上，信标天线安装在信标天线固定架上，信标天线固定架以及十字光标安装在标校板上；通过调节标校板调整架能够将标校板调整至与被测动中通卫星通信系统天线口面平行；所述信标天线中心与十字光标中心在同一铅垂方向上，且信标天线中心与十字光标中心距离等于摄像头光轴与被测动中通卫星通信系统天线抛物面几何中心轴距离；
所述十字刻度靶环贴在显示计算机的屏幕上，当被测动中通卫星通信系统天线抛物面几何中心轴对准信标天线中心时，调整十字刻度靶环的十字交点使其与显示屏上的显示的十字光标像的十字中心重合，并固定十字刻度靶环。
利用上述装置进行动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：调节标校板调整架，使标校板与被测动中通卫星通信系统天线口面平行；将被测动中通卫星通信系统天线抛物面几何中心轴对准信标天线中心，调整十字刻度靶环的十字交点使其与显示屏上的显示的十字光标像的十字中心重合，并固定十字刻度靶环；
步骤2：打开信标机，转动天线寻找到天线接收信号最大值的位置，并观察摄像头所拍摄标校板上十字光标像的十字中心是否与十字刻度靶环中心重合，若重合，则表明天线电轴与天线抛物面几何中心轴重合，否则调整天线电轴，直至天线电轴与天线抛物面几何中心轴重合；
步骤3：控制天线摇摆台按照设定要求摆动，被测动中通卫星通信系统天线进入对信标天线的跟踪模式，观察摄像头所拍摄标校板上十字光标像的十字中心与十字刻度靶环中心的偏离量，得到跟踪误差值。
进一步的优选方案，所述一种动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测的方法，其特征在于：步骤1中，通过调整天线摇摆台与标校板调整架位置，使标校板与被测动中通卫星通信系统天线的距离不小于S：
其中λ＝300/f，f为天线的接收频率，单位为MHz；D为天线口径，单位为m，S为标校板与被测天线的空间距离，单位为m。
进一步的优选方案，所述一种动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测的方法，其特征在于：步骤1中，先调整被测动中通卫星通信系统天线，使其俯仰方向与水平面夹角不小于6°。
有益效果
本发明提出的动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测装置和方法，能够通过低成本的装置和简单易行的方法，对动中通等小型天线进行电轴标定和跟踪精度检测，大大降低标定及测试成本。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的天线跟踪信号源结构原理图；
图2为本发明实施例的摄像头调整架结构示意图；
图3为本发明实施例的十字刻度靶环示意图；
图4为本发明实施例的跟踪误差测试设备图；
图中：1-摇摆台，2-天线，3-天线抛物面，4-天线电轴，5-摄像头调整架，6-摄像头，7-十字光标，8-标校板，9-信标天线，10-信标天线固定架，11-标校板调整架，501-摄像头托架，502-调整过渡管，503-法兰调整管，504-安装板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本实施例中的动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测装置，包括天线摇摆台、摄像头组件、标校板组件和十字刻度靶环。
被测的动中通卫星通信系统天线能够安装在天线摇摆台上，所述天线摇摆台能够带动被测的动中通卫星通信系统天线按照设定要求摆动，模拟移动载体的运动。
所述摄像头组件包括摄像头、摄像头调整架和显示计算机；摄像头安装在摄像头调整架上，摄像头调整架安装在被测动中通卫星通信系统天线抛物面在铅垂方向的顶端或者底端，且摄像头光轴与被测动中通卫星通信系统天线抛物面几何中心轴平行；摄像头与显示计算机相连，能够将拍摄的图像在显示计算机屏幕上显示。需要注意的是，摄像头应有足够倍数光学变焦倍数便于增强光轴的测量准确性，摄像头重量要轻，不能使天线幅面产生变型。
所述标校板组件包括十字光标、标校板、信标天线、信标天线固定架和标校板调整架；标校板安装在标校板调整架上，信标天线安装在信标天线固定架上，信标天线固定架以及十字光标安装在标校板上；通过调节标校板调整架能够将标校板调整至与被测动中通卫星通信系统天线口面平行；所述信标天线中心与十字光标中心在同一铅垂方向上，且信标天线中心与十字光标中心距离等于摄像头光轴与被测动中通卫星通信系统天线抛物面几何中心轴距离。
所述十字刻度靶环贴在显示计算机的屏幕上，当被测动中通卫星通信系统天线抛物面几何中心轴对准信标天线中心时，调整十字刻度靶环的十字交点使其与显示屏上的显示的十字光标像的十字中心重合，并固定十字刻度靶环。
如图2所示组装摄像头调整架5，首先用螺钉将摄像头托架501紧固到调整过渡管502，再用螺钉等角度预紧调整过渡管502和法兰调整管503，方便后续对摄像头6的微型调整，再用螺钉将法兰调整管503固定到天线2顶端，预备安装摄像头6；接着将信标天线固定架10与信标天线9固联，固联后安装到标校板8上。
装配时，首先用螺钉将摄像头6固定到摄像头托架501上，保证摄像头光轴平行于抛物面几何中心轴，接着将天线2固定到摇摆台1面中心，摇摆台1上升到中间位置(预备摇摆)；其次将标校板调整架11以铅垂状态固定到距离天线20～30米处并且平行于天线2口面，用螺钉将标校板8紧固到标校板调整架11上，十字光标7安装在标校板8时，以天线抛物面几何中心轴到摄像头6光轴的距离等于十字光标7中心到信标天线中心距离的原则安装，最后当天线抛物面几何中心轴对准信标天线9时，将十字刻度靶环的十字交点与屏上显示的十字光标像的交点重合后将十字刻度靶环在计算机屏幕上粘牢，将调整过渡管502紧固，完成装配。
利用上述装置进行动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测的方法，包括以下步骤：
步骤1：调节标校板调整架，使标校板与被测动中通卫星通信系统天线口面平行；将被测动中通卫星通信系统天线抛物面几何中心轴对准信标天线中心，调整十字刻度靶环的十字交点使其与显示屏上的显示的十字光标像的十字中心重合，并固定十字刻度靶环。
需要注意的是，校板与被测天线的空间距离与被测天线的口径和天线接收频率有关。其最短空间距离可通过公式
计算，300/f，f为天线的接收频率，单位为MHz；D为天线口径，单位为m，S为标校板与被测天线的空间距离，单位为m。
不同的天线可通过上述公式计算得到最小测试距离，以保证测试的有效性和准确性。同时为避免信号地面反射的干扰，被测天线对准标校板上安装的信标源时俯仰夹角至少应大于6°。
步骤2：打开信标机，信号源频率范围为12.25～13.25GHz，转动天线寻找到天线接收信号最大值的位置，并观察摄像头所拍摄标校板上十字光标像的十字中心是否与十字刻度靶环中心重合，若重合，则表明天线电轴与天线抛物面几何中心轴重合，否则调整天线电轴，直至天线电轴与天线抛物面几何中心轴重合；
步骤3：控制天线摇摆台按照设定要求摆动，被测动中通卫星通信系统天线进入对信标天线的跟踪模式，观察摄像头所拍摄标校板上十字光标像的十字中心与十字刻度靶环中心的偏离量，得到跟踪误差值。
为了能够直接从十字刻度靶环上读出跟踪误差值，需要对十字刻度靶环上的刻度进行标定：
天线对准信标发射源，摄像头焦距调好后固定不动，计算机屏幕中标校板的十字光标像的十字中心与屏幕上十字刻度靶环中心重合。以标校板实际尺寸与摄像头所摄标校板在计算机屏幕上的成像尺寸为比例尺，根据几何原理计算，计算天线转动0.1°时十字光标中心偏离信标天线中心的理论偏移距离，理论偏移距离除以比例尺，得到十字刻度靶标0.1°的刻度数据，依次计算出0.2°到1.5°的刻度数据，并以此绘制十字刻度靶环的刻度线。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测装置，其特征在于：包括天线摇摆台、摄像头组件、标校板组件和十字刻度靶环；
被测的动中通卫星通信系统天线能够安装在天线摇摆台上，所述天线摇摆台能够带动被测的动中通卫星通信系统天线摆动；
所述摄像头组件包括摄像头、摄像头调整架和显示计算机；摄像头安装在摄像头调整架上，摄像头调整架安装在被测动中通卫星通信系统天线抛物面在铅垂方向的顶端或者底端，且摄像头光轴与被测动中通卫星通信系统天线抛物面几何中心轴平行；摄像头与显示计算机相连，能够将拍摄的图像在显示计算机屏幕上显示；
所述标校板组件包括十字光标、标校板、信标天线、信标天线固定架和标校板调整架；标校板安装在标校板调整架上，信标天线安装在信标天线固定架上，信标天线固定架以及十字光标安装在标校板上；通过调节标校板调整架能够将标校板调整至与被测动中通卫星通信系统天线口面平行；所述信标天线中心与十字光标中心在同一铅垂方向上，且信标天线中心与十字光标中心距离等于摄像头光轴与被测动中通卫星通信系统天线抛物面几何中心轴距离；
所述十字刻度靶环贴在显示计算机的屏幕上，当被测动中通卫星通信系统天线抛物面几何中心轴对准信标天线中心时，调整十字刻度靶环的十字交点使其与显示屏上的显示的十字光标像的十字中心重合，并固定十字刻度靶环。
2.利用权利要求1所述装置进行动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：调节标校板调整架，使标校板与被测动中通卫星通信系统天线口面平行；将被测动中通卫星通信系统天线抛物面几何中心轴对准信标天线中心，调整十字刻度靶环的十字交点使其与显示屏上的显示的十字光标像的十字中心重合，并固定十字刻度靶环；
步骤2：打开信标机，转动天线寻找到天线接收信号最大值的位置，并观察摄像头所拍摄标校板上十字光标像的十字中心是否与十字刻度靶环中心重合，若重合，则表明天线电轴与天线抛物面几何中心轴重合，否则调整天线电轴，直至天线电轴与天线抛物面几何中心轴重合；
步骤3：控制天线摇摆台按照设定要求摆动，被测动中通卫星通信系统天线进入对信标天线的跟踪模式，观察摄像头所拍摄标校板上十字光标像的十字中心与十字刻度靶环中心的偏离量，得到跟踪误差值。
3.根据权利要求2所述一种动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测的方法，其特征在于：步骤1中，通过调整天线摇摆台与标校板调整架位置，使标校板与被测动中通卫星通信系统天线的距离不小于S：
<mrow>
<mi>S</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msup>
<mi>D</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>&lambda;</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中λ＝300/f，f为天线的接收频率，单位为MHz；D为天线口径，单位为m，S为标校板与被测天线的空间距离，单位为m。
4.根据权利要求3所述一种动中通卫星通信系统天线跟踪精度检测的方法，其特征在于：步骤1中，先调整被测动中通卫星通信系统天线，使其俯仰方向与水平面夹角不小于6°。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180216 |