CN110045340A - 平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法，旨在提供一种方便快捷确定平面相控阵天线与信标天线坐标的测算方法，本发明通过以下技术方案予以实现：距离测量模块和夹角测量模块采用全站仪，在信标天线与参考阵元测量点之间进行测量，以全站仪为中心，测量得到信标天线与平面相控阵天线测量点之间的距离和夹角，夹角计算模块根据测量得到的距离和夹角，计算得到信标天线与平面相控阵天线坐标轴的夹角，然后在信标天线的方位角和俯仰角计算模块中，将信标天线与平面相控阵天线坐标轴的夹角转换为信标天线的方位角和俯仰角，计算得到信标天线的方位角和俯仰角，这样就得到了信标天线在平面相控阵天线坐标系中的坐标。

Description

平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法
技术领域
本发明涉及一种对平面相控阵天线中信标天线的坐标测算，用于平面相控阵天线系统的标校和测试。
背景技术
随着数字信号处理技术和DSP、FPGA等大规模高速处理器件的发展，相控阵天线在卫星测控、通信和雷达等领域的应用越来越广泛。相控阵天线的标校和测试是保证系统正常工作必不可少的一个环节，平面相控阵天线的测试标校一般多采用信标天线的方式进行。如何确定信标天线在平面相控阵天线中的坐标，从而进行标校测试，是一个较为复杂的问题。测试过程中，一般采用外置信标天线的方式对相控阵天线进行标校和测试，但是需要在相控阵天线坐标系中确定信标天线的坐标才能进行相关的标校和测试，目前往往采用在经过大地测量的标校塔上架设信标天线，这样可以确定信标天线的方向，但是在测试过程中，受到标校塔的限制，信标天线不易确定坐标，使用不便。
发明内容
本发明的目的是针对相控阵天线标校、测试过程中，信标天线不易确定坐标的问题，提供一种使用通用仪器设备进行测量，方便快捷确定信标天线在平面相控阵天线中的坐标测算方法，解决在相控阵天线测试标校中不易确定信标天线坐标的问题。
本发明解决现有技术问题所采用的方案是：一种平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法，具有如下技术特征：距离测量模块和夹角测量模块采用全站仪，在信标天线与设定的测量点之间进行测量，以全站仪为中心，测量得到信标天线与平面相控阵天线测量点之间的距离和夹角，夹角计算模块根据测量得到的距离和夹角，计算得到信标天线与平面相控阵天线坐标轴的夹角，然后在信标天线的方位角和俯仰角计算模块中，将信标天线与平面相控阵天线坐标轴的夹角转换为信标天线的方位角和俯仰角，这样就得到了信标天线在平面相控阵天线坐标系中的坐标。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明仅采用全站仪测量信标天线和参考点之间的距离和角度测量，通过距离测量模块、夹角测量模块、夹角计算模块、方位角和俯仰角计算模块对测量得到的距离和角度进行运算，就可以得到信标天线在平面相控阵天线中的坐标，不需要传统的大地测量，使用方便快捷。
本发明可以确定信标天线在球面阵天线中的坐标，可以广泛应用于平面相控阵天线系统。
附图说明
图1是本发明平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法的实施例原理框图。
为了进一步说明而不是限制本发明的上述实现方式，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容和本发明的保护范围。
具体实施方式
参阅图1。根据本发明，在平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法中，创建包括距离测量模块、夹角测量模块、信标天线与坐标轴的夹角计算模块、方位角和俯仰角计算模块，其中信标天线与测量点间的距离测量模块，采用全站仪或其他类似设备对信标天线与测量点进行测量，得到全站仪与信标天线及测量点之间的距离，同时以全站仪为中心，分别测量得到信标天线和各个测量点之间的夹角,信标天线与坐标轴的夹角计算模块根据上一步测量得到的距离和夹角，计算得到信标天线与平面相控阵天线坐标轴的夹角，然后在方位角和俯仰角计算模块中转换为信标天线的方位角和俯仰角，这样就得到了信标天线在平面相控阵天线坐标系中的坐标。
下面以一个长宽各为2米的平面相控阵天线为例，说明具体的测算步骤：平面相控阵天线安装完成后，建立好坐标系，在天线阵面上选定三个参考阵元，利用全站仪测量信标天线与三个参考阵元的距离及角度，计算得到信标天线在坐标系中的坐标。
(1)在平面相控阵天线上取中心阵元作为坐标原点O，建立直角坐标系，在X轴上距离原点0.5米处设定测量点A，在Y轴上距离原点0.5米处设定测量点B。在合适的位置架设好信标天线。
(2)采用全站仪测量全站仪与坐标原点O、点A、点B、信标天线之间的距离，测量结果记为L1、L2、L3、L0，同时以全站仪为中心，采用全站仪测量得到的信标天线分别与三个测量点之间的夹角，记为θ1、θ2、θ3。
(3)信标天线与坐标轴的夹角计算模块利用以下公式计算信标天线与三个测量点之间的距离LsA、LsB、Lso：
(4)信标天线与坐标轴的夹角计算模块利用以下公式计算信标天线与与X轴和Y轴之间的夹角θx、θy：
(5)方位角和俯仰角计算模块利用以下公式计算信标天线在平面相控阵天线上的投影，记为xy⊥：
(6)方位角和俯仰角计算模块利用下式计算就可以得到信标天线在平面相控阵中的仰角方位角
以得到的信标天线与平面相控阵天线坐标原点之间的距离Ls0、信标天线在坐标系中的仰角方位角确定信标天线在坐标系中的坐标。
以上是向熟悉本发明领域的工程技术人员提供的对本发明及其实施方案的描述，这些描述应被视为是说明性的，而非限定性的。工程技术人员可据此发明权利要求书中的思想做具体的操作实施，在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。上述这些都应被视为本发明的涉及范围。

Claims (10)

1.一种平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法，具有如下技术特征：距离测量模块和夹角测量模块采用全站仪，在信标天线与设定的测量点之间进行测量，以全站仪为中心，测量得到信标天线与平面相控阵天线测量点之间的距离和夹角，夹角计算模块根据测量得到的距离和夹角，计算得到信标天线与平面相控阵天线坐标轴的夹角，然后在信标天线的方位角和俯仰角计算模块中，将信标天线与平面相控阵天线坐标轴的夹角转换为信标天线的方位角和俯仰角，这样就得到了信标天线在平面相控阵天线坐标系中的坐标。
2.如权利要求1所述的平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法，其特征在于：在平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法中，创建包括距离测量模块、夹角测量模块、信标天线与坐标轴的夹角计算模块、方位角和俯仰角计算模块。
3.如权利要求2所述的平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法，其特征在于：信标天线与测量点间的距离测量模块，采用全站仪或其它类似设备对信标天线与测量点进行测量，得到全站仪与信标天线及测量点之间的距离。
4.如权利要求1所述的平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法，其特征在于：在平面相控阵天线上取中心阵元作为坐标原点O，建立直角坐标系，在X轴上距离原点0.5米处设定测量点A，在Y轴上距离原点0.5米处设定测量点B。
5.如权利要求3所述的平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法，其特征在于：采用全站仪测量全站仪与坐标原点O、点A、点B、信标天线之间的距离，测量结果记为L1、L2、L3、L0，同时以全站仪为中心，采用全站仪测量得到的信标天线分别与三个测量点之间的夹角，记为θ1、θ2、θ3。
6.如权利要求4所述的平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法，其特征在于：信标天线与坐标轴的夹角计算模块利用以下公式计算信标天线与三个测量点之间的距离LsA、LsB、LsO：
7.如权利要求6所述的平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法，其特征在于：信标天线与坐标轴的夹角计算模块利用以下公式计算信标天线与与X轴和Y轴之间的夹角θx、θy：
8.如权利要求1所述的平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法，其特征在于：方位角和俯仰角计算模块利用以下公式计算信标天线在平面相控阵天线上的投影，记为xy⊥：
9.如权利要求7所述的平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法，其特征在于：方位角和俯仰角计算模块利用下式计算信标天线在平面相控阵中的仰角方位角
10.如权利要求1所述的平面相控阵天线中信标天线的坐标测算方法，其特征在于：以得到的信标天线与平面相控阵天线坐标原点之间的距离LsO、信标天线在坐标系中的仰角方位角确定信标天线在坐标系中的坐标。
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