CN111381255B - 一种gnss天线时延性能测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种GNSS天线时延性能测量方法，涉及卫星导航系统领域，所述方法包括步骤1：以天线底面中心为旋转中心，测量天线的时延方向图
Figure DDA0001925157640000011
步骤2：将
Figure DDA0001925157640000012
带入偏移量计算公式得到GDO(x,y,z)；步骤3：将天线的旋转中心调整到GDO(x,y,z)位置，设置天线实际使用的截止角θs，测量天线的时延方向图
Figure DDA0001925157640000013
步骤4：将
Figure DDA0001925157640000014
带入偏离量计算公式得到GDO1(x,y,z)；步骤5：将天线的旋转中心调整到GDO1(x,y,z)位置，设置天线实际使用截止角θs，测量天线的时延方向图
Figure DDA0001925157640000015
将
Figure DDA0001925157640000016
带入天线的平均时延公式得到AGD(θs)；步骤6：将AGD(θs)带入天线的时延稳定度公式得到AGDV(θs)。本发明解决了现有技术中将天线相位中心作为旋转中心而引入的偏差和未设置截止角的问题，改进GNSS天线时延性能评估精度。

Description

一种GNSS天线时延性能测量方法
技术领域
本发明涉及卫星导航系统领域，特别是涉及一种GNSS天线时延性能测量方法。
背景技术
卫星导航系统是通过测量导航接收机天线与卫星发射天线之间的时延来实现授时和测距，因此，天线时延性能的优劣直接决定了整个系统的授时和测距精度。
高精度测量天线是高精度卫星导航应用终端的传感装置，其性能的优劣直接决定着系统定位精度。尤其对测量型天线而言，系统精度通常达到厘米级，对天线的时延特性要求更高。
衡量测量型天线时延性能的一个关键指标是时延的波动性，反映了天线在前向的时延变化情况。目前，应用最为广泛，技术最为成熟可靠的时延评估方法是在微波暗室直接测量天线的时延方向图。
目前的测量方法主要存在两个方面的不足：
1、中心参考点通常选取为相位中心参考点，但是，在实际应用中，相位中心并不能代表天线时延的中心点。
2、对于测量型GNSS应用场合，为了提高测量精度，通常设置天线接收截止角，但现有的天线时延处理方法中，没有考虑截止角的设置。
基于以上两个方面的问题，现有的时延测试方法会引入天线时延性能测量偏差。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种GNSS天线时延性能测量方法，用于解决现有技术中将天线相位中心作为旋转中心而引入的偏差和未设置截止角的问题，进一步改进GNSS天线时延性能评估精度。
本发明提供一种GNSS天线时延性能测量方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：在远场条件下的微波暗室中，以天线底面中心为旋转中心，测量天线的时延方向图
Figure GDA0004167224790000011
其中，θ为仰角，变化范围为0～90度，
Figure GDA0004167224790000012
为方向角，变化范围为0～359度；
步骤2：将测量结果带入以下公式，得到天线时延中心相对于天线地面中心的偏移量GDO(x，y，z)：
Figure GDA0004167224790000021
其中，
Figure GDA0004167224790000022
Figure GDA0004167224790000023
M为θ和
Figure GDA0004167224790000024
的采样点；
步骤3：将天线的旋转中心调整到GDO(x，y，z)位置，设置天线实际使用的截止角θs，重新测量天线的时延方向图
Figure GDA0004167224790000025
其中，θ是仰角，变化范围为θs～90度，
Figure GDA0004167224790000026
为方位角，变化范围为0-360度；
步骤4：将测量结果带入以下公式，得到以GDO(x，y，z)为旋转中心，θs为截止角的相对于GDO(x，y，z)偏移量GDO1(x，y，z)：
Figure GDA0004167224790000027
其中，
Figure GDA0004167224790000028
Figure GDA0004167224790000029
N为θ和
Figure GDA00041672247900000210
的采样点；
步骤5：将天线的旋转中心调整到GDO1(x，y，z)位置，设置天线实际使用的截止角θs，重新测量天线的时延方向图
Figure GDA00041672247900000211
其中，θ是仰角，变化范围为θs～90度，
Figure GDA00041672247900000212
为方位角，变化范围为0-360度，
Figure GDA00041672247900000213
Figure GDA00041672247900000214
为天线在不同仰角方位角的时延性能，带入以下公式得到天线的平均时延AGD(θs)：
Figure GDA00041672247900000215
其中，N是θ和
Figure GDA00041672247900000216
的采样点数；
步骤6：将AGD(θs)带入以下公式，得到天线的时延稳定度AGDV(θs)：
Figure GDA0004167224790000031
其中，N是θ和
Figure GDA0004167224790000032
的采样点数。
进一步的，所述θ和
Figure GDA0004167224790000033
的采样点数可以相同也可以不同。
如上所述，本发明的一种GNSS天线时延性能测量方法，具有以下有益效果：解决了现有技术中将天线相位中心作为旋转中心而引入的偏差和未设置截止角的问题，进一步改进GNSS天线时延性能评估精度。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供一种GNSS天线时延性能测量方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：在远场条件下的微波暗室中，以天线底面中心为旋转中心，测量天线的时延方向图
Figure GDA0004167224790000034
其中，θ为仰角，变化范围为0～90度(本发明以天顶方向为仰角90度方向)，
Figure GDA0004167224790000035
为方向角，变化范围为0～359度；
步骤2：将测量结果带入以下公式，得到天线时延中心相对于天线地面中心的偏移量GDO(x，y，z)：
Figure GDA0004167224790000036
其中，
Figure GDA0004167224790000037
Figure GDA0004167224790000038
M为θ和
Figure GDA0004167224790000039
的采样点；
步骤3：将天线的旋转中心调整到GDO(x，y，z)位置，设置天线实际使用的截至角θs，重新测量天线的时延方向图
Figure GDA00041672247900000310
其中，θ是仰角，变化范围为θs～90度，
Figure GDA00041672247900000311
为方位角，变化范围为0-360度；
步骤4：将测量结果带入以下公式，得到以GDO(x，y，z)为旋转中心，θs为截止角的相对于GDO(x，y，z)偏移量GDO1(x，y，z)：
Figure GDA0004167224790000041
其中，
Figure GDA0004167224790000042
Figure GDA0004167224790000043
N为θ和
Figure GDA0004167224790000044
的采样点；
步骤5：将天线的旋转中心调整到GD01(x，y，z)位置，设置天线实际使用的截止角θs，重新测量天线的时延方向图
Figure GDA0004167224790000045
其中，θ是仰角，变化范围为θs～90度，
Figure GDA0004167224790000046
为方位角，变化范围为0-360度，
Figure GDA0004167224790000047
Figure GDA0004167224790000048
为天线在不同仰角方位角的时延性能，带入以下公式得到天线的平均时延AGD(θs)：
Figure GDA0004167224790000049
其中，N是θ和
Figure GDA00041672247900000410
的采样点数；
步骤6：将AGD(θs)带入以下公式，得到天线的时延稳定度AGDV(θs)：
Figure GDA00041672247900000411
其中，N是θ和
Figure GDA00041672247900000412
的采样点数。
通过以上步骤得到天线的时延性能：
不同入射角的时延情况：
Figure GDA00041672247900000413
平均时延：
Figure GDA00041672247900000414
时延稳定度：
Figure GDA00041672247900000415
其中，N是θ和
Figure GDA00041672247900000416
的采样点数，θ和
Figure GDA00041672247900000417
的采样点数可以相同也可以不同。
综上所述，本发明解决了现有技术中将天线相位中心作为旋转中心而引入的偏差和未设置截止角的问题，进一步改进GNSS天线时延性能评估精度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.一种GNSS天线时延性能测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：在远场条件下的微波暗室中，以天线底面中心为旋转中心，测量天线的时延方向图
Figure FDA0004154381780000011
其中，θ为仰角，变化范围为0～90度，
Figure FDA0004154381780000012
为方向角，变化范围为0～359度；
步骤2：将测量结果带入以下公式，得到天线时延中心相对于天线地面中心的偏移量GDO(x，y，z)：
Figure FDA0004154381780000013
其中，
Figure FDA0004154381780000014
Figure FDA0004154381780000015
M为θ和
Figure FDA0004154381780000016
的采样点；
步骤3：将天线的旋转中心调整到GDO(x，y，z)位置，设置天线实际使用的截止角θs，重新测量天线的时延方向图
Figure FDA0004154381780000017
其中，θ是仰角，变化范围为θs～90度，
Figure FDA0004154381780000018
为方位角，变化范围为0-360度；
步骤4：将测量结果带入以下公式，得到以GDO(x，y，z)为旋转中心，θs为截止角的相对于GDO(x，y，z)偏移量GDO1(x，y，z)：
Figure FDA0004154381780000019
其中，
Figure FDA00041543817800000110
Figure FDA00041543817800000111
N为θ和
Figure FDA00041543817800000112
的采样点；
步骤5：将天线的旋转中心调整到GDO1(x，y，z)位置，设置天线实际使用的截止角θs，重新测量天线的时延方向图
Figure FDA00041543817800000113
其中，θ是仰角，变化范围为θs～90度，
Figure FDA00041543817800000114
为方位角，变化范围为0-360度，
Figure FDA00041543817800000115
为天线在不同仰角方位角的时延性能，带入以下公式得到天线的平均时延AGD(θs)：
Figure FDA0004154381780000021
其中，N是θ和
Figure FDA0004154381780000022
的采样点数；
步骤6：将AGD(θs)带入以下公式，得到天线的时延稳定度AGDV(θs)：
Figure FDA0004154381780000023
其中，N是θ和
Figure FDA0004154381780000024
的采样点数。
2.根据权利要求1所述的GNSS天线时延性能测量方法，其特征在于：所述θ和
Figure FDA0004154381780000025
的采样点数可以相同也可以不同。
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