CN111596273A - 一种大型天线座俯仰角精度检测装置及检测方法 - Google Patents

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魏忠良
陈亚峰
施志勇
糜敏
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Abstract

本发明公开了一种大型天线座俯仰角精度检测装置及检测方法，涉及一种大型相控阵雷达天线技术领域，激光跟踪仪、靶球和测量支架，所述测量支架固定安装在天线座俯仰轴头上，并且靶球安装在测量支架上，同时激光跟踪仪放置在地面上，实时测量靶球的坐标位置，通过等转角转动天线座俯仰轴，测量并记录一系列靶球的坐标位置，同时记录每个测点位置伺服角编码器的读数，利用测得的靶球的坐标拟合平面、圆心，并计算获得不同测点与初始测点之间的角度值，并以此系列角度与伺服角编码器对应的读数进行均方根计算获得天线座俯仰测角精度，同时该装置结构简单，设计巧妙、工作可靠，方法有效可行，能够快速、有效的实现大量程、高精度俯仰测角的检测。

Description

一种大型天线座俯仰角精度检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及大型相控阵雷达天线技术领域，具体是一种大型天线座俯仰角精度检测装置及检测方法。
背景技术
雷达天线座俯仰角度检测需要对天线座俯仰测角精度进行精密检测，是雷达精度标校和天线座测角精度验收的重要环节及内容，进行此类测量需要使用高精度、大量程的检测装置及方法。天线座俯仰角度一般不小于90°、测角精度最高可达5″。常用的水平仪、象限仪等测角仪器精度最高可达2″，但量程较小；常用的测角元件如码盘、圆光栅一般作为伺服俯仰测角元件使用，在天线座俯仰测角精度检测中由于接口及安装限制，无法使用。因此，目前常用的检测装置和检测方法无法进行大型相控阵雷达天线座5″高精度俯仰角度测量。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是针对高精度大型二维机相扫雷达，提出了一种天线座俯仰角精密检测装置及检测方法，用以解决现有测量仪器及方法无法进行大量程角度高精度角度测量误差检测问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括激光跟踪仪、靶球和测量支架，其中大型雷达天线座通过固定座固定安装在工作地面上，同时大型雷达天线座的俯仰轴头跨距为16000mm，并且俯仰轴头距离地面高度为13000mm，同时测量支架固定安装在天线座俯仰轴头上，并且靶球安装在测量支架上，同时激光跟踪仪放置在地面上，实时测量靶球的坐标位置，通过等转角转动天线座俯仰轴，测量并记录一系列靶球的坐标位置，同时记录每个测点位置伺服角编码器的读数，利用测得的靶球的坐标拟合平面、圆心，并计算获得不同测点与初始测点之间的角度值，并以此系列角度与伺服角编码器对应的读数进行均方根计算获得天线座俯仰测角精度。
作为本发明进一步的方案：所述激光跟踪仪的精度为5ppm空间测量精度。
作为本发明进一步的方案：所述测量支架采用径向或轴向固定方式安装在俯仰轴上，同时测角支架与阵面法向的夹角为45°。
作为本发明进一步的方案：所述测量支架上固定靶球的位置距离俯仰轴线径向距离不小于1000mm，最佳距离为1500mm，具有足够的刚度和稳定性，且至少应外露在俯仰轴承座外侧。
作为本发明再进一步的方案：所述激光跟踪仪通过三角架放置在正对俯仰轴头方向，距离方位轴线距离15000mm，并且在工作前进行提前预热、稳定，完成测量前准备工作。
一种大型天线座俯仰角精度检测装置的检测方法，具体操作步骤如下：
步骤一：将测量支架固定在天线座俯仰轴上；
步骤二：将靶球固定在安装支架上，测量目前靶球的位置，首先从上限位角度开始，驱动俯仰机构转动阵面，可以手动、也可以电动，每次俯仰转角不大于5°，等角度依次转动阵面并测量、记录靶球位置，并同时记录伺服传动装置的测角值，直至完成90°俯仰角度范围；
步骤三：在步骤二基础上完成所有点位测量后，利用数据处理软件将所有测点数据进行平面和旋转中心拟合，并依次测量相邻两点间的夹角，利用激光跟踪仪测得的夹角与伺服传动装置测角和差均方根方式进行测角精度计算；
步骤四：重复步骤二和步骤三，从下限位角度开始，反向旋转、测量，并计算反向测角精度误差。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是一种能实现大型雷达天线座俯仰测角精度的检测装置及检测方法，该装置结构简单，设计巧妙、工作可靠，方法有效可行，能够快速、有效的实现大量程、高精度俯仰测角的检测；同时本发明已在实际产品中得以广泛应用，使用效果良好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的A处细节放大示意图。
图3为本发明的测点位置示意图。
如图所示：1、雷达天线座，2、安装架，3、激光跟踪仪，4、靶球，5、测量支架，6、轴头，7、测点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1～3，本发明实施例中，一种大型天线座俯仰角精度检测装置，包括激光跟踪仪3、靶球4和测量支架5，其中大型雷达天线座1通过固定座2固定安装在工作地面上，同时大型雷达天线座1的俯仰轴头6跨距为16000mm，并且俯仰轴头6距离地面高度为13000mm，同时测量支架5固定安装在天线座俯仰轴头6上，并且靶球4安装在测量支架5上，同时激光跟踪仪3放置在地面上，实时测量靶球4的坐标位置，通过等转角转动天线座俯仰轴，如图3所示，测量并记录一系列靶球4的坐标位置，同时记录每个测点7位置伺服角编码器的读数，利用测得的靶球4的坐标拟合平面、圆心，并计算获得不同测点7与初始测点之间的角度值，并以此系列角度与伺服角编码器对应的读数进行均方根计算获得天线座俯仰测角精度。
其中，所述激光跟踪仪3的精度为5ppm空间测量精度。
优选的，所述测量支架5采用径向或轴向固定方式安装在俯仰轴6上，同时测角支架5与阵面法向的夹角为45°。
优选的，所述测量支架5上固定靶球4的位置距离俯仰轴线径向距离不小于1000mm，最佳距离为1500mm，具有足够的刚度和稳定性，且至少应外露在俯仰轴承座外侧。
优选的，所述激光跟踪仪3通过三角架放置在正对俯仰轴头6方向，距离方位轴线距离15000mm，并且在工作前进行提前预热、稳定，完成测量前准备工作。
需要说明的是，本发明的工作原理为：从图1所示的位置开始，测量并记录阵面法向0度时靶球位置的坐标P1(x1、y1、z1)，记录天线座伺服系统显示的角度值α1；采用电驱转动天线至阵面法向5度，系统稳定1分钟后，测量并记录阵面法向5度时靶球位置的坐标P2(x2、y2、z2)，记录天线座伺服系统显示的角度值α2；以此类推，阵面每转动5度，测量并记录靶球位置的坐标Pn(xn、yn、zn)，记录天线座伺服系统显示的角度值αn，直至俯仰转至90°，共测量记录19组数据，完成正向测量，利用激光跟踪仪3配套的数据处理软件，对测量的19组数据拟合平面、圆心，并分别计算获得不同测点Pn(xn、yn、zn)与初始测点P1(x1、y1、z1)之间的角度值，并以此系列角度与伺服角编码器对应的读数进行均方根计算获得天线座俯仰正向运动时测角精度检测。
参照以上操作，从阵面法向90°位置开始，反向转动阵面，完成天线座俯仰正向运动时测角精度检测；并在此基础上，将正向和反向测量共计38组数据进行统一处理，计算获得天线座在0～90°工作方位内俯仰测角精度。
一种大型天线座俯仰角精度检测装置的检测方法，具体操作步骤如下：
步骤一：将测量支架5固定在天线座俯仰轴上；
步骤二：将靶球4固定在安装支架上，测量目前靶球4的位置，首先从上限位角度开始，驱动俯仰机构转动阵面，可以手动、也可以电动，每次俯仰转角不大于5°，等角度依次转动阵面并测量、记录靶球4位置，并同时记录伺服传动装置的测角值，直至完成90°俯仰角度范围；
步骤三：在步骤二基础上完成所有点位测量后，利用数据处理软件将所有测点数据进行平面和旋转中心拟合，并依次测量相邻两点间的夹角，利用激光跟踪仪3测得的夹角与伺服传动装置测角和差均方根方式进行测角精度计算；
步骤四：重复步骤二和步骤三，从下限位角度开始，反向旋转、测量，并计算反向测角精度误差。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种大型天线座俯仰角精度检测装置，包括激光跟踪仪(3)、靶球(4)和测量支架(5)，其特征在于：所述大型雷达天线座(1)通过固定座(2)固定安装在工作地面上，同时大型雷达天线座(1)的俯仰轴头(6)跨距为16000mm，并且俯仰轴头(6)距离地面高度为13000mm，同时测量支架(5)固定安装在天线座俯仰轴头(6)上，并且靶球(4)安装在测量支架(5)上，同时激光跟踪仪(3)放置在地面上，实时测量靶球(4)的坐标位置，通过等转角转动天线座俯仰轴，测量并记录一系列靶球(4)的坐标位置，同时记录每个测点(7)位置伺服角编码器的读数，利用测得的靶球(4)的坐标拟合平面、圆心，并计算获得不同测点(7)与初始测点之间的角度值，并以此系列角度与伺服角编码器对应的读数进行均方根计算获得天线座俯仰测角精度。
2.根据权利要求1所述的一种大型天线座俯仰角精度检测装置，其特征在于：所述激光跟踪仪(3)的精度为5ppm空间测量精度。
3.根据权利要求1或2所述的一种大型天线座俯仰角精度检测装置，其特征在于：所述测量支架(5)采用径向或轴向固定方式安装在俯仰轴(6)上，同时测角支架(5)与阵面法向的夹角为45°。
4.根据权利要求1或2所述的一种大型天线座俯仰角精度检测装置，其特征在于：所述测量支架(5)上固定靶球(4)的位置距离俯仰轴线径向距离不小于1000mm，最佳距离为1500mm，且外露在俯仰轴承座外侧。
5.根据权利要求1或2所述的一种大型天线座俯仰角精度检测装置，其特征在于：所述激光跟踪仪(3)通过三角架放置在正对俯仰轴头(6)方向，距离方位轴线距离15000mm。
6.根据权利要求1所述的一种大型天线座俯仰角精度检测装置的检测方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
步骤一：将测量支架(5)固定在天线座俯仰轴上；
步骤二：将靶球(4)固定在安装支架上，测量目前靶球(4)的位置，首先从上限位角度开始，驱动俯仰机构转动阵面，可以手动、也可以电动，每次俯仰转角不大于5°，等角度依次转动阵面并测量、记录靶球(4)位置，并同时记录伺服传动装置的测角值，直至完成90°俯仰角度范围；
步骤三：在步骤二基础上完成所有点位测量后，利用数据处理软件将所有测点数据进行平面和旋转中心拟合，并依次测量相邻两点间的夹角，利用激光跟踪仪(3)测得的夹角与伺服传动装置测角和差均方根方式进行测角精度计算；
步骤四：重复步骤二和步骤三，从下限位角度开始，反向旋转、测量，并计算反向测角精度误差。
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