CN111983550B - 基于gps的无线电测向精度测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GPS的无线电测向精度测试方法，包括步骤：记录下测向系统的物理位置坐标，记录测向系统所指示的无人机方位、俯仰角度等；控制无人机在同一高度、同一径向距离绕测向系统呈圆周飞行到下一位置后悬停，记录测向系统所指示的无人机方位角，俯仰角，GPS位置数据并采集多个数据等；测试完毕后，根据测向系统所指示的测向数据和GPS的位置数据信息计算测向系统的测向角度和GPS的位置角度的差值，即为测向系统的测向精度误差。本发明代替传统方法的地面转台测向方法，解决了传统测向精度测试方法成本高，只能在含有转台的特点场所测试，同时测向精度低的问题。

Description

基于GPS的无线电测向精度测试方法

技术领域

本发明涉及无源探测技术领域，更为具体的，涉及一种基于GPS的无线电测向精度测试方法。

背景技术

传统的无线电测向系统是通过固定信源发射信号，同时将测向设备固定于某转台，通过旋转转台的方式来测试测向设备的测角精度。此种方法不但需要有信源发射稳定的信号，还需要有固定的转台为搭载平台，而且需要宽阔平坦的测试场来安装转台、测向设备和信号源，同时需要测试环境电磁环境好等严苛要求，这极大的影响了测试的便利性，而且测向精度直接受转台旋转精度的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于GPS的无线电测向精度测试方法，将无人机的坐标信息通过数传设备回传到地面测向设备，通过控制无人机飞行所产生的位置信息的变化来进行测向精度的测量方法，来代替传统方法的地面转台测向方法，此种测向方法的测向精度取决于GPS定位精度，而GPS的定位精度明显高于转台的转动精度；此种测向方法利用无人机旋转飞行代替传统的转台旋转；此种方法仅需搭载数传设备的无人机和测向设备，不需要转台和专门的信号源；从而解决了传统测向精度测试方法成本高，只能在含有转台的特点场所测试，同时测向精度低的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于GPS的无线电测向精度测试方法，包括：

步骤1：测向系统正常工作，记录下测向系统的物理位置坐标O(X0,Y0)，安装有GPS的无人机起飞，距离O点在设定距离范围内位置时，在测向系统高度为H处的GPS位置B₀(X_b0,Y_b0)点悬停，记录测向系统所指示的无人机方位θ₀、俯仰角度ψ₀；

步骤2：控制无人机在同一高度、同一径向距离绕测向系统呈圆周飞行到下一位置后悬停，记录测向系统所指示的无人机方位角θ_i，俯仰角ψ_i，GPS位置数据B_i(X_bi,Y_bi)，如此飞行多次；

步骤3：测试完毕后，根据测向系统所指示的N次测向数据和GPS的N次位置数据信息，计算测向系统的测向角度和GPS的位置角度的差值，即为测向系统的测向精度误差。

进一步地，在步骤3中，包括：

步骤31：计算测向系统的方位角Δθ_i，即Δθ_i＝θ_i-θ₀；i＝1,2,…N；

步骤32：计算GPS所示位置方位角度Δθ′_i，即：

其中，

步骤33：计算方位角度精度Δθ_j，即θ_j＝Δθ′_i-Δθ_i；j＝1,2,…N-1；

步骤34：计算GPS所示俯仰角度ψ′_i，即

步骤35：计算俯仰角精度Δψ，即Δψ＝ψ_i-ψ₀；

步骤36：计算均值即：

步骤37：计算标准差S_Δθ，S_Δψ，即：

步骤38：计算方均根值U_Δθ，U_Δψ，即：

进一步地，包括步骤39：计算N个飞行架次方位角误差和俯仰角误差的平均值，N≥3。

进一步地，在步骤1前将GPS接收数传发射模块安装到无人机上，开启电源并调节工作模式，数传发射模块调节为数传发射工作模式，GPS接收模块调节为RTK工作模式。

进一步地，在步骤1中令正北方位为零度角。

进一步地，在步骤2中所述如此飞行N次，即包括如此等距离飞行N次，且N≥3。

本发明的有益效果是：

(1)本发明将无人机的坐标信息通过数传设备回传到地面测向设备，通过控制无人机飞行所产生的位置信息的变化来进行测向精度的测量方法，来代替传统方法的地面转台测向方法，此种测向方法的测向精度取决于GPS定位精度，而GPS的定位精度明显高于转台的转动精度，此种测向方法利用无人机旋转飞行代替传统的转台旋转；此种方法仅需搭载数传设备的无人机和测向设备，不需要转台和专门的信号源；从而解决了传统测向精度测试方法成本高，只能在含有转台的特点场所测试，同时测向精度低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明测试方法原理示意图；

图2为本发明测试方法步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。本说明书中公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

如图1，2所示，一种基于GPS的无线电测向精度测试方法，包括：

步骤1：测向系统正常工作，记录下测向系统的物理位置坐标O(X0,Y0)，安装有GPS的无人机起飞，距离O点在设定距离范围内位置时，在测向系统高度为H处的GPS位置B₀(X_b0,Y_b0)点悬停，记录测向系统所指示的无人机方位θ₀、俯仰角度ψ₀；

步骤2：控制无人机在同一高度、同一径向距离绕测向系统呈圆周飞行到下一位置后悬停，记录测向系统所指示的无人机方位角θ_i，俯仰角ψ_i，GPS位置数据B_i(X_bi,Y_bi)，如此飞行多次；

步骤3：测试完毕后，根据测向系统所指示的N次测向数据和GPS的N次位置数据信息，计算测向系统的测向角度和GPS的位置角度的差值，即为测向系统的测向精度误差。

进一步地，在步骤3中，包括：

步骤31：计算测向系统的方位角Δθ_i，即Δθ_i＝θ_i-θ₀；i＝1,2,…N；

步骤32：计算GPS所示位置方位角度Δθ′_i，即：

其中，

步骤33：计算方位角度精度Δθ_j，即θ_j＝Δθ′_i-Δθ_i；j＝1,2,…N-1；

步骤34：计算GPS所示俯仰角度ψ′_i，即

步骤35：计算俯仰角精度Δψ，即Δψ＝ψ_i-ψ₀；

步骤36：计算均值即：

步骤37：计算标准差S_Δθ，S_Δψ，即：

步骤38：计算方均根值U_Δθ，U_Δψ，即：

进一步地，包括步骤39：计算N个飞行架次方位角误差和俯仰角误差的平均值，N≥3。

进一步地，在步骤1前将GPS接收数传发射模块安装到无人机上，开启电源并调节工作模式，数传发射模块调节为数传发射工作模式，GPS接收模块调节为RTK工作模式。

进一步地，在步骤1中令正北方位为零度角。

进一步地，在步骤2中所述如此飞行N次，即包括如此等距离飞行N次，且N≥3。

实施例1

步骤1：测向系统正常工作，记录下测向系统的物理位置坐标O(X0,Y0)，安装有GPS的无人机起飞，距离O点在设定距离范围内位置时，在测向系统正北方向高度为H处的GPS位置B₀(X_b0,Y_b0)点悬停，记录测向系统所指示的无人机方位θ₀、俯仰角度ψ₀；

步骤2：控制无人机在同一高度、同一径向距离绕测向系统呈圆周飞行到下一位置后悬停，记录测向系统所指示的无人机方位角θ_i，俯仰角ψ_i，GPS位置数据B_i(X_bi,Y_bi)，如此飞行多次；

步骤3：测试完毕后，根据测向系统所指示的N次测向数据和GPS的N次位置数据信息，计算测向系统的测向角度和GPS的位置角度的差值，即为测向系统的测向精度误差。

实施例2

1)选择空旷测试位置，按照图1搭建好测试环境，连接好测试电路；

2)将GPS接收数传发射模块安装到无人机上，开启电源并调节工作模式，数传发射模块调节为数传发射工作模式，GPS接收模块调节为RTK工作模式；

3)测向系统加电自检，正常工作，记录下测向系统的物理位置坐标O(X₀,Y₀)。安装有GPS的无人机起飞，距离O点约为1km，在测向系统正北方向高度为H处的GPS位置B₀(X_b0,Y_b0)点悬停、记录测向系统所指示的无人机方位θ₀、俯仰角度ψ₀；其中，令正北方位为零度角；

4)控制无人机在同一高度、同一径向距离绕测向系统呈圆周飞行到下一位置后悬停，记录测向系统所指示的无人机方位角θ_i，俯仰角ψ_i，GPS位置数据B_i(X_bi,Y_bi)，如此等距离飞行N次(N≥3)；

5)测试完毕后，根据测向系统所指示的N次测向数据和GPS的N次位置数据信息，计算测向系统的测向角度和GPS的位置角度的差值，即为测向系统的测向精度误差；

6)计算步骤如下：

a.计算测向系统的方位角Δθ_i，即Δθ_i＝θ_i-θ₀；i＝1,2,…N；

b.计算GPS所示位置方位角度Δθ′_i，即：

其中，

c.计算方位角度精度Δθ_j，即θ_j＝Δθ′_i-Δθ_i；j＝1,2,…N-1；

d.计算GPS所示俯仰角度ψ′_i，即

e.计算俯仰角精度为：Δψ＝ψ_i-ψ_θ；

f.计算均值即：

g.计算标准差S_Δθ，S_Δψ，即：

h.计算方均根值U_Δθ，U_Δψ，即：

l.计算N个飞行架次方位角误差和俯仰角误差的平均值，N≥3。

7)关闭测向模式，产品断电，整理测试仪器仪表。

本发明功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (5)

1.一种基于GPS的无线电测向精度测试方法，其特征在于，包括：

步骤1：测向系统正常工作，记录下测向系统的物理位置坐标O（x₀,y₀），安装有GPS的无人机起飞，距离O点在设定距离范围内位置时，在测向系统高度为H处的GPS位置B₀（x_b0,y_b0）点悬停，记录测向系统所指示的无人机方位θ₀、俯仰角度ψ₀；

步骤2：控制无人机在同一高度、同一径向距离绕测向系统呈圆周飞行到下一位置后悬停，记录测向系统所指示的无人机方位角θ_i，俯仰角ψ_i，GPS位置数据B_i(x_bi,y_bi)，如此飞行N次；

步骤3：测试完毕后，根据测向系统所指示的N次测向数据和GPS的N次位置数据信息，计算测向系统的测向角度和GPS的位置角度的差值，即为测向系统的测向精度误差；

在步骤3中，包括：

步骤31：计算测向系统的方位角，即/>；

步骤32：计算GPS所示位置方位角度，即：

[0,π]；

[π,2π]；

其中，

；

步骤33：计算方位角度精度，即/>；/>；

步骤34：计算GPS所示俯仰角度，即/>；

步骤35：计算俯仰角精度，即/>；

步骤36：计算均值，/>，即：

；

；

步骤37：计算标准差，/>，即：

；

；

步骤38：计算方均根值，/>，即：

；

。

2.根据权利要求1所述的基于GPS的无线电测向精度测试方法，其特征在于，包括步骤39：计算N个飞行架次方位角误差和俯仰角误差的平均值，N≥3。

3.根据权利要求1所述的基于GPS的无线电测向精度测试方法，其特征在于，在步骤1前将GPS接收数传发射模块安装到无人机上，开启电源并调节工作模式，数传发射模块调节为数传发射工作模式，GPS接收模块调节为RTK工作模式。

4.根据权利要求1所述的基于GPS的无线电测向精度测试方法，其特征在于，在步骤1中令正北方位为零度角。

5.根据权利要求1所述的基于GPS的无线电测向精度测试方法，其特征在于，在步骤2中，所述如此飞行N次，即包括如此等距离飞行N次，且N≥3。