CN112556618B - 安装误差测量方法、装置、电子设备和可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种安装误差测量方法、装置、电子设备和可读存储介质，涉及测试技术领域。通过控制相控阵天线的极化轴进行转动，得到极化轴的多个转动角度以及相控阵天线的至少两个阵元在各转动角度的相位差数据，然后根据多个转动角度以及至少两个阵元在各转动角度的相位差数据，计算得到相控阵天线的安装误差，不需要依靠额外的仪器设备即可实现相控阵天线安装误差的测量，测试速度快、成本低且保证了测试精度。
Description
技术领域
本发明涉及测试技术领域，具体而言，涉及一种安装误差测量方法、装置、电子设备和可读存储介质。
背景技术
目前，在进行相控阵天线远场或紧缩场测试时，安装误差会被引入到最终的测试结果中，引起天线测试结果的失真，因此，需要对相控阵天线的安装误差进行测量，并通过转动定位系统进行误差修正。而现在大多都是采用外部仪器进行安装误差的测量，其成本高，测试时间长。
发明内容
基于上述研究，本发明提供了一种安装误差测量方法、装置、电子设备和可读存储介质，以改善上述问题。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种安装误差测量方法，应用于电子设备，所述方法包括：
控制相控阵天线的极化轴进行转动，得到所述极化轴的多个转动角度，以及所述相控阵天线的至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据；
根据所述多个转动角度以及所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据，计算得到所述相控阵天线的安装误差。
在可选的实施方式中，所述根据所述多个转动角度以及所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据，计算得到所述相控阵天线的安装误差的步骤包括：
根据所述多个转动角度，获取所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量；
根据所述多个转动角度、所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据以及所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量，计算得到所述相控阵天线的安装误差。
在可选的实施方式中，所述根据所述多个转动角度，获取所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量的步骤包括：
通过以下公式得到所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量：
其中，δ为所述极化轴的转动角度，γ为最大极化位置，α、β为安装误差，r'(γ+δ)为目标阵面法向矢量。
在可选的实施方式中，所述相控阵天线的各阵元的相位差为：
其中，ΔFp(xij,f0)为阵元j与阵元i的相位差；(xi,yi,zi)为阵元i的坐标，0≤i≤N-1，N为阵元数；(xj,yj,zj)为阵元j的坐标，0≤j≤N-1；xij为阵元j与阵元i的位置差矢量，xij＝(xj-xi,yj-yi,zj-zi)T，满足zj-zi＝0；Fpi、Fpj为相位常数；f0为频率；c＝299792458m/s，(θ,
)为来波方向；
所述根据所述多个转动角度、所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据以及所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量，计算得到所述相控阵天线的安装误差的步骤包括：
将所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量代入到所述相位差，得到变换后的相位差；
将所述多个转动角度以及所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据代入到所述变换后的相位差，计算得到所述相控阵天线的安装误差。
在可选的实施方式中，在控制相控阵天线的极化轴进行转动之前，所述方法还包括：
控制所述相控阵天线的平移轴的运动，将所述相控阵天线的中心移动到所述相控阵天线的俯仰轴、方位轴以及极化轴的交点，以消除所述相控阵天线的平移误差；
获取所述相控阵天线处于法向工作状态时的最大极化位置，根据所述最大极化位置消除极化误差。
在可选的实施方式中，所述获取所述相控阵天线处于法向工作状态时的最大极化位置的步骤包括：
控制所述相控阵天线处于法向工作状态，并控制所述相控阵天线的极化轴进行转动，得到所述相控阵天线的幅度变化数据；
根据所述相控阵天线的幅度变化数据，得到幅度最大值所对应的极化轴位置，所述幅度最大值所对应的极化轴位置为所述最大极化位置。
第二方面，本发明提供一种安装误差测量装置，应用于电子设备，所述装置包括数据获取模块以及误差测量模块；
所述数据获取模块用于控制相控阵天线的极化轴进行转动，得到所述极化轴的多个转动角度，以及所述相控阵天线的至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据；
所述误差测量模块用于根据所述多个转动角度以及所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据，计算得到所述相控阵天线的安装误差。
在可选的实施方式中，所述误差测量模块用于：
根据所述多个转动角度，获取所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量；
根据所述多个转动角度、所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据以及所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量，计算得到所述相控阵天线的安装误差。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器及存储有计算机指令的非易失性存储器，所述计算机指令被所述处理器执行时实现前述实施方式中任意一项所述的安装误差测量方法。
第四方面，本发明提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现前述实施方式中任意一项所述的安装误差测量方法。
本发明实施例提供的安装误差测量方法、装置、电子设备和可读存储介质，通过控制相控阵天线的极化轴进行转动，得到极化轴的多个转动角度以及相控阵天线的至少两个阵元在各转动角度的相位差数据，然后根据多个转动角度以及至少两个阵元在各转动角度的相位差数据，计算得到相控阵天线的安装误差，不需要依靠额外的仪器设备即可实现相控阵天线安装误差的测量，测试速度快、成本低且保证了测试精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例所提供的测量系统的一种结构示意图。
图2为本发明实施例所提供的电子设备的一种结构示意图。
图3为本发明实施例所提供的安装误差测量方法的一种流程示意图。
图4为本发明实施例所提供的相控阵天线的安装误差修正前的实测曲线。
图5为本发明实施例所提供的相控阵天线的安装误差修正后的实测曲线。
图6为本发明实施例所提供的相控阵天线安装误差装置的一种方框示意图。
图标：1-测量系统；100-电子设备；10-相控阵天线安装误差测量装置；11-数据获取模块；12-误差测量模块；20-存储器；30-处理器；40-通信单元；200-转动机构；201-平移轴；202-方位轴；203-俯仰轴；204-极化轴；300-测量设备。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
相比传统天线，相控阵天线测试项目包括校准、方向图测试、指向精度测试、波束切换时间等，其测试项目多且测试复杂，相控阵天线测试需要进行高精度、高效率、自动化测试。而在进行相控阵天线远场或者紧缩场测试时，安装误差会被引入到最终的测试结果中，引起天线测试结果的失真，因此需要对相控阵天线的安装误差进行测量，并通过转动定位系统进行误差修正。
一般地，相控阵天线安装误差测量方法可以分为：1)采用外部仪器进行安装误差测量，比如激光跟踪仪器，这种方法，精度可以得到保障，但是需要额外增加设备，测试时间长，成本高。2)采用相控阵天线电轴对安装误差进行测量，该方法根据转动定位系统运动特定的路线时相控阵天线的电轴变化曲线对安装误差进行计算，不需要额外增加设备，测试速度快，但是测量结果包括天线波束指向误差，测试精度有限。
基于上述研究，本实施例提供一种安装误差测量方法、装置、电子设备和可读存储介质，依靠相控阵天线阵面相位分布随转动机构的运动所具有的变化规律，对安装误差进行测量，无需依靠额外的仪器设备即可实现相控阵天线安装误差的测量，测试速度快，测试成本低，且测试精度依赖于相位测量精度以及静区的相位波动，测试精度高。
请参考图1，图1为本实施例所提供的一种测量系统1的结构示意图。如图1所示，本实施例所提供测量系统1包括转动机构200、测量设备300以及电子设备100，其中电子设备100与转动机构200以及测量设备300连接，电子设备100可以控制转动机构200进行运转，而转动机构200的运转则可以带动相控阵天线进行运转，测量设备300用于对相控阵天线的信号进行测量，并且可以将测量得到的测试数据发送至电子设备100进行处理。
如图1所示，转动机构200包括平移轴201、方位轴202、俯仰轴203以及极化轴204，其中，通过平移轴201、方位轴202、俯仰轴203以及极化轴204的运动，可以带动相控阵天线进行运动。
本实施例所提供的转动机构200、测量设备300设置于暗室中，可选的，在本实施例中，测量设备300可以是矢量网络分析仪。
本实施例所提供的安装误差测量方法，应用于图1所示的电子设备100，由电子设备100执行本实施例所提供的安装误差测量方法。可选地，电子设备100的具体类型不受限制，例如，可以是，但不限于，个人电脑(personal computer，PC)、平板电脑、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、数据服务器等具有数据处理功能的设备。
如图2所示，本实施例所提供的电子设备100包括相控阵天线安装误差测量装置10、存储器20、处理器30和通信单元40。
所述存储器20、处理器30及通信单元40各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述相控阵天线安装误差测量装置10包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器20中或固化在所述电子设备100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器30用于执行所述存储器20中存储的可执行模块，例如所述可执行模块可以为所述相控阵天线安装误差测量装置10所包括的软件功能模块及计算机程序等。
所述存储器20可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器20用于存储程序或者数据。
所述处理器30可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器30可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述通信单元40用于通过网络建立所述电子设备100与其他电子设备之间的通信连接，并用于通过所述网络收发数据。
可以理解，图2所示的结构仅为示意，所述电子设备100还可包括比图2中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2所示不同的配置。图2中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
基于图1和图2所示的实现架构，请结合参阅图3，图3为本实施例所提供的安装误差测量方法的流程示意图，该安装误差测量方法由本实施例所提供的电子设备100执行。下面对图3所示的流程示意图进行详细阐述。
步骤S10：控制相控阵天线的极化轴进行转动，得到极化轴的多个转动角度，以及相控阵天线的至少两个阵元在各转动角度的相位差数据。
步骤S20：根据多个转动角度、至少两个阵元在各转动角度的相位差数据以及最大极化位置，计算得到相控阵天线的安装误差。
本实施例所提供的安装误差测量方法，通过控制相控阵天线的极化轴进行转动，得到极化轴的多个转动角度以及相控阵天线的至少两个阵元在各转动角度的相位差数据，然后根据多个转动角度以及至少两个阵元在各转动角度的相位差数据，计算得到相控阵天线的安装误差，不需要依靠额外的仪器设备即可实现相控阵天线安装误差的测量，测试速度快、成本低且保证了测试精度。
在本实施例中，相控阵天线的安装误差可以用两个矢量的差异来表示，即理想的没有安装误差的阵面法向矢量r以及带有安装误差的阵面法向矢量r'，没有安装误差的阵面法向矢量r通过旋转、平移可以得到r'，因此，本实施例可通过以下公式获取得到相控阵天线的阵面法向矢量r'：
r'＝Rz(γ)Ry(β)Rx(α)r+Δr
其中，Rx(α)为绕x轴旋转α的角度，x轴为方位轴；Ry(β)为绕y轴旋转β的角度，y轴为俯仰轴；Rz(γ)为绕z轴旋转γ的角度，z轴为极化轴；Δr为平移误差。
在本实施例中，矢量绕轴旋转可以用旋转矩阵表示，即
则
由于理想的没有安装误差的阵面法向矢量r定义为与阵面法向平行的矢量，即
因此，带有安装误差的阵面法向矢量r'为：
通过r'＝Rz(γ)Ry(β)Rx(α)r+Δr可知，在测量α、β、γ和Δr后，根据α的值，对x轴(方位轴)进行反向旋转，根据β的值，对y轴(俯仰轴)进行反向旋转，根据γ的值，对z轴(极化轴)进行反向旋转，根据Δr的值，对平移轴进行平移，如此，可实现安装误差的修正，而修正后的相控阵天线在测试中需要保证来波方向与阵面法向平行。
可选的，在本实施例中，可通过以下步骤，消除极化误差γ和平移误差Δr。
控制相控阵天线的平移轴的运动，将相控阵天线的中心移动到相控阵天线的俯仰轴、方位轴以及极化轴的交点，以消除相控阵天线的平移误差。
获取相控阵天线处于法向工作状态时的最大极化位置，根据最大极化位置消除极化误差。其中，在将相控阵天线的中心移动到相控阵天线的俯仰轴、方位轴以及极化轴的交点后，即可消除平移误差，此时
在消除平移误差后，此时带有安装误差的阵面法向矢量r'表示为：
而在将相控阵天线的中心移动到相控阵天线的俯仰轴、方位轴以及极化轴的交点后，通过将相控阵的收发天线极化对准，即可获得相控阵天线处于法向工作状态时的最大极化位置，进而消除极化误差。
可选的，获取相控阵天线处于法向工作状态时的最大极化位置的步骤包括：
控制相控阵天线处于法向工作状态，并控制相控阵天线的极化轴进行转动，得到相控阵天线的幅度变化数据。
根据相控阵天线的幅度变化数据，得到幅度最大值所对应的极化轴位置，幅度最大值所对应的极化轴位置为最大极化位置。
其中，控制相控阵天线处于法向工作状态，然后转动极化轴，得到相控阵天线的幅度随极化位置变化而变化的数据，即相控阵天线的幅度变化数据。然后根据幅度变化数据，得到相控阵天线的幅度最大值所对应的极化轴位置，而幅度最大值所对应的极化轴位置即为最大极化位置γ，通过将极化轴转动到最大极化位置γ，即可消除极化误差。
在获取最大极化位置γ，消除极化误差后，此时γ已知，再利用相控阵天线的阵面相位分布随极化轴的运动所具有的变化规律，即可计算得到相控阵的安装误差。
本实施例通过控制相控阵天线的极化轴进行转动，得到极化轴的多个转动角度，以及至少两个阵元在各转动角度的相位差数据，利用多个转动角度以及至少两个阵元在各转动角度的相位差数据即可计算得到相控阵天线的安装误差。
可选的，在本实施例中，根据多个转动角度以及至少两个阵元在各转动角度的相位差数据，计算得到相控阵天线的安装误差的步骤包括：
根据多个转动角度，获取相控阵天线在各转动角度的目标阵面法向矢量。
根据多个转动角度、至少两个阵元在各转动角度的相位差数据以及相控阵天线在各转动角度的目标阵面法向矢量，计算得到相控阵天线的安装误差。
其中，随着相控阵天线的极化轴的转动，其阵面法向矢量r'也会随之发生变化，基于阵面法向矢量r'的表达式，可通过以下公式得到相控阵天线在各转动角度的目标阵面法向矢量：
其中，δ为极化轴的转动角度，γ为最大极化位置，γ已知，此时α、β即为待求的安装误差，r'(γ+δ)为目标阵面法向矢量，δ不同，目标阵面法向矢量不同。
在得到相控阵天线在各转动角度的目标阵面法向矢量后，根据多个转动角度、至少两个阵元在各转动角度的相位差数据以及相控阵天线在各转动角度的目标阵面法向矢量，计算得到相控阵天线的安装误差。
在本实施例中，相控阵天线的阵面相位分布为：
其中，c＝299792458m/s，(θ,
)为来波方向，(xi,yi,zi)为阵元i的坐标，0≤i≤N-1，N为阵元数，Fpi为相位常数，f0为频率。
在得到相控阵天线的阵面相位分布后，根据相控阵天线的阵面相位分布公式，通过以下公式可得到相控阵天线的各阵元的相位差的表达式：
其中，ΔFp(xij,f0)为阵元j与阵元i的相位差；(xj,yj,zj)为阵元j的坐标，0≤j≤N-1，N为阵元数；xij为阵元j与阵元i的位置差矢量，xij＝(xj-xi,yj-yi,zj-zi)T，满足zj-zi＝0；Fpj为相位常数。
在得到相控阵天线的各阵元的相位差的表达式之后，将相控阵天线在各转动角度的目标阵面法向矢量代入到相位差表达式，得到变换后的相位差，然后将多个转动角度以及至少两个阵元在各转动角度的相位差数据代入到变换后的相位差，即可计算得到相控阵天线的安装误差。
其中，根据相控阵天线的相位差的表达式，可知来波方向的矢量为
此时，来波方向的矢量
而目标阵面法向矢量为
因此，将目标阵面法向矢量代入到相位差的表达式中，可得到变换后的相位差为：
由于zj-zi＝0，进一步简化可得：
其中，
Δε＝tan-1((sinβcosα*(xj-xi)2-sinα*(yj-yi))/(sinα*(xj-xi)+sinβcosα*(yj-yi)))。
其中，Z和Δε为中间参数，用于简化表达式，α、β即为待求的安装误差，(xi,yi,zi)为阵元i的坐标，(xj,yj,zj)为阵元j的坐标。
然后任意选择至少两个转动角度，将选择的至少两个转动角度以及选择的转动角度对应的相位差数据代入计算，即可得到α、β的值，即得到安装误差的值。
为了提高计算精度，可以选取多个测试数据，即选取多个转动角度以及每个转动角度对应的相位差数据，然后通过曲线拟合的方式计算得到相控阵天线的安装误差。
其中，在最大极化位置γ已知的情况下，此时通过曲线拟合的方式，可得到：
Zcoeff＝Z2 fit/((xj-xi)2+(yj-yi)2)
Kcoeff＝((xj-xi)+(yj-yi)*tan(Δεfit))/((yj-yi)+(xj-xi)*tan(Δεfit))
其中，α、β为安装误差；Zcoeff、Kcoeff为中间参数，用于简化表达式；Δεfit，Zfit为系数。
可选的，曲线拟合的方式可以选择最小二乘法，通过最小二乘法，即可求解得到Δεfit，Zfit这两个系数的值。
在计算得到安装误差的值后，即可以根据计算得到安装误差进行修正，提高相控阵天线测试的准确性。如图4和图5所示，图4为安装误差修正前的实测曲线(方位偏差为-0.034516°，俯仰偏差为0.025841°)，图5为安装误差修正后(移动0.2°)的实测曲线(方位偏差为0.17508°，俯仰偏差为0.020665)。
可选的，在本实施例中，为了提高测试的灵敏度，阵元i和阵元j应选取两个距离最远的阵元。
本实施例所提供的安装误差测量方法，依靠相控阵天线阵面相位分布随转动机构的运动所具有的变化规律，对相控阵天线的安装误差进行测量，不需要依靠额外的仪器设备，且只需要进行少许(例如，2个即可)阵元通道相位的测量即可实现，测试速度快、成本低，且可以随时测量。
同时本实施例所提供的安装误差测量方法，其测试精度依赖于相位测量精度以及静区的相位波动。相位测量精度以及静区的相位波动也是影响相控阵天线测试精度的因素，与相控阵天线本身的性能无关。因此，本方法虽然依靠相控阵天线进行安装误差标定，但是其测量精度不依赖于相控阵天线的性能，取决于测试仪器和静区质量，测量精度可以得到保障。
除此之外，本实施例所提供的安装误差测量方法，测量过程简单，不需要手动操作也不需要换线，可实现安装误差自动校正。所有测试控制、数据处理的过程等可依靠软件自动实现，测试过程清晰、规范，可以实现测量与校正的一键自动化。
基于同一发明构思，请结合参阅图6，在一个实施例中，还提供了相控阵天线安装误差测量装置10，包括数据获取模块11以及误差测量模块12；
数据获取模块11用于控制相控阵天线的极化轴进行转动，得到极化轴的多个转动角度，以及相控阵天线的至少两个阵元在各转动角度的相位差数据。
误差测量模块12用于根据多个转动角度以及至少两个阵元在各转动角度的相位差数据，计算得到相控阵天线的安装误差。
可选的，在本实施例中，误差测量模块12用于：
根据多个转动角度，获取相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量。
根据多个转动角度、至少两个阵元在各转动角度的相位差数据以及相控阵天线在各转动角度的目标阵面法向矢量，计算得到相控阵天线的安装误差。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
在上述基础上，在一个实施例中，还提供了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被执行时实现前述实施方式中所述的安装误差测量方法。
综上所述，本发明实施例提供的安装误差测量方法、装置、电子设备和可读存储介质，依靠相控阵天线阵面相位分布随转动机构的运动所具有的变化规律，通过控制相控阵天线的极化轴进行转动，得到极化轴的多个转动角度以及相控阵天线的至少两个阵元在各转动角度的相位差数据，然后根据多个转动角度以及至少两个阵元在各转动角度的相位差数据，计算得到相控阵天线的安装误差，不需要依靠额外的仪器设备即可实现相控阵天线安装误差的测量，测试速度快、成本低且保证了测试精度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种安装误差测量方法，其特征在于，应用于电子设备，所述方法包括：
控制相控阵天线的极化轴进行转动，得到所述极化轴的多个转动角度，以及所述相控阵天线的至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据；
根据所述多个转动角度以及所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据，计算得到所述相控阵天线的安装误差；
所述根据所述多个转动角度以及所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据，计算得到所述相控阵天线的安装误差的步骤包括：
根据所述多个转动角度，获取所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量；
根据所述多个转动角度、所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据以及所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量，计算得到所述相控阵天线的安装误差；
所述根据所述多个转动角度、所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据以及所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量，计算得到所述相控阵天线的安装误差的步骤包括：将所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量代入到所述相位差，得到变换后的相位差；将所述多个转动角度以及所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据代入到所述变换后的相位差，计算得到所述相控阵天线的安装误差。
2.根据权利要求1所述的安装误差测量方法，其特征在于，所述根据所述多个转动角度，获取所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量的步骤包括：
通过以下公式得到所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量：
其中，δ为所述极化轴的转动角度，γ为最大极化位置，α、β为安装误差，r'(γ+δ)为目标阵面法向矢量。
3.根据权利要求2所述的安装误差测量方法，其特征在于，
所述相控阵天线的各阵元的相位差为：
其中，ΔFp(xij,f0)为阵元j与阵元i的相位差；(xi,yi,zi)为阵元i的坐标，0≤i≤N-1，N为阵元数；(xj,yj,zj)为阵元j的坐标，0≤j≤N-1；xij为阵元j与阵元i的位置差矢量，xij＝(xj-xi,yj-yi,zj-zi)T，满足zj-zi＝0；Fpi、Fpj为相位常数；f0为频率；c＝299792458m/s，
为来波方向。
4.根据权利要求1所述的安装误差测量方法，其特征在于，在控制相控阵天线的极化轴进行转动之前，所述方法还包括：
控制所述相控阵天线的平移轴的运动，将所述相控阵天线的中心移动到所述相控阵天线的俯仰轴、方位轴以及极化轴的交点，以消除所述相控阵天线的平移误差；
获取所述相控阵天线处于法向工作状态时的最大极化位置，根据所述最大极化位置消除极化误差。
5.根据权利要求4所述的安装误差测量方法，其特征在于，所述获取所述相控阵天线处于法向工作状态时的最大极化位置的步骤包括：
控制所述相控阵天线处于法向工作状态，并控制所述相控阵天线的极化轴进行转动，得到所述相控阵天线的幅度变化数据；
根据所述相控阵天线的幅度变化数据，得到幅度最大值所对应的极化轴位置，所述幅度最大值所对应的极化轴位置为所述最大极化位置。
6.一种安装误差测量装置，其特征在于，应用于电子设备，所述装置包括数据获取模块以及误差测量模块；
所述数据获取模块用于控制相控阵天线的极化轴进行转动，得到所述极化轴的多个转动角度，以及所述相控阵天线的至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据；
所述误差测量模块用于根据所述多个转动角度以及所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据，计算得到所述相控阵天线的安装误差；
所述误差测量模块用于：
根据所述多个转动角度，获取所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量；
根据所述多个转动角度、所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据以及所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量，计算得到所述相控阵天线的安装误差；
所述根据所述多个转动角度、所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据以及所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量，计算得到所述相控阵天线的安装误差包括：将所述相控阵天线在各所述转动角度的目标阵面法向矢量代入到所述相位差，得到变换后的相位差；将所述多个转动角度以及所述至少两个阵元在各所述转动角度的相位差数据代入到所述变换后的相位差，计算得到所述相控阵天线的安装误差。
7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器及存储有计算机指令的非易失性存储器，所述计算机指令被所述处理器执行时实现权利要求1-5中任意一项所述的安装误差测量方法。
8.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1-5中任意一项所述的安装误差测量方法。
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109541558A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-03-29 | 航天恒星科技有限公司 | 一种全流程全系统主动相控阵雷达导引头的校准方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS59231463A (ja) * | 1983-06-15 | 1984-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | フエ−ズドアレイレ−ダ装置 |
| CA2634035A1 (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-01 | Intelwaves Technologies Ltd. | Hybrid tracking control system and method for phased-array antennae |
| JP5040549B2 (ja) * | 2007-09-20 | 2012-10-03 | 日本電気株式会社 | 合成開口レーダ及びコンパクト・ポラリメトリｓａｒ処理方法、プログラム |
| CN102104196B (zh) * | 2010-11-17 | 2013-01-23 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 一种相控阵天线系统模块级误差分析控制方法 |
| CN102708257B (zh) * | 2012-05-23 | 2014-04-02 | 西安电子科技大学 | 一种有源相控阵天线结构公差的快速确定方法 |
| CN103605117B (zh) * | 2013-12-05 | 2015-06-03 | 西安电子科技大学 | 基于干扰抑制的相控阵信号失真实时校正方法 |
| CN104036114B (zh) * | 2014-04-28 | 2017-08-08 | 西安电子科技大学 | 一种基于机电耦合的六边形有源相控阵天线结构公差的快速确定方法 |
| CN104932544B (zh) * | 2015-05-21 | 2017-10-17 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种单发天线的零位校正测试系统及方法 |
| CN105353229B (zh) * | 2015-10-20 | 2018-06-15 | 上海无线电设备研究所 | 一种基于一维旋转的相控阵幅相误差近场校准方法 |
| CN108037374B (zh) * | 2017-10-12 | 2020-03-31 | 西安天和防务技术股份有限公司 | 一种阵列天线近场标定方法 |
| CN109975620B (zh) * | 2019-03-06 | 2021-08-20 | 鹰视云(深圳)科技有限公司 | 一种全空域相控阵被测天线旋转模拟校准系统及方法 |
| CN110413936B (zh) * | 2019-07-26 | 2022-11-22 | 成都天锐星通科技有限公司 | 一种相控阵天线校准数据确定方法及天线系统 |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109541558A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-03-29 | 航天恒星科技有限公司 | 一种全流程全系统主动相控阵雷达导引头的校准方法 |
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