CN113777413A - 一种基于等值线分布的天线方向图测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于等值线分布的天线方向图测量方法,属于天线测试技术领域,首先基于天线方向图的等值线分布特点设计无人飞行器的飞行轨迹,然后按照轨迹飞行采集电磁信号并进行插值处理,得到闭合性好的等值线方向图;最后对重点关注区域的电磁信号进行反复采集并迭代插值,最终得到高精度的三维天线方向图。本发明采用无人飞行器搭载测量设备对天线远场方向图进行测量,可以降低对接收机动态范围的要求;同时,根据等值线采集电磁信号,基于采样点数据进行三维方向图插值时,在等值线上,可以提高信息的插值精度,在等值线梯度方向上可以提高方向图的信息精度。
Description
技术领域
本发明属于天线测试技术领域,具体涉及一种基于等值线分布的天线方向图测量方法。
背景技术
当天线实际部署安装到载体上之后,辐射场受到场站环境和天线基座的影响,使得实际的天线电性能参数发生畸变或改变,从而影响最终测试结果。另外,对于大口径天线,室内测试很难满足测试要求,室外测试需在固定地点专用场地并且配套专用转台下进行,存在设备复杂、测试精度低、测试成本高等困难,因此需要在现场对天线的方向图进行测量。目前,随着小型化无人飞行器技术的发展,利用无人飞行器搭载测试设备对天线远场方向图进行测量,具有成本低、测量灵活等优点,因而目前得到了研究和发展。
现有的基于无人飞行器的测量方法中,一般情况下,参考天线采集辐射方向图的E面或者H面的电磁信号进行处理,该方法技术有一定缺点。首先,随着被测天线到参考天线方向角度的增大,距离也逐渐变大,导致空间路径损耗增加,该变化范围直接影响测量接收机的动态范围,而且只能得到待测天线的一维方向图。另外在没有先验信息的情况下,采用传统的数据处理技术,不仅会造成采集数据的冗余,而且对精度要求高的空间区域采样不足,从而不能得到满足精度要求的三维方向图。
发明内容
为了进一步提高测试效果,并提高重点关注空间区域的方向图精度,在没有天线方向图先验信息的情况下,为了有效地绘制三维天线方向图,本发明提出了一种基于等值线分布的天线方向图测量方法。
本发明的技术方案如下:
一种基于等值线分布的天线方向图测量方法,首先基于天线方向图的等值线分布特点设计无人飞行器的飞行轨迹,然后按照轨迹飞行采集电磁信号并进行插值处理,得到闭合性好的等值线方向图,最后对重点关注区域的电磁信号进行反复采集并迭代插值,最终得到高精度的三维天线方向图。
优选地,具体包括如下步骤:
S1.无人飞行器上的参考天线保持与待测天线距离恒定,在没有先验信息的情况下,按照纬线圈轨迹飞行采集电磁信号;
S2.根据采集到的电磁信号数据,按照克里金插值方法得到初始等值线方向图;
S3.根据等值线分布继续采集电磁信号,按照克里金插值方法更新等值线方向图;
S4.参考天线对重点关注的区域按照等值线分布继续采集电磁信号,按照克里金插值方法更新等值线方向图;
S5.继续按照等值线飞行采集电磁信号,插值继续更新等值线方向图,设置一个阈值作为反复采集电磁信号并迭代插值的终止条件,当达到阈值时,输出高精度的三维天线方向图。
优选地,克里金插值方法用来控制等值线之间的距离,在保持等值线之间数值均匀的情况下,在变化比较剧烈的地方,等值线分布比较密集,在变化比较缓慢的地方等值线分布比较稀疏,通过克里金插值方法智能化地突出剧烈变化区域的细节。
优选地,步骤S5中,终止条件为按照等值线飞行的次数。
优选地,步骤S5中,终止条件为天线参数精度。
本发明所带来的有益技术效果:
一方面可以降低对接收机动态范围的要求;另一方面,根据等值线采集电磁信号,基于采样点数据进行三维方向图插值时,在等值线上,可以提高信息的插值精度,在等值线梯度方向上可以提高方向图的信息精度。
附图说明
图1是本发明等值线方向图;
图2是本发明基于等值线分布的天线方向图测量方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明:
如图1和图2所示,本发明基于无人飞行器对天线方向图进行测量,利用天线方向图的等值线分布的特点,设计无人飞行器的飞行轨迹;采用插值方法,得到闭合性更好的等值线图,按照等值线分布飞行,采集电磁信号,提高重点关注区域的方向图的测试指标。本发明利用无人飞行器搭载测量设备对天线远场方向图进行测量,具有测量半径大、成本低、测量灵活等优点。
图1给出了天线仰角θ和方位角ψ的等值线方向图。在主瓣和旁瓣空间区域里,等值线一般是各自独立闭合的。横坐标theta代表天线仰角θ,纵坐标fai代表方位角ψ。
本发明利用等值线的特点,提出的是一种智能化的数据处理技术。首先为了满足测量接收机的动态范围,即保持机载参考天线和待测天线之间的距离R不变进行电磁信号采集,能够得到参考天线关于俯仰角θ和方位角ψ的天线方向图。在没有先验信息的情况下,参考天线划分纬线圈采集电磁信号,从而得到(θ、ψ)对应的幅度采样值。采用插值方法,得到初次的等值线方向图。根据获得的等值线的闭合情况,可以初步判断方向图的大致分布情况。接着,参考天线按照得到等值线分布采集电磁信号,采用插值方法,得到闭合性更好的等值线方向图,基本可以判断出主波束和旁瓣的大体分布。然后按照相同步骤,智能化地对感兴趣的区域进行电磁信号采集,插值处理,从而使得对指标要求高的区域的细节更加突出,如此反复地智能化处理,最后得到高精度的三维方向图。
本发明在插值过程中,插值方法可以控制等值线之间的距离,如果保持等值线之间的数值均匀,那么在变化比较剧烈的地方,例如零深区域,等值线分布自然比较密集,变化比较缓慢的地方等值线分布比较稀疏,智能化地突出了剧烈变化区域的细节,提高了重要指标的测试精度。
如图2所示,本发明测量方法的具体步骤为:
步骤1:无人飞行器上的参考天线保持与待测天线距离恒定,在没有先验信息的情况下,按照纬线圈轨迹飞行采集电磁信号;
步骤2:根据采集数据,按照克里金插值方法得到初始等值线方向图;
步骤3:根据等值线分布继续采集电磁信号,按照克里金插值方法更新等值线方向图,得到闭合性更好的等值线方向图;
步骤4:参考天线对重点关注的区域按照等值线分布继续采集电磁信号,按照克里金插值方法继续更新等值线方向图,得到闭合性更好的等值线方向图;
步骤5:继续按照等值线飞行采集电磁信号,插值得到新的等值线,设置一个阈值作为反复采集电磁信号并迭代插值的终止条件,直到得到满意的三维天线方向图为止。
其中,阈值可以依据经验值,设置按照等值线飞行的次数N作为迭代飞行插值的终止条件;或者以天线参数(例如方向图测试角度分辨率)精度作为迭代飞行插值的终止条件。
当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于等值线分布的天线方向图测量方法,其特征在于,首先基于天线方向图的等值线分布特点设计无人飞行器的飞行轨迹,然后按照轨迹飞行采集电磁信号并进行插值处理,得到等值线方向图,最后对重点关注区域的电磁信号进行反复采集并迭代插值,最终得到高精度的三维天线方向图。
2.根据权利要求1所述基于等值线分布的天线方向图测量方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
S1.无人飞行器上的参考天线保持与待测天线距离恒定,在没有先验信息的情况下,按照纬线圈轨迹飞行采集电磁信号;
S2.根据采集到的电磁信号数据,按照克里金插值方法得到初始等值线方向图;
S3.根据等值线分布继续采集电磁信号,按照克里金插值方法更新等值线方向图;
S4.参考天线对重点关注的区域按照等值线分布继续采集电磁信号,按照克里金插值方法更新等值线方向图;
S5.继续按照等值线飞行采集电磁信号,插值继续更新等值线方向图,设置一个阈值作为反复采集电磁信号并迭代插值的终止条件,当达到阈值时,输出高精度的三维天线方向图。
3.根据权利要求2所述基于等值线分布的天线方向图测量方法,其特征在于,所述克里金插值方法用来控制等值线之间的距离,在保持等值线之间数值均匀的情况下,在变化比较剧烈的地方,等值线分布比较密集,在变化比较缓慢的地方等值线分布比较稀疏,通过克里金插值方法智能化地突出剧烈变化区域的细节。
4.根据权利要求2所述基于等值线分布的天线方向图测量方法,其特征在于,所述步骤S5中,终止条件为按照等值线飞行的次数。
5.根据权利要求2所述基于等值线分布的天线方向图测量方法,其特征在于,所述步骤S5中,终止条件为天线参数精度。
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