CN117783698A - Vhf天线双无人机测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种VHF天线双无人机测试系统及方法，属于天线测试领域，包括步骤：S1，选取被测天线作为测试目标，利用天线测试系统对被测天线进行方向图测试；S2，一台无人机携带待测天线处于发射模式，辐射电磁波；另外一台无人机平台携带接收机模块绕飞待测天线，并采集电磁波信号，通过数据链传输系统将测量数据发送至地面端；S3，开始测试后，无人机采集数据，实时获取无人机平台的位置信息和数据信息，最后分析软件进行数据处理，得到待测天线的方向图参数。本发明不需要转台等大型高精密机械设备，不需要建设屏蔽微波暗室，也对外部环境要求较低，系统可围绕待测天线进行移动，获取方位和俯仰角幅度数据及方向图。

Description

VHF天线双无人机测试系统及方法

技术领域

本发明涉及天线测试领域，更为具体的，涉及一种VHF天线双无人机测试系统及方法。

背景技术

在测试天线时，天线测试工程师通常需测量许多参数，如辐射方向图、增益、阻抗或极化特性。用于测试天线方向图的技术之一是远场测试，使用这种技术时待测天线(AUT)安装在发射天线的远场范围内。

室内测量通常是在微波暗室中进行。这种暗室有矩形的，也有锥形的，专门设计用来减少来自墙体、地板和天花板的反射。如图1～图3所示。

远场测量可以在室内或室外测试场进行。在传统的远场天线测试场中，发射和接收天线分别位于对方的远场处，两者通常隔得足够远以模拟想要的工作环境。AUT被距离足够远的源天线所照射，以便在AUT的电气孔径上产生接近平面的波阵面。

室内远场分为矩形远场暗室和锥形远场暗室。矩形远场暗室内放置源天线、极化转台和待测天线转台。源天线采用固定天线安装在极化转台上，极化转台用于带动源天线进行极化切换；待测天线安装在待测天线转台上，待测天线带动待测天线旋转测量天线的各个方向图切面。

微波暗室中由于工作频率的降低，暗室吸波材料特性变差，因此暗室性能取决于最低工作频率。待测天线最低工作频率100MHz，针对100MHz和200MHz测量频率在矩形暗室和锥型暗室测试中进行了分析。

矩形远场暗室通过增加高吸波材料高度减小吸波材料反射率，从而改善反射率电平。在这些低频频段，矩形暗室不得不使用低效率天线，而且必须增加侧墙吸波材料的厚度来减少反射并提高性能。同样，必须增加暗室尺寸以适应更大的吸波材料矩形暗室比较容易制造，在低频情况下的物理尺寸非常大，过大的暗室尺寸对于建筑物也会提出很高的要求。

锥型远场暗室通过暗室外形设计将反射信号反射到静区内，反射信号与源信号在静区内叠加满足静区性能。整个锥体的角度和处理也很重要。角度必须保持恒定，因为锥体部分角度的任何变化将引起照射误差。因此测量时保持连续的角度是实现良好锥形性能的关键。锥形暗室制造起来技术难度大，整个暗室尺寸的长度也更长一些，占地也更大一些，造价也更高。

在室外远场系统中，被测天线和转台安装在两个相距百米的塔架、山顶或较高的屋顶，接收机放置在转台旁边并与天线直接相连。

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VHF天线双无人机测试系统及方法，不需要转台等大型高精密机械设备，不需要建设屏蔽微波暗室，也对外部环境要求较低，系统可围绕待测天线进行移动，获取方位和俯仰角幅度数据及方向图等。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种VHF天线双无人机测试系统，包括：

待测天线、天线测试系统、至少两台无人机、数据链传输系统和地面端；

利用天线测试系统对待测天线进行方向图测试；一台无人机携带待测天线处于发射模式，辐射电磁波；另外一台无人机平台携带接收机模块绕飞待测天线，并采集电磁波信号，通过数据链传输系统将测量数据发送至地面端；开始测试后，无人机采集数据，实时获取无人机平台的位置信息和数据信息，最后分析软件进行数据处理，得到待测天线的方向图参数。

进一步地，所述待测天线为外场天线。

进一步地，所述无人机采集数据，具体按照规划好的飞行路径采集数据。

进一步地，所述实时获取无人机平台的位置信息和数据信息，具体通过设置在地面端的地面站单元实现。

进一步地，所述最后分析软件进行数据处理具体通过分析软件进行数据处理。

一种VHF天线双无人机测试方法，包括如下步骤：

S1，选取被测天线作为测试目标，利用天线测试系统对被测天线进行方向图测试；

S2，一台无人机携带待测天线处于发射模式，辐射电磁波；另外一台无人机平台携带接收机模块绕飞待测天线，并采集电磁波信号，通过数据链传输系统将测量数据发送至地面端；

S3，开始测试后，无人机采集数据，实时获取无人机平台的位置信息和数据信息，最后分析软件进行数据处理，得到待测天线的方向图参数。

进一步地，在步骤S3中，所述分析软件进行数据处理具体包括子步骤：

步骤1，设置测量参数，测试频点/通道/测量半径/采样点；

步骤2，将采样点转化为航点数据，下载到飞控软件中；

步骤3，无人机启动执行飞行任务；

步骤4，对采集数据进行处理与显示。

本发明的有益效果包括：

本发明在室外环境就可以实现测试，使得低频测试更简单，对测试环境要求更低，且造价更低。而且该方案测试装备具有机动灵活的特点，不受地形限制，一台无人机携带测试设备绕飞，另外一台无人机携带被测天线，反向图测试角度范围可达0-360°(水平)，0-360°(俯仰)，二维和三维方向图测试均可实现。

本发明方案不需要转台等大型高精密机械设备，不需要建设屏蔽微波暗室，也对外部环境要求较低，系统可围绕待测天线进行移动，获取方位和俯仰角幅度数据及方向图。

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为室内远场暗室示意图；

图2为锥形暗室布局示意图；

图3为室外远场测试系统示意图；

图4为本发明方案第一示意图；

图5为本发明方案第二示意图；

图6为本发明方案第三示意图。

具体实施方式

本说明书中所有实施例公开的所有特征，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和/或扩展、替换。

为了解决背景中的问题，如图4和图5所示，本发明提供一种技术方案，在室外环境就可以实现测试，使得低频测试更简单，对测试环境要求更低，且造价更低。而且该方案测试装备具有机动灵活的特点，不受地形限制，一台无人机携带测试设备绕飞，另外一台无人机携带被测天线，反向图测试角度范围可达0-360°(水平)，0-360°(俯仰)，二维和三维方向图测试均可实现。

本发明方案不需要转台等大型高精密机械设备，不需要建设屏蔽微波暗室，也对外部环境要求较低，系统可围绕待测天线进行移动，获取方位和俯仰角幅度数据及方向图。

如图4，图5和图6所示，使用一个无人机携带低频段待测物和便携式接收机停留在空中，另外一个无人机携带辅助天线和便携式信号源绕飞待测物，在满足远场距离的情况下，信号源发射信号并通过辅助天线将电磁波发射出去，待测物接收电磁波，接收下来的电磁波存储下来后，通过地面测试软件进行数据处理，从而得到远场方向图等测试指标。飞行的无人机装有GNSS定位系统，且人为可提前在无人机的飞控软件app里面规划航线，无人机携带辅助天线按照航线进行飞行，确保无人机的飞行安全。

需要说明的是，在本发明权利要求书中所限定的保护范围内，以下实施例均可以从上述具体实施方式中，例如公开的技术原理，公开的技术特征或隐含公开的技术特征等，以合乎逻辑的任何方式进行组合和/或扩展、替换。

实施例1

一种VHF天线双无人机测试系统，包括：

待测天线、天线测试系统、至少两台无人机、数据链传输系统和地面端；

利用天线测试系统对待测天线进行方向图测试；一台无人机携带待测天线处于发射模式，辐射电磁波；另外一台无人机平台携带接收机模块绕飞待测天线，并采集电磁波信号，通过数据链传输系统将测量数据发送至地面端；开始测试后，无人机采集数据，实时获取无人机平台的位置信息和数据信息，最后分析软件进行数据处理，得到待测天线的方向图参数。

实施例2

在实施例1的基础上，所述待测天线为外场天线。

实施例3

在实施例1的基础上，所述无人机采集数据，具体按照规划好的飞行路径采集数据。

实施例4

在实施例1的基础上，所述实时获取无人机平台的位置信息和数据信息，具体通过设置在地面端的地面站单元实现。

实施例5

在实施例1的基础上，所述最后分析软件进行数据处理具体通过分析软件进行数据处理。

实施例6

一种VHF天线双无人机测试方法，包括如下步骤：

S1，选取被测天线作为测试目标，利用天线测试系统对被测天线进行方向图测试；

S2，一台无人机携带待测天线处于发射模式，辐射电磁波；另外一台无人机平台携带接收机模块绕飞待测天线，并采集电磁波信号，通过数据链传输系统将测量数据发送至地面端；

S3，开始测试后，无人机采集数据，实时获取无人机平台的位置信息和数据信息，最后分析软件进行数据处理，得到待测天线的方向图参数。

实施例7

在实施例6的基础上，在步骤S3中，分析软件进行数据处理的具体流程包括：

步骤1，设置测量参数，测试频点/通道/测量半径/采样点；

步骤2，将采样点转化为航点数据，下载到飞控软件中；

步骤3，无人机启动执行飞行任务；

步骤4，数据处理与显示。

描述于本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实现方式中提供的方法。

作为另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的方法。

Claims (7)

1.一种VHF天线双无人机测试系统，其特征在于，包括：

待测天线、天线测试系统、至少两台无人机、数据链传输系统和地面端；

利用天线测试系统对待测天线进行方向图测试；一台无人机携带待测天线处于发射模式，辐射电磁波；另外一台无人机平台携带接收机模块绕飞待测天线，并采集电磁波信号，通过数据链传输系统将测量数据发送至地面端；开始测试后，无人机采集数据，实时获取无人机平台的位置信息和数据信息，最后分析软件进行数据处理，得到待测天线的方向图参数。

2.根据权利要求1所述的VHF天线双无人机测试系统，其特征在于，所述待测天线为外场天线。

3.根据权利要求1所述的VHF天线双无人机测试系统，其特征在于，所述无人机采集数据，具体按照规划好的飞行路径采集数据。

4.根据权利要求1所述的VHF天线双无人机测试系统，其特征在于，所述实时获取无人机平台的位置信息和数据信息，具体通过设置在地面端的地面站单元实现。

5.根据权利要求1所述的VHF天线双无人机测试系统，其特征在于，所述最后分析软件进行数据处理具体通过分析软件进行数据处理。

6.一种VHF天线双无人机测试方法，其特征在于，基于如权利要求1～5任一项所述的VHF天线双无人机测试系统，包括如下步骤：

S1，选取被测天线作为测试目标，利用天线测试系统对被测天线进行方向图测试；

S2，一台无人机携带待测天线处于发射模式，辐射电磁波；另外一台无人机平台携带接收机模块绕飞待测天线，并采集电磁波信号，通过数据链传输系统将测量数据发送至地面端；

S3，开始测试后，无人机采集数据，实时获取无人机平台的位置信息和数据信息，最后分析软件进行数据处理，得到待测天线的方向图参数。

7.根据权利要求6所述的VHF天线双无人机测试方法，其特征在于，在步骤S3中，所述分析软件进行数据处理具体包括子步骤：

步骤1，设置测量参数，测试频点/通道/测量半径/采样点；

步骤2，将采样点转化为航点数据，下载到飞控软件中；

步骤3，无人机启动执行飞行任务；

步骤4，对采集数据进行处理与显示。