RU2524788C2 - Computer-aided calibration of tracking antenna system - Google Patents

Computer-aided calibration of tracking antenna system Download PDF

Info

Publication number
RU2524788C2
RU2524788C2 RU2012133934/07A RU2012133934A RU2524788C2 RU 2524788 C2 RU2524788 C2 RU 2524788C2 RU 2012133934/07 A RU2012133934/07 A RU 2012133934/07A RU 2012133934 A RU2012133934 A RU 2012133934A RU 2524788 C2 RU2524788 C2 RU 2524788C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tracking antenna
calibration
tracking
antenna system
vector
Prior art date
Application number
RU2012133934/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012133934A (en
Inventor
Андрей Павлович Соколов
Анна Сергеевна Соколова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") filed Critical Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы")
Priority to RU2012133934/07A priority Critical patent/RU2524788C2/en
Publication of RU2012133934A publication Critical patent/RU2012133934A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2524788C2 publication Critical patent/RU2524788C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: physics, communication.
SUBSTANCE: invention relates to development of antenna systems with integrated function of tracking the signal movable source. Claimed result is attained by defining the corrections for calibration characteristics of tracking antenna system in one technological cycle. Note here that this method can be used with both application of stationary adjusting source and with application of signal from movable source. Besides, proposed method can be used during both adjustment jobs and at standard operation of tracking antenna system.
EFFECT: fast calibration of tracking antenna systems at high accuracy and reliability.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области создания антенных систем с функцией слежения за подвижным источником сигнала.The invention relates to the field of creating antenna systems with the function of tracking a moving signal source.

Распространенным способом калибровки следящих антенных систем является независимое, последовательное определение номинальных величин смещения, поворота и коэффициентов сжатия системы координат следящей системы относительно некоторой главной оси системы. В качестве главной оси могут выступать: направление главного лепестка основной антенны, ось летательного аппарата, относительно которой осуществляется поворот управляющих органов и др.A common way to calibrate tracking antenna systems is to independently, sequentially determine the nominal values of the displacement, rotation, and compression ratios of the coordinate system of the tracking system relative to some major axis of the system. The main axis can be: the direction of the main lobe of the main antenna, the axis of the aircraft, relative to which the control bodies are rotated, etc.

Известно, что ISTRAC осуществляет прием телеметрии и отправку команд управления (ТТС) в диапазоне S при выполнении пусков космических аппаратов (КА) при помощи сети наземных станций. Все ТТС станции оснащены альтазимутальными антеннами с точностью наведения 0.03 градуса. В процессе пуска антенна осуществляет слежение за КА с помощью траекторной информации, поступающей из комплекса RANGE. Слежение может также осуществляться при помощи заранее рассчитанной траектории. Информация об угловом положении антенны в процессе осуществления выведения КА является исходной информацией для предварительного определения параметров орбиты непосредственно после отделения КА от ракеты-носителя. В связи с этим систематические ошибки в угловом положении антенн должны быть определены с высокой точностью [1].It is known that ISTRAC receives telemetry and sends control commands (TTC) in the S band when launching spacecraft (SC) using a network of ground stations. All TTC stations are equipped with altazimuth antennas with an accuracy of 0.03 degrees. During the launch process, the antenna monitors the spacecraft using trajectory information from the RANGE complex. Tracking can also be done using a pre-calculated trajectory. Information about the angular position of the antenna in the process of spacecraft launch is the initial information for preliminary determination of the orbit parameters immediately after separation of the spacecraft from the launch vehicle. In this regard, systematic errors in the angular position of the antennas must be determined with high accuracy [1].

Известно, что на основании глубокого анализа систематических ошибок по углу места и азимуту была разработана математическая модель данных ошибок. Был разработан комплекс программ, оценивающий коэффициенты ошибок с помощью метода наименьших квадратов в апостериорном режиме. С использованием данных от ТТС станций была достигнута точность определения коэффициентов ошибок, обеспечивающая определение положения КА с точностью не хуже 200 м. Систематические ошибки определялись для всех наземных станций в процессе выведения КА. При этом оцениваются коэффициенты ошибок одновременно по азимуту и углу места [2].It is known that based on a deep analysis of systematic errors in elevation and azimuth, a mathematical model of these errors was developed. A set of programs was developed that estimates the error rates using the least squares method in a posterior mode. Using the data from the TTC stations, the accuracy of determining the error coefficients was achieved, which ensures the determination of the position of the spacecraft with an accuracy of no worse than 200 m. Systematic errors were determined for all ground stations in the process of satellite launch. In this case, error rates are estimated simultaneously in azimuth and elevation [2].

Известно, что последовательный характер определения номинальных величин смещения, поворота и коэффициентов сжатия системы координат следящей системы приводит к необходимости большого числа технологических этапов калибровки. Отметим также, что в некоторых случаях данные величины могут изменяться в процессе эксплуатации. Например, в системах спутниковой связи величина поворота системы координат следящей системы может изменяться в зависимости от используемого частотного диапазона. Аналогичные процессы могут происходить в головках самонаведения при изменении внешней температуры. Это приводит к необходимости создания таблиц, определяющих величины смещения, поворота и коэффициентов сжатия системы координат следящей системы для различных условий эксплуатации. Как следствие, число технологических этапов калибровки существенно возрастает. Основными недостатками последовательного способа калибровки следящих антенных систем являются:It is known that the sequential nature of determining the nominal values of the displacement, rotation and compression ratios of the coordinate system of the tracking system leads to the need for a large number of technological stages of calibration. We also note that in some cases, these values can change during operation. For example, in satellite communication systems, the rotation of the coordinate system of the tracking system may vary depending on the frequency range used. Similar processes can occur in homing heads when the external temperature changes. This leads to the need to create tables that determine the magnitude of the displacement, rotation and compression ratios of the coordinate system of the tracking system for various operating conditions. As a result, the number of technological stages of calibration increases significantly. The main disadvantages of the sequential calibration method for tracking antenna systems are:

- большое число технологических этапов, и как следствие, большая продолжительность;- a large number of technological stages, and as a result, a large duration;

- большая степень участия человека при переходе от одного технологического этапа к другому;- a large degree of human participation in the transition from one technological stage to another;

- низкая точность в случае наличия случайных составляющих в измерениях следящей антенной системы;- low accuracy in the case of the presence of random components in the measurements of the tracking antenna system;

- предпочтительно наличие неподвижного юстировочного источника сигнала (особенно актуально при калибровке антенн для спутниковой связи).- it is preferable to have a fixed adjustment signal source (especially relevant when calibrating antennas for satellite communications).

Как следствие, данный способ обладает высокой стоимостью и при этом низкой надежностью и точностью калибровки следящих систем.As a result, this method has a high cost and at the same time low reliability and accuracy of calibration of servo systems.

Заявленный способ устраняет вышеуказанные недостатки и позволяет определять поправки к калибровочной характеристике следящей антенной системы за один технологический этап. При этом данный способ может использоваться как с применением неподвижного юстировочного источника, так и с применением сигнала от подвижного источника. Степень возможной автоматизации способа является крайне высокой, что существенно снижает стоимость калибровочных работ. Более того, способ позволяет осуществлять точную калибровку следящей антенной системы даже в случае существенной случайной составляющей в измерениях.The claimed method eliminates the above disadvantages and allows you to determine the amendments to the calibration characteristics of the tracking antenna system in one technological stage. Moreover, this method can be used both with the use of a stationary adjustment source, and with the use of a signal from a moving source. The degree of possible automation of the method is extremely high, which significantly reduces the cost of calibration work. Moreover, the method allows for accurate calibration of the tracking antenna system even in the case of a significant random component in the measurements.

В связи с этим заявленный способ может быть использован как во время наладочных работ, так и во время штатной эксплуатации следящих антенных систем.In this regard, the claimed method can be used both during commissioning and during normal operation of the tracking antenna systems.

Техническим результатом изобретения является возможность быстрой калибровки следящих антенных систем с высокой точностью и надежностью.The technical result of the invention is the ability to quickly calibrate tracking antenna systems with high accuracy and reliability.

Технический результат достигается тем, что способ автоматизированной калибровки следящей антенной системы заключается в том, что устанавливают источник сигнала в линейный диапазон измерений, в котором значение выходного сигнала следящей антенной системы удовлетворяет выражению a=kb, где b - отклонение источника сигнала от центра системы координат следящей антенной системы O'X'Y', а - отклонение следящей антенной системы, k - коэффициент, определяющий линейный диапазон измерений, добавляют к программной траектории движения источника сигнала

Figure 00000001
калибровочную траекторию
Figure 00000002
следящей антенной системы, при этом главная ось следящей антенной системы совершает движение по траектории
Figure 00000003
за счет формирования на системе управления следящей антенной системы управляющих воздействий на привод по углу места и привод по азимуту, на протяжении заданного калибровочного интервала Т с заданной периодичностью τ, например 10 p/с, в моменты времени t0,…,tn-1 снимают отклонения следящей антенной системы -
Figure 00000004
где t0 - момент начала калибровки, ti+1=ti+τ и n=[T/τ], где i - номер точки калибровочного маневра, значения отклонений сохраняют в системе управления следящей антенной системы, по завершении калибровочной траектории
Figure 00000002
в системе управления следящей антенной системы формируют наборы данных:
Figure 00000005
- калибровочные положения главной оси следящей антенной системы, здесь
Figure 00000006
The technical result is achieved by the fact that the method of automated calibration of the tracking antenna system consists in setting the signal source in a linear measurement range in which the value of the output signal of the tracking antenna of the system satisfies the expression a = kb, where b is the deviation of the signal source from the center of the coordinate system of the tracking O'X'Y 'antenna system, а - deviation of the tracking antenna system, k - coefficient determining the linear measurement range, add a signal to the programmed path of the source
Figure 00000001
calibration path
Figure 00000002
tracking antenna system, while the main axis of the tracking antenna system moves along the path
Figure 00000003
due to the formation on the control system of the tracking antenna of the system of control actions on the drive according to elevation and the drive in azimuth, over a given calibration interval T with a given frequency τ, for example 10 p / s, at times t 0 , ..., t n-1 remove deviations of the tracking antenna system -
Figure 00000004
where t 0 is the moment of the start of calibration, t i + 1 = t i + τ and n = [T / τ], where i is the number of the point of the calibration maneuver, the deviation values are stored in the control system of the tracking antenna system, at the end of the calibration path
Figure 00000002
in the control system of the tracking antenna system form data sets:
Figure 00000005
- calibration position of the main axis of the tracking antenna system, here
Figure 00000006

Figure 00000007
- отклик следящей антенной системы, далее формируют систему уравнений относительно неизвестного вектора
Figure 00000008
где:
Figure 00000007
- response of the tracking antenna system, then form a system of equations for an unknown vector
Figure 00000008
Where:

Figure 00000009
Figure 00000009

AT означает транспонированную матрицу A, решают данную систему уравнений, полученное значение вектора

Figure 00000010
выдают оператору, отклик следящей антенной системы в процессе управления домножают на матрицу
Figure 00000011
и к нему прибавляют вектор
Figure 00000012
для определения калибровочной характеристики, вектор
Figure 00000010
содержит матрицу поворота
Figure 00000013
перехода координат O'X'Y' в систему координат поправок OXY и вектор параллельного переноса
Figure 00000014
системы координат, матрица М и вектор δ задают матрицу поворота и вектор параллельного сдвига, которые применяют к системе координат следящей антенной системы O'X'Y', чтобы перейти в систему координат управления O0X0Y0.A T means the transposed matrix A, solve this system of equations, the obtained value of the vector
Figure 00000010
give the operator, the response of the tracking antenna system in the control process is multiplied by the matrix
Figure 00000011
and add a vector to it
Figure 00000012
to determine the calibration characteristic, vector
Figure 00000010
contains rotation matrix
Figure 00000013
transition of O'X'Y 'coordinates to the OXY corrections coordinate system and parallel transfer vector
Figure 00000014
coordinate systems, the matrix M and the vector δ define the rotation matrix and the parallel shift vector, which are applied to the coordinate system of the tracking antenna of the O'X'Y 'system to go to the control coordinate system O 0 X 0 Y 0 .

В другом исполнении, для антенной следящей системы спутниковой связи ось X0 соответствует углу места главной оси антенны, а ось Y0 - азимуту.In another embodiment, for an antenna tracking satellite communications system, the X 0 axis corresponds to the elevation angle of the main axis of the antenna, and the Y 0 axis corresponds to the azimuth.

Сущность и признаки заявленного изобретения в дальнейшем поясняются чертежами, где показано следующее.The essence and features of the claimed invention are further illustrated by the drawings, which show the following.

На фиг.1 - задача калибровки следящей антенной системы.Figure 1 - the calibration task of the tracking antenna system.

На фиг.2 - алгоритм автоматической калибровки следящих антенных систем, где:Figure 2 - algorithm for automatic calibration of tracking antenna systems, where:

1 - старт;1 - start;

2 - i=02 - i = 0

3 - переход в точку p(ti)+c(ti);3 - transition to the point p (t i ) + c (t i );

4 - съем отклика r'i;4 - eat response r 'i;

5 - увеличений i на единице (i=i+1);5 - increases i per unit (i = i + 1);

6 - блок принятия решения (i<n);6 - decision block (i <n);

7 - формирование матрицы;7 - matrix formation;

8 - решается система уравнений;8 - a system of equations is solved;

9 - выдается операторы вектор

Figure 00000015
9 - vector operators issued
Figure 00000015

10 - финиш.10 - finish.

На фиг.3 - блок схема примера реализации калибровки следящей антенной системы, где:Figure 3 - block diagram of an example implementation of the calibration of the tracking antenna system, where:

11 - антенна;11 - antenna;

12 - следящая система (СС);12 - tracking system (SS);

13 - привод по углу места;13 - drive in elevation;

14 - привод по азимуту;14 - drive in azimuth;

15 - система управления антенной;15 - antenna control system;

16 - оператор.16 - operator.

Задача калибровки следящей антенной системы представлена на Фиг.1.The calibration task of the tracking antenna system is presented in figure 1.

Здесь OXY - система координат поправок, связанная с главной осью системы - О, относительно которой осуществляется коррекция движения. В частности, для антенн спутниковой связи с азимутально-угломестным управлением ось X соответствует поправке к управлению по азимуту, а ось Y - поправке по углу места. Система координат О'Х'Y' является системой координат следящей системы. В системе координат О'Х'Y' осуществляется измерение величины

Figure 00000016
- ошибки положения источника сигнала S относительно главной оси О' следящей системы. Для корректного управления движением системы необходимо на основании величины
Figure 00000017
с использованием калибровочной характеристики F определить величину ошибки положения главной оси относительно источника сигнала
Figure 00000018
Иными словами,Here OXY is the corrections coordinate system associated with the main axis of the system - O, relative to which the movement is corrected. In particular, for satellite communication antennas with azimuth-elevation control, the X axis corresponds to the correction to azimuth control, and the Y axis corresponds to the elevation correction. The coordinate system O'X'Y 'is the coordinate system of the tracking system. In the coordinate system O'X'Y '
Figure 00000016
- errors in the position of the signal source S relative to the main axis O 'of the tracking system. For correct control of the movement of the system, it is necessary based on the value
Figure 00000017
using the calibration characteristic F to determine the magnitude of the error in the position of the main axis relative to the signal source
Figure 00000018
In other words,

Figure 00000019
Figure 00000019

Задача калибровки следящей антенной системы заключается в определении функции F.The calibration task of the tracking antenna system is to determine the function F.

В общей постановке данная задача является весьма сложной. Предлагаемый способ калибровки предназначен для тех случаев, когда преобразование F является линейным. Данное предположение является хорошо обоснованным в тех случаях, когда диапазон измерения углов следящей антенной системой является весьма небольшим. Характерным примером такого рода следящей системы является система приемник автонаведения с вращающейся диаграммой направленности, применяемый в антеннах спутниковой связи.In the general formulation, this problem is very complex. The proposed calibration method is intended for those cases when the transformation F is linear. This assumption is well justified in cases where the range of measurement of the angles of the tracking antenna system is very small. A typical example of this kind of tracking system is a self-guidance receiver system with a rotating radiation pattern used in satellite communication antennas.

Если преобразование из системы координат O'X'Y' в OXY является линейным, то калибровочная характеристика F может быть представлена следующим образом:If the transformation from the O'X'Y 'coordinate system to OXY is linear, then the calibration characteristic F can be represented as follows:

Figure 00000020
Figure 00000020

Здесь

Figure 00000021
- матрица перехода от системы координат O'X'Y в OXY, а
Figure 00000022
- вектор параллельного переноса системы координат. Таким образом, задача калибровки следящей антенной системы сводится к определению матрицы М и вектора δ.Here
Figure 00000021
is the matrix of the transition from the O'X'Y coordinate system to OXY, and
Figure 00000022
is the vector of parallel transfer of the coordinate system. Thus, the calibration task of the tracking antenna system is reduced to determining the matrix M and the vector δ.

Линейное преобразование

Figure 00000023
может быть представлено в виде последовательности преобразований параллельного сдвига, поворота и сжатий. Именно такое разложение зачастую используется при последовательной калибровке следящих антенных систем. При этом величины сдвига, поворота и сжатия определяются последовательно, что существенно увеличивает продолжительность калибровочных работ.Linear conversion
Figure 00000023
can be represented as a sequence of transformations of parallel shear, rotation and contractions. It is this decomposition that is often used in sequential calibration of servo antenna systems. Moreover, the values of shear, rotation and compression are determined sequentially, which significantly increases the duration of the calibration work.

В заявленном способе величины

Figure 00000024
определяются одновременно. Последовательность действий при этом следующая:In the claimed method, the values
Figure 00000024
are determined simultaneously. The sequence of actions is as follows:

- По команде оператора (поз.1 и 2) начинается автоматическое определение калибровочной характеристики следящей антенной системы. При этом необходимо, чтобы на момент начала калибровки источник сигнала находился в линейном диапазоне измерений следящей антенной системы. В случае нахождения источника сигнала (ИС) в линейном диапазоне измерений следящей системы (поз.12) значение выходного сигнала следящей системы (поз.12) удовлетворяет выражению a=kb, где b - отклонение ИС от центра системы координат следящей системы O'X'Y', а - отклонение следящей системы, k - постоянный коэффициент пропорциональности (действительное число). Источник сигнала может быть как подвижным, так и неподвижным. В случае использования подвижного источника сигнала необходимо, чтобы на всем протяжении калибровки главная ось системы двигалась по расчетной программной траектории движения источника -

Figure 00000025
Здесь
Figure 00000026
- вектор, определяющий расчетное положение источника сигнала в момент времени t в системе координат управления - O0X0Y0. В частности, для антенной системы спутниковой связи ось X0 соответствует углу места главной оси антенны, а ось Y0 - азимуту. В случае использования неподвижного юстировочного источника программная траектория
Figure 00000027
не зависит от времени и задает истинное положение юстировочного источника в системе координат управления.- At the command of the operator (items 1 and 2), the automatic determination of the calibration characteristics of the tracking antenna system begins. At the same time, it is necessary that, at the time of calibration, the signal source be in the linear measurement range of the tracking antenna system. If the signal source (IS) is in the linear measurement range of the servo system (pos. 12), the value of the output signal of the servo system (pos. 12) satisfies the expression a = kb, where b is the deviation of the IS from the center of the coordinate system of the servo system O'X ' Y ', a is the deviation of the tracking system, k is a constant coefficient of proportionality (real number). The signal source can be either mobile or stationary. In the case of using a mobile signal source, it is necessary that throughout the calibration the main axis of the system moves along the calculated programmed path of the source -
Figure 00000025
Here
Figure 00000026
- a vector that determines the calculated position of the signal source at time t in the control coordinate system - O 0 X 0 Y 0 . In particular, for an antenna satellite communication system, the X 0 axis corresponds to the elevation angle of the main axis of the antenna, and the Y 0 axis corresponds to the azimuth. In the case of using a fixed adjustment source, the program path
Figure 00000027
does not depend on time and sets the true position of the alignment source in the control coordinate system.

- В процессе калибровки к программной траектории

Figure 00000028
добавляется калибровочная траектория
Figure 00000029
в дальнейшем процесс прохождения
Figure 00000030
будем называть «калибровочным маневром». При этом главная ось системы совершает движение по траектории
Figure 00000031
(поз.3). За счет формирования на СУА (поз.15) соответствующих управляемых воздействий на привод по углу места (поз.13) и привод по азимуту (поз.14).- During calibration to the program path
Figure 00000028
calibration path is added
Figure 00000029
further process of passing
Figure 00000030
we will call the "gauge maneuver." In this case, the main axis of the system moves along the trajectory
Figure 00000031
(item 3). Due to the formation on the control system (pos. 15) of the corresponding controlled actions on the drive in elevation (pos. 13) and the drive in azimuth (pos. 14).

- На протяжении заданного калибровочного интервала Т с заданной периодичностью τ, например 10 p/с, в моменты времени t0,…,tn-1 снимаются измерения следящей антенной системы -

Figure 00000032
(поз.4 и 5). Здесь t0 - момент начала калибровки, ti+1=ti+τ и n=[T/τ]. Здесь i - номер точки калибровочного маневра. Значения отклонения сохраняются в СУА (поз.15).- Over a given calibration interval T with a given periodicity τ, for example 10 p / s, at time t 0 , ..., t n-1, measurements of the tracking antenna system are taken -
Figure 00000032
(items 4 and 5). Here t 0 is the moment of calibration start, t i + 1 = t i + τ and n = [T / τ]. Here i is the point number of the calibration maneuver. Deviation values are stored in the AMS (key 15).

- По завершении калибровочного маневра (поз.6)

Figure 00000030
в СУА (поз.15) формируются следующие наборы данных:- At the end of the calibration maneuver (item 6)
Figure 00000030
in the AMS (pos. 15) the following data sets are formed:

о

Figure 00000033
- калибровочные положения главной оси системы. Здесьabout
Figure 00000033
- calibration position of the main axis of the system. Here

Figure 00000034
Figure 00000034

о

Figure 00000035
- отклик следящей антенной системы.about
Figure 00000035
- response of the tracking antenna system.

- Далее формируется следующая система уравнений (поз.7):- Next, the following system of equations is formed (pos. 7):

Figure 00000036
где AT -транспонированная матрица A,
Figure 00000036
where A T is the transposed matrix A,

Figure 00000037
Figure 00000037

относительно неизвестного вектора

Figure 00000038
Данная система решается стандартным методом (поз.8), например методом Гаусса.relatively unknown vector
Figure 00000038
This system is solved by the standard method (pos. 8), for example, the Gauss method.

- Оператору выдается вектор

Figure 00000010
(поз.9 и 10).- The operator is given a vector
Figure 00000010
(items 9 and 10).

В случае если калибровочные положения

Figure 00000039
не лежат на одной прямой и n≥6, данная система уравнений обладает единственным решением, которое определяет линейное преобразование
Figure 00000040
оптимальное с точки зрения метода наименьших квадратов. Если n существенно больше 6, то решение данной системы уравнений будет устойчивым даже в случае существенной случайной составляющей в измерениях
Figure 00000041
следящей антенной системы.In case the calibration positions
Figure 00000039
do not lie on one straight line and n≥6, this system of equations has a unique solution that defines a linear transformation
Figure 00000040
optimal from the point of view of the least squares method. If n is substantially greater than 6, then the solution of this system of equations will be stable even in the case of an essential random component in the measurements
Figure 00000041
tracking antenna system.

В дальнейшем, полученный вектор

Figure 00000042
используется СУА (поз.15) для коррекции отклика следящей системы (поз.12) при проведении штатных сеансов связи, а именно отклик следящей системы в процессе управления домножается на матрицу
Figure 00000043
и прибавляется к вектору параллельного переноса системы координат
Figure 00000044
для определения калибровочной характеристики.Subsequently, the resulting vector
Figure 00000042
The control system (pos. 15) is used to correct the response of the servo system (pos. 12) during regular communication sessions, namely the response of the servo system in the control process is multiplied by the matrix
Figure 00000043
and added to the vector of parallel transfer of the coordinate system
Figure 00000044
to determine the calibration characteristic.

Матрица

Figure 00000043
и вектор параллельного переноса системы координат
Figure 00000044
определяют взаимосвязь системы координат поправок OXY и системы координат следящей системы O'X'Y'. Переход из системы координат следящей системы O'X'Y' в систему координат поправок OXY осуществляется по формуле
Figure 00000045
в процессе проведения сеансов связи.Matrix
Figure 00000043
and vector of parallel transfer of coordinate system
Figure 00000044
determine the relationship of the coordinate system of corrections OXY and the coordinate system of the tracking system O'X'Y '. The transition from the coordinate system of the tracking system O'X'Y 'to the coordinate system of the OXY corrections is carried out according to the formula
Figure 00000045
in the process of conducting communication sessions.

Таким образом, заявленный способ калибровки позволяет с высокой скоростью, надежностью и точностью определять калибровочные характеристики следящих антенных систем. При этом данный способ может использоваться как с применением неподвижного юстировочного источника, так и с применением сигнала от подвижного источника с известной расчетной траекторией. Также заявленный способ позволяет осуществлять точную калибровку следящих антенных систем даже в случае наличия существенной случайной составляющей в измерениях.Thus, the claimed calibration method allows with high speed, reliability and accuracy to determine the calibration characteristics of the tracking antenna systems. Moreover, this method can be used both using a stationary adjustment source and using a signal from a moving source with a known calculated path. Also, the claimed method allows for accurate calibration of servo antenna systems, even in the case of a significant random component in the measurements.

ЛитератураLiterature

1. P. Soma and K. Nageswara Rao, "Estimation of Systematic errors in Angles of Tracking Antenna", Paper presented at SPACE-OPS 96, International Symposium Mission Operations and Ground Data Systems, September 16-20, 1996 held at Munich Germany.1. P. Soma and K. Nageswara Rao, "Estimation of Systematic errors in Angles of Tracking Antenna", Paper presented at SPACE-OPS 96, International Symposium Mission Operations and Ground Data Systems, September 16-20, 1996 held at Munich Germany .

2. Takeshi Sasaki and Hideki Hashimoto, «Object Tracking for Calibration of Distributed Sensors in Intelligent Space», http://www.intechopen.com/books/object-tracking/object-tracking-for-calibration-of-distributed-sensors-in-intelligent-space.2. Takeshi Sasaki and Hideki Hashimoto, “Object Tracking for Calibration of Distributed Sensors in Intelligent Space”, http://www.intechopen.com/books/object-tracking/object-tracking-for-calibration-of-distributed-sensors -in-intelligent-space.

Claims (2)

1. Способ автоматизированной калибровки следящей антенной системы заключается в том, что устанавливают источник сигнала в линейный диапазон измерений, в котором значение выходного сигнала следящей антенной системы удовлетворяет выражению a=kb, где b - отклонение источника сигнала от центра системы координат следящей антенной системы O'X'Y', а - отклонение следящей антенной системы, k - коэффициент, определяющий линейный диапазон измерений, добавляют к программной траектории движения источника сигнала
Figure 00000046
калибровочную траекторию
Figure 00000030
следящей антенной системы, при этом главная ось следящей антенной системы совершает движение по траектории
Figure 00000047
за счет формирования на системе управления следящей антенной системы управляющих воздействий на привод по углу места и привод по азимуту, на протяжении заданного калибровочного интервала Т с заданной периодичностью τ, например 10 p/с, в моменты времени t0,…,tn-1 снимают отклонения следящей антенной системы -
Figure 00000048
где t0 - момент начала калибровки, ti+1=ti+τ и n=[T/τ], где i - номер точки калибровочного маневра, значения отклонений сохраняют в системе управления следящей антенной системы, по завершении калибровочной траектории
Figure 00000049
в системе управления следящей антенной системы формируют наборы данных:
Figure 00000050
- калибровочные положения главной оси следящей антенной системы, здесь
Figure 00000051

Figure 00000052
- отклик следящей антенной системы, далее формируют систему уравнений относительно неизвестного вектора
Figure 00000053
где:
Figure 00000054

Figure 00000055

AT означает транспонированную матрицу А, решают данную систему уравнений, полученное значение вектора
Figure 00000056
выдают оператору, отклик следящей антенной системы в процессе управления домножают на матрицу
Figure 00000057
и к нему прибавляют вектор
Figure 00000058
для определения калибровочной характеристики, вектор
Figure 00000056
содержит матрицу поворота
Figure 00000059
перехода координат O'X'Y' в систему координат поправок OXY и вектор параллельного переноса
Figure 00000058
системы координат, матрица М и вектор
Figure 00000060
задают матрицу поворота и вектор параллельного сдвига, которые применяют к системе координат следящей антенной системы O'X'Y', чтобы перейти в систему координат управления O0X0Y0.1. The method of automated calibration of the tracking antenna system is that the signal source is set to a linear measurement range in which the value of the output signal of the tracking antenna system satisfies the expression a = kb, where b is the deviation of the signal source from the center of the coordinate system of the tracking antenna system O 'X'Y', а - deviation of the tracking antenna system, k - coefficient determining the linear range of measurements, added to the programmed path of the signal source
Figure 00000046
calibration path
Figure 00000030
tracking antenna system, while the main axis of the tracking antenna system moves along the path
Figure 00000047
due to the formation on the control system of the tracking antenna of the system of control actions on the drive according to elevation and the drive in azimuth, over a given calibration interval T with a given frequency τ, for example 10 p / s, at times t 0 , ..., t n-1 remove deviations of the tracking antenna system -
Figure 00000048
where t 0 is the moment of the start of calibration, t i + 1 = t i + τ and n = [T / τ], where i is the number of the point of the calibration maneuver, the deviation values are stored in the control system of the tracking antenna system, at the end of the calibration path
Figure 00000049
in the control system of the tracking antenna system form data sets:
Figure 00000050
- calibration position of the main axis of the tracking antenna system, here
Figure 00000051

Figure 00000052
- response of the tracking antenna system, then form a system of equations for an unknown vector
Figure 00000053
Where:
Figure 00000054

Figure 00000055

A T means the transposed matrix A, solve this system of equations, the obtained value of the vector
Figure 00000056
give the operator, the response of the tracking antenna system in the control process is multiplied by the matrix
Figure 00000057
and add a vector to it
Figure 00000058
to determine the calibration characteristic, vector
Figure 00000056
contains rotation matrix
Figure 00000059
transition of O'X'Y 'coordinates to the OXY corrections coordinate system and parallel transfer vector
Figure 00000058
coordinate systems, matrix M and vector
Figure 00000060
specify a rotation matrix and a parallel shift vector, which are applied to the coordinate system of the tracking antenna of the O'X'Y 'system to go to the control coordinate system O 0 X 0 Y 0 . 2. Способ по п.1, в котором для антенной следящей системы спутниковой связи ось Х0 соответствует углу места главной оси антенны, а ось Y0 - азимуту. 2. The method according to claim 1, in which for the antenna tracking satellite communications system, the X 0 axis corresponds to the elevation angle of the main axis of the antenna, and the Y 0 axis corresponds to the azimuth.
RU2012133934/07A 2012-08-07 2012-08-07 Computer-aided calibration of tracking antenna system RU2524788C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133934/07A RU2524788C2 (en) 2012-08-07 2012-08-07 Computer-aided calibration of tracking antenna system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133934/07A RU2524788C2 (en) 2012-08-07 2012-08-07 Computer-aided calibration of tracking antenna system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012133934A RU2012133934A (en) 2014-03-27
RU2524788C2 true RU2524788C2 (en) 2014-08-10

Family

ID=50342569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012133934/07A RU2524788C2 (en) 2012-08-07 2012-08-07 Computer-aided calibration of tracking antenna system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2524788C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106093856A (en) * 2016-06-30 2016-11-09 西安电子科技大学 Moving emitter localization methods based on double iteration

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2010011A (en) * 1933-10-31 1935-08-06 Colaizzi John Combination container
SU1132689A1 (en) * 1982-10-12 1995-11-20 В.А. Пронин Device for calibrating electric field-intensity meter
RU2106763C1 (en) * 1996-04-12 1998-03-10 Акционерное общество "Геоакустика" Method determining sensitivity of hydroacoustic array under laboratory conditions
RU2147753C1 (en) * 1994-06-03 2000-04-20 Телефонактиеболагет Лм Эрикссон Antenna array calibration
US7015857B1 (en) * 2004-10-20 2006-03-21 Raytheon Company Calibrating an antenna by determining polarization
RU2290659C2 (en) * 2001-11-14 2006-12-27 Рэйтеон Компани Emulator of field in a distant zone for calibration of an antenna
US20070069945A1 (en) * 2005-09-28 2007-03-29 Alcatel Calibration method for smart antenna arrays

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2010011A (en) * 1933-10-31 1935-08-06 Colaizzi John Combination container
SU1132689A1 (en) * 1982-10-12 1995-11-20 В.А. Пронин Device for calibrating electric field-intensity meter
RU2147753C1 (en) * 1994-06-03 2000-04-20 Телефонактиеболагет Лм Эрикссон Antenna array calibration
RU2106763C1 (en) * 1996-04-12 1998-03-10 Акционерное общество "Геоакустика" Method determining sensitivity of hydroacoustic array under laboratory conditions
RU2290659C2 (en) * 2001-11-14 2006-12-27 Рэйтеон Компани Emulator of field in a distant zone for calibration of an antenna
US7015857B1 (en) * 2004-10-20 2006-03-21 Raytheon Company Calibrating an antenna by determining polarization
US20070069945A1 (en) * 2005-09-28 2007-03-29 Alcatel Calibration method for smart antenna arrays

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012133934A (en) 2014-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107618678B (en) Attitude control information joint estimation method under satellite attitude angle deviation
US4179696A (en) Kalman estimator tracking system
US4148029A (en) System for estimating acceleration of maneuvering targets
EP1904870B1 (en) A method of generating accurate estimates of azimuth and elevation angles of a target for a phased-phased array rotating radar
CN103728981B (en) A kind of nonlinear navigation trace follow control method of unmanned plane
EP0460866A2 (en) A precision satellite tracking system
US20180252804A1 (en) Adaptive process noise description for improved kalman filter target tracking
US7724188B2 (en) Gimbal system angle compensation
EP0276454A1 (en) Target-tracking system
CN109189060B (en) Point stabilization control method and device for mobile robot
EP2405281A1 (en) Method and device for determining the position and orientation of a mobile transmitter
CN109085564A (en) A kind of localization method and device
CN109597072B (en) Imaging processing method and device of bistatic Synthetic Aperture Radar (SAR) system
US5422829A (en) Closed-loop control for scanning application
Schooler Optimal α-β filters for systems with modeling inaccuracies
DE102014224514A1 (en) Method for determining an arrangement of at least two sensors and sensor network
RU2524788C2 (en) Computer-aided calibration of tracking antenna system
CN113532428B (en) Data processing method, device, communication-in-motion terminal and computer readable storage medium
CN110806578A (en) Beam control method and device and readable storage medium
CN109484675B (en) Spacecraft orbit-in control method by utilizing space vector matching
CN106406337A (en) Method and system for optimizing the robustness of spacecraft attitude control system
WO2017022390A1 (en) Positioning device, positioning method, and positioning program
CN106199648B (en) A kind of method and system using the clock rate adjustment receiver system time
Tachinina et al. Methods for parametric adjustment of a digital system and precision automatic stabilization of an unmanned aerial vehicle
CN113821907B (en) Amplitude and phase automatic calibration method for large planar antenna array system