RU2704393C1 - Method for automated orientation of an onboard antenna of an unmanned complex for measuring antennae directivity parameters - Google Patents
Method for automated orientation of an onboard antenna of an unmanned complex for measuring antennae directivity parameters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704393C1 RU2704393C1 RU2019101411A RU2019101411A RU2704393C1 RU 2704393 C1 RU2704393 C1 RU 2704393C1 RU 2019101411 A RU2019101411 A RU 2019101411A RU 2019101411 A RU2019101411 A RU 2019101411A RU 2704393 C1 RU2704393 C1 RU 2704393C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- measuring
- onboard
- suspension
- unmanned aerial
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
1. Область техники, к которой относится изобретение1. The technical field to which the invention relates.
Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для исследования диаграмм направленности (ДН) антенны методом облета.The invention relates to techniques for antenna measurements and can be used to study the radiation patterns (MD) of the antenna by the flyby method.
2. Уровень техники2. The level of technology
Известен способ измерения ДН диапазонной антенны (СССР, SU 1804627 A3, G01R 29/10, опубл., 23.03.1993), включающий излучение сигнала на каждой частоте рабочего диапазона с борта летательного аппарата, перемещающегося в дальней зоне исследуемой антенны по заданной траектории.A known method of measuring the bottom of the range antenna (USSR, SU 1804627 A3, G01R 29/10, publ., 03/23/1993), including the emission of a signal at each frequency of the operating range from the side of the aircraft moving in the far zone of the antenna under study along a given path.
Также известен облетный способ измерения ДН, основанный на перемещении измерительной аппаратуры в пространстве относительно исследуемой антенны с помощью пилотируемых и непилотируемых летательных аппаратов описанный в книге «Метод измерения характеристик антенн СВЧ» под ред. Н.М. Цейтлина. 1985., стр. 128-135.Also known is the over-the-air method of measuring DN, based on the movement of measuring equipment in space relative to the antenna under investigation using manned and unmanned aerial vehicles described in the book "Method for measuring the characteristics of microwave antennas", ed. N.M. Zeitlina. 1985., pp. 128-135.
Общими недостатками данных способов являются низкие точность и производительность измерений диаграммы направленности.Common disadvantages of these methods are low accuracy and measurement performance of the radiation pattern.
Известен способ, основанный на использовании бортового источника излучений, перемещаемого в пространстве относительно исследуемой антенны с помощью летательного аппарата, наземной опорной антенны, работающей на частоте исследуемой антенны, средств измерения координат летательного аппарата и включающий в себя излучение измерительных сигналов бортовым источником, прием излученных сигналов исследуемой антенной и опорной антенной, измерение отношения амплитуд принятых измерительного и опорного сигналов, измерение текущих угловых координат летательного аппарата, ориентирование оси опорной антенны на летательный аппарат в процессе измерений описанный в книге «Автоматизированные антенные измерения». Страхов А.Ф 1985, стр. 73-75.A known method based on the use of an onboard source of radiation moving in space relative to the antenna under investigation using an aircraft, a ground reference antenna operating at the frequency of the antenna under investigation, means of measuring the coordinates of the aircraft and including radiation of measuring signals by an onboard source, receiving emitted signals of the investigated antenna and reference antenna, measuring the ratio of the amplitudes of the received measuring and reference signals, measuring the current angular rdinat aircraft reference orientation axis of the antenna on the aircraft during the measurements described in the book "Automated antenna measurement". Strakhov A.F. 1985, pp. 73-75.
Недостатком данного способа является невозможность обеспечения требуемой точности измерения ДН исследуемой приемной антенны.The disadvantage of this method is the inability to provide the required accuracy of measurement of the bottom of the investigated receiving antenna.
Известен способ измерения ДН приемной антенны (СССР, SU 1778714 Al, G01R 29/10, опубл., 30.11.1992), в котором излучаются измерительные сигналы f0 с борта летательного аппарата, перемещающегося в дальней зоне исследуемой антенны, прием излученного измерительного сигнала исследуемой антенной и опорного сигнала опорной антенной, измерение отношения амплитуд принятого измерительного и опорного сигналов с одновременным измерением координат летательного аппарата относительно исследуемой антенны, при этом ось опорной антенны постоянно ориентируют в направлении на летательный аппарат.A known method of measuring the bottom of the receiving antenna (USSR, SU 1778714 Al, G01R 29/10, publ., 11/30/1992), in which the measuring signals f 0 are emitted from the side of an aircraft moving in the far zone of the studied antenna, receiving the emitted measuring signal of the studied the antenna and the reference signal by the reference antenna, measuring the ratio of the amplitudes of the received measuring and reference signals with the simultaneous measurement of the coordinates of the aircraft relative to the antenna under study, while the axis of the reference antenna is constantly oriented in the direction division by aircraft.
Недостатком данного способа является невозможность измерения ДН передающих антенн и высокая удельная стоимость измерений за счет более сложной конструкции и низкого уровня автоматизации.The disadvantage of this method is the inability to measure the bottom of the transmitting antennas and the high unit cost of measurements due to the more complex design and low level of automation.
Известны многочисленные методы стабилизации судовых антенн путем крепления их к стабилизирующим опорно-поворотным устройствам с использованием кардановых подвесов для противодействия эффектам бортовой качки (ПМ №135454, ИЗ №2125326, ИЗ №97118105), а также построенное на схожих принципах антенное устройство (ИЗ №2173921). Общим недостатком этих систем является их громоздкость и невозможность использования на малоразмерных летательных аппаратах. Установка же подобных устройств на большегрузные самолеты приведет к значительному увеличению затрат на облет.Numerous methods are known for stabilizing ship's antennas by attaching them to stabilizing slewing rings using cardan suspensions to counteract the effects of side rolling (PM No. 135454, FM No. 2125326, FM No. 97118105), as well as an antenna device built on similar principles (FM No. 2173921 ) A common disadvantage of these systems is their bulkiness and the inability to use on small aircraft. The installation of such devices on heavy aircraft will lead to a significant increase in the cost of flying around.
Известен метод измерения параметров направленности антенны с помощью БПЛА методом облета (Российская Федерация, №2626561, G01R 29/10 опубл. 28.07.2017), в котором технический результат: повышение точности, сокращение времени измерения параметров направленности антенны и уменьшение стоимости их исследования достигается тем, что, с целью полной автоматизации измерения параметров направленности антенны, в качестве носителя измерительного зонда используют беспилотный летательный аппарат (коптерного, самолетного или иного типа), совершающий круговые облеты измеряемой антенны, вдоль маршрута, представляющего собой сечения сферы радиусом R, превышающим расстояние, удовлетворяющее условию дальней зоны исследуемой антенны, в полностью автоматическом режиме. Определение глобальных координат БПЛА выполняется посредством бортового приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС, в том числе ГЛОНАСС). Требуемая точность достигается за счет внесения полученных с контрольно-корректирующей станции (ККС) дифференциальных поправок в результат измерений в процессе постобработки. Этот вариант принимается за прототип.A known method of measuring the directivity of the antenna using a UAV by the flyover method (Russian Federation, No. 2626561, G01R 29/10 publ. 07/28/2017), in which the technical result: improving accuracy, reducing the time of measuring the directivity of the antenna and reducing the cost of their research is achieved by that, in order to fully automate the measurement of antenna directivity parameters, an unmanned aerial vehicle (copter, airplane or other type) is used as the carrier of the measuring probe overflights of the measured antenna along a route representing sections of a sphere with a radius R exceeding a distance satisfying the condition of the far zone of the antenna under study in fully automatic mode. The global coordinates of UAVs are determined using the on-board receiver of signals of the global navigation satellite system (GNSS, including GLONASS). The required accuracy is achieved by making differential corrections received from the control and correction station (CCS) in the measurement result in the post-processing process. This option is taken as a prototype.
Недостатком выбранного в качестве прототипа способа является отсутствие контроля взаимного расположения испытуемой антенны и зондовой антенны, а именно расположения оси, проходящей через фазовый центр зондовой антенны относительно фазового центра испытуемой антенны. В идеале для наиболее точных измерений параметров направленности антенны электрическая ось зондовой антенны всегда должна быть направлена на фазовый центр испытуемой. В противном случае возникают неустранимые методологические погрешности, в экстремальных случаях, подвергающих сомнению ценность измерений.The disadvantage of the method chosen as a prototype is the lack of control over the relative position of the antenna under test and the probe antenna, namely, the location of the axis passing through the phase center of the probe antenna relative to the phase center of the antenna under test. Ideally, for the most accurate measurements of the directivity of the antenna, the electrical axis of the probe antenna should always be directed to the phase center of the subject. Otherwise, fatal methodological errors arise, in extreme cases, casting doubt on the value of measurements.
3. Раскрытие изобретения3. Disclosure of invention
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка нового способа, обеспечивающего получение следующего технического результата: повышение точности, измерения параметров направленности антенны без коренного пересмотра технологии «Измерения параметров направленности антенны с помощью БПЛА методом облета» и вреда для автоматизации процесса.The main task to be solved by the claimed invention is directed is the development of a new method that provides the following technical result: improving accuracy, measuring antenna directivity parameters without fundamentally revising the technology "Measuring antenna directivity parameters using UAV overflight method" and harm to process automation.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат при использовании изобретения достигается тем, что, с целью автоматизированного измерения параметров направленности антенны, в качестве носителя измерительного зонда используют беспилотный летательный аппарат (коптерного, самолетного или иного типа), а в качестве инструмента наведения используется гиростабилизированный подвес с подключенным контроллером наведения. Контроллер в автоматическом режиме управляет моторами подвеса и таким образом выдерживает направление зондовой антенны, закрепленной на подвесе на фазовый центр испытуемой антенны, координаты которого заносятся в память устройства перед началом измерений. Фактически устройство производит корректировки углов тангажа и рысканья зондовой антенны, в зависимости от расположения БПЛА относительно испытуемой, а также производит микрокорректировки позволяя устранить погрешности, связанные с колебаниями зондовой антенны в полете. Управление углом крена гиростабилизированного подвеса позволяет управлять поляризацией.The problem is solved, and the required technical result when using the invention is achieved by the fact that, for the purpose of automated measurement of the directional parameters of the antenna, an unmanned aerial vehicle (copter, aircraft or other type) is used as the carrier of the measuring probe, and a gyro-stabilized suspension is used as a guidance tool with a connected guidance controller. The controller automatically controls the suspension motors and thus withstands the direction of the probe antenna mounted on the suspension to the phase center of the antenna under test, the coordinates of which are entered into the device memory before starting measurements. In fact, the device makes adjustments to the pitch and yaw angles of the probe antenna, depending on the location of the UAV relative to the test person, and also makes micro-adjustments to eliminate errors associated with the probe’s oscillations in flight. The roll angle control of the gyrostabilized suspension allows you to control the polarization.
Определение глобальных координат БПЛА и его положения относительно испытуемой антенны выполняется посредством бортового приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС, в том числе ГЛОНАСС). Эти данные также получает контроллер гиростабилизированного подвеса, который корректирует ориентацию антенны в режиме реального времени.The global coordinates of the UAV and its position relative to the antenna under test are determined using the on-board receiver of the signals of the global navigation satellite system (GNSS, including GLONASS). This data is also received by the gyro-stabilized gimbal controller, which corrects the orientation of the antenna in real time.
С целью сокращения влияния отражений от земли координату высоты точки наведения бортовой антенны выбирают таким образом, чтобы в направлении отраженного от земли луча было минимально возможное значение усиления бортовой антенны с учетом ее собственной ДН при сохранении приемлемой энергетики радиолинии.In order to reduce the influence of reflections from the ground, the height coordinate of the onboard antenna pointing point is chosen so that in the direction of the reflected beam from the earth there is the minimum possible gain value of the onboard antenna taking into account its own beam while maintaining an acceptable radio line energy.
4. Краткое описание чертежа4. Brief description of the drawing
На фигуре 1 представлена схема системы автоматизированной ориентации бортовой антенны, состоящая из: беспилотного летательного аппарата - 1, бортовой антенны - 3, которая закреплена на гиростабилизированном подвесе - 2, включающем в себя стабилизирующий двигатель крена - 9, тангажа - 10 и рыскания 11, которые управляют направлением антенны - 3. Двигатели - 9, 10 и 11 подключены к контроллеру подвеса - 6, который соединен с компасом - 7, 3-х осевым инерциальным датчиком - 8, бортовым приемником сигналов ГНСС - 4, и бортовым барометром - 5. В память контроллера подвеса - 6 записаны глобальные координаты испытуемой антенны - 12.The figure 1 presents a diagram of a system for automated orientation of an onboard antenna, consisting of: an unmanned aerial vehicle - 1, an onboard antenna - 3, which is mounted on a gyro-stabilized suspension - 2, which includes a stabilizing roll engine - 9, pitch - 10 and
5. Осуществление изобретения5. The implementation of the invention
Принцип ориентации антенны, фиг. 1, состоит в следующем.The principle of antenna orientation, FIG. 1 is as follows.
Бортовая антенна - 3, закрепленная на гиростабилизированном подвесе - 2, при помощи стабилизирующих двигателей - 9, 10 и 11, работающих в режиме удержания - по крену, тангажу и рысканию и управляемых контроллером подвеса - 6, получающем данные об углах наклона платформы подвеса от 3-х осевого инерциального датчика - 8, а также от компаса - 7 для привязки к направлению на север. Данные на какой именно угол надо направить бортовую антенну в каждый конкретный момент контроллер подвеса - 6, получает из приемника ГНСС - 4 и из барометра - 5. В память контроллера подвеса - 6, также записаны глобальные координаты и координаты высоты испытуемой антенны - 12. Преобразовав глобальные координаты и координаты высоты в угловые координаты комплекса относительно испытуемой антенны, контроллер подвеса - 6 производит сравнение полученных углов с текущими углами ориентации, которые измерены инерциальным датчиком - 8 и компасом - 7. В случае несовпадения углов контроллер подвеса - 6 отправляет команду на двигатели 9, 10 и 11 скорректировать положение подвеса - 2 и, закрепленной на нем антенны - 3.The onboard antenna - 3, mounted on a gyro-stabilized suspension - 2, with the help of stabilizing engines - 9, 10 and 11, working in the hold mode - according to the roll, pitch and yaw and controlled by the suspension controller - 6, receiving data on the angles of inclination of the suspension platform from 3 axial inertial sensor - 8, and also from the compass - 7 for reference to the north direction. Data on which angle it is necessary to send the on-board antenna at any given moment to the gimbal controller - 6, receives from the GNSS receiver - 4 and from the barometer - 5. In the memory of the gimbal controller - 6, the global coordinates and the height coordinates of the antenna under test are also recorded. 12. Converting global coordinates and height coordinates in the angular coordinates of the complex relative to the antenna under test, the suspension controller - 6 compares the obtained angles with the current orientation angles, which are measured by an inertial sensor - 8 and a compass - 7. In the case of ae mismatch angles suspension controller - 6 sends a command to the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019101411A RU2704393C1 (en) | 2019-01-17 | 2019-01-17 | Method for automated orientation of an onboard antenna of an unmanned complex for measuring antennae directivity parameters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019101411A RU2704393C1 (en) | 2019-01-17 | 2019-01-17 | Method for automated orientation of an onboard antenna of an unmanned complex for measuring antennae directivity parameters |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2704393C1 true RU2704393C1 (en) | 2019-10-28 |
Family
ID=68500817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019101411A RU2704393C1 (en) | 2019-01-17 | 2019-01-17 | Method for automated orientation of an onboard antenna of an unmanned complex for measuring antennae directivity parameters |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2704393C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758979C1 (en) * | 2021-04-01 | 2021-11-03 | Акционерное общество "Научно-производственный центр Тверских военных пенсионеров" (АО "НПЦ ТВП") | Method for automatic measurement of antenna direction diagram parameters in the far zone by flight method using uav |
WO2021175343A3 (en) * | 2021-05-06 | 2022-02-10 | 南京航空航天大学 | Unmanned aerial vehicle-based outdoor antenna four-dimensional pattern measurement method and apparatus |
RU2797461C1 (en) * | 2022-06-06 | 2023-06-06 | Акционерное общество "Радиокомпания "Вектор" | Method for measuring the radiational patterns of a phased antenna array in the fresnel zone using an unmanned aerial system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3879733A (en) * | 1973-10-01 | 1975-04-22 | Us Navy | Method and apparatus for determining near-field antenna patterns |
SU1555688A1 (en) * | 1988-01-04 | 1990-04-07 | Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского | Method of measuring directivity diagram |
RU2626561C1 (en) * | 2016-04-13 | 2017-07-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ЧКТБ" | Method of antenna directivity measurement with uav by test flight method |
US10067172B1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-09-04 | Softronics, Ltd. | Far-field antenna pattern characterization via drone/UAS platform |
-
2019
- 2019-01-17 RU RU2019101411A patent/RU2704393C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3879733A (en) * | 1973-10-01 | 1975-04-22 | Us Navy | Method and apparatus for determining near-field antenna patterns |
SU1555688A1 (en) * | 1988-01-04 | 1990-04-07 | Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского | Method of measuring directivity diagram |
RU2626561C1 (en) * | 2016-04-13 | 2017-07-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ЧКТБ" | Method of antenna directivity measurement with uav by test flight method |
US10067172B1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-09-04 | Softronics, Ltd. | Far-field antenna pattern characterization via drone/UAS platform |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758979C1 (en) * | 2021-04-01 | 2021-11-03 | Акционерное общество "Научно-производственный центр Тверских военных пенсионеров" (АО "НПЦ ТВП") | Method for automatic measurement of antenna direction diagram parameters in the far zone by flight method using uav |
WO2021175343A3 (en) * | 2021-05-06 | 2022-02-10 | 南京航空航天大学 | Unmanned aerial vehicle-based outdoor antenna four-dimensional pattern measurement method and apparatus |
US11783713B2 (en) | 2021-05-06 | 2023-10-10 | Nanjing University Of Aeronautics And Astronautics | Method and device for measuring four-dimensional (4D) radiation pattern of outdoor antenna based on unmanned aerial vehicle (UAV) |
RU2797461C1 (en) * | 2022-06-06 | 2023-06-06 | Акционерное общество "Радиокомпания "Вектор" | Method for measuring the radiational patterns of a phased antenna array in the fresnel zone using an unmanned aerial system |
RU2807022C1 (en) * | 2023-02-03 | 2023-11-08 | Акционерное общество "Научно-производственный центр Тверских военных пенсионеров" (АО "НПЦ ТВП") | Method for measuring width of antenna directive diagram using fly-by method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20160088498A1 (en) | Unmanned aerial vehicle for antenna radiation characterization | |
US11215714B2 (en) | Deceiving signal detection system and deceiving signal detection method | |
WO2018099970A1 (en) | System for testing the accuracy of the automatic positioning means of a signal tracking antenna | |
WO2018158472A1 (en) | Airborne system and method for the characterisation and measurement of radiating systems or antennas | |
CN106595668A (en) | Passive location algorithm for electro-optical pod | |
RU2704393C1 (en) | Method for automated orientation of an onboard antenna of an unmanned complex for measuring antennae directivity parameters | |
CN107179775B (en) | Multi-angle earth surface spectrum automatic measurement system and method based on unmanned aerial vehicle | |
Marcon et al. | Vision-based and differential global positioning system to ensure precise autonomous landing of UAVs | |
JP2017069799A (en) | Measuring device, measuring system, and measuring method | |
ES2895032T3 (en) | Procedure and device to maintain the pointing of an antenna to a satellite | |
US20230313938A1 (en) | Gimbal stabilisation system | |
RU2465611C1 (en) | Method of measuring boresight error of aircraft antenna dome fitted with onboard radar station | |
Burdziakowski et al. | Accuracy of a low-cost autonomous hexacopter platforms navigation module for a photogrammetric and environmental measurements | |
RU2626561C1 (en) | Method of antenna directivity measurement with uav by test flight method | |
Labowski et al. | Motion compensation for unmanned aerial vehicle's synthetic aperture radar | |
CN111712735A (en) | Base station, image control point positioning method, electronic device, and computer-readable medium | |
JP2007033258A (en) | Method and device for observing object to be observed | |
CN111638514A (en) | Unmanned aerial vehicle height measurement method and unmanned aerial vehicle navigation filter | |
US20160122035A1 (en) | Systems for and methods of providing indicators useful for piloting an aircraft | |
Gryte et al. | Control system architecture for automatic recovery of fixed-wing unmanned aerial vehicles in a moving arrest system | |
Sommer et al. | UAV-based measuring system for terrestrial navigation and landing aid signals | |
RU2638079C1 (en) | Method of measuring azimuthal antenna directional pattern in composition of large size surface-mobile objects and device for its implementation | |
US11313893B2 (en) | Far-field radiation pattern measurements of high-frequency antennas with unmanned aerial systems | |
CN111175697B (en) | Unmanned aerial vehicle self-positioning precision evaluation method and device | |
RU2285933C1 (en) | System for determining spatial position of object |