[發(fā)明專利]分布式相控陣天線的子陣波束指向角度校正方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310449960.1
• 申請(qǐng)日: 2013-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN103471563A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾浩;幸倩;孫晴;楊清昆;劉玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C1/00
• 分類號(hào): G01C1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.分布式相控陣天線的子陣波束指向角度校正方法，其實(shí)現(xiàn)步驟為：

第一步，機(jī)載衛(wèi)星通信中飛機(jī)機(jī)翼上方分布著N個(gè)相同的相控陣天線子陣，每個(gè)子陣為均勻矩形平面陣列，N為大于1的整數(shù)，而每個(gè)子陣上都安裝有一個(gè)三維電子羅盤，三維電子羅盤可以測得該電子羅盤所在子陣陣面平面相對(duì)于地面的姿態(tài)參數(shù)，即航向角，俯仰角和橫滾角；

第二步，建立三個(gè)直角坐標(biāo)系統(tǒng)：第一個(gè)直角坐標(biāo)系為飛機(jī)機(jī)身坐標(biāo)系X′Y′Z′，X′Y′平面為飛機(jī)機(jī)身平面，X′為從機(jī)尾指向機(jī)頭的方向，Y′為俯視時(shí)從右側(cè)機(jī)翼指向左側(cè)機(jī)翼的方向，Z′垂直機(jī)身平面指向天空，這個(gè)坐標(biāo)系為飛機(jī)航空電子系統(tǒng)中控制系統(tǒng)采用的坐標(biāo)系；第二個(gè)直角坐標(biāo)系是以地球?yàn)閰⒖嫉闹苯亲鴺?biāo)系XYZ，該坐標(biāo)系的原點(diǎn)與機(jī)身坐標(biāo)系X′Y′Z′原點(diǎn)重合，XY平面與水平面平行，X軸為緯度方向，指向北方，Y軸為經(jīng)度方向，指向西方，Z軸為垂直水平面方向，指向天空；第三個(gè)直角坐標(biāo)為子陣陣面坐標(biāo)系X′′Y′′Z′′，該坐標(biāo)系的X′′Y′′平面為子陣陣面平面，X′′軸和Y′′軸分別平行于矩形平面陣列的長和寬，原點(diǎn)在陣面幾何中心，Z′′軸垂直該平面指向天空；

第三步，航空電子系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)在機(jī)身坐標(biāo)系X′Y′Z′中，測量得到飛機(jī)姿態(tài)的航向角α，俯仰角β和橫滾角γ，以及衛(wèi)星相對(duì)于飛機(jī)的俯仰角θ和方位角φ；根據(jù)衛(wèi)星角度θ和φ，計(jì)算衛(wèi)星在機(jī)身坐標(biāo)系X'Y'Z'中的坐標(biāo)(x′,y′,z′)，計(jì)算方法為x′y′z′=rsinθcosφrsinθcosφrcosθ,]]>這里的r為衛(wèi)星到原點(diǎn)的距離；

第四步，把衛(wèi)星在機(jī)身坐標(biāo)系X'Y'Z'中的坐標(biāo)(x′,y′,z′)，轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星在地球坐標(biāo)系XYZ中的坐標(biāo)(x,y,z)：首先，根據(jù)飛機(jī)三個(gè)姿態(tài)參數(shù)計(jì)算坐標(biāo)變換矩陣R=R_γR_βR_α，其中Rα=1000cosαsinα0-sinαcosα,Rβcosβ0-sinβ010sinβ0cosβ,Rγcosγsinγ0-sinγcosγ0001;]]>然后，根據(jù)xyz=R-1x′y′z′]]>得到衛(wèi)星在地球坐標(biāo)系中坐標(biāo)(x,y,z)，R^-1表示矩陣R的逆矩陣；

第五步，對(duì)于任意一個(gè)子陣，安裝在該子陣陣面位置的三維電子羅盤測量得到子陣陣面在陣面坐標(biāo)系X′′Y′′Z′′中的姿態(tài)參數(shù)，對(duì)應(yīng)的航向角為δ，俯仰角為η，橫滾角為μ；

第六步，把衛(wèi)星在地球坐標(biāo)系中坐標(biāo)(x,y,z)轉(zhuǎn)換到子陣陣面坐標(biāo)系X′′Y′′Z′′中的坐標(biāo)(x,y,z)：首先，根據(jù)陣面坐標(biāo)系XYZ中的姿態(tài)參數(shù)求得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣G,這里的G=G_μG_ηG_δ,其中Gδ=1000cosδsinδ0-sinδcosδ,Gη=cosη0-sinη010sinη0cosη,]]>Gμ=cosμsinμ0-sinμcosμ0001;]]>然后，根據(jù)x′′y′′z′′=Gxyz]]>得到衛(wèi)星在陣面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(x′′,y′′,z′′)；

第七步，根據(jù)衛(wèi)星在子陣陣面坐標(biāo)系X′′Y′′Z′′中的坐標(biāo)(x′′,y′′,z′′)，計(jì)算衛(wèi)星相對(duì)于該子陣陣面的俯仰角ξ和方位角ζ，用于相控陣天線子陣的波束指向控制，即求解方程x′′y′′z′′=RsinξcosζRsinξsinζRcosξ,]]>其中R表示衛(wèi)星到子陣陣面幾何中心的距離。