[發明專利]一種短波發射天線三維立體方向圖空中移動測量系統及方法

有效

• 申請號: 201710259338.2
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107085150B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 陳斌;羅勇;李娟;曹水;高俊;楊路剛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 張英

本發明公開了一種短波發射天線三維立體方向圖空中移動測量系統及方法，本發明系統包括由環天線和場強儀主機構成的場強測量系統，無人機平臺等部分；計算由場強信號預處理模塊、標準方向圖計算子模塊、空間譜處理子模塊、數字波束形成子模塊以及發射天線校對因子計算子模塊執行。本發明中主要采用全向環形天線測量場強信號，采集并存儲場強信號，并對場強信號進行預處理，再通過空間譜估計技術對信號進行進一步處理，最后在無人機平臺上進行測試。本發明為短波發射天線方向圖的評估提供了指標，能夠在不影響短波發射天線實時性和有效性的前提下，實現天線方向圖的在線自動監測，具有設備簡單、操作方便的特點。

技術領域

本發明屬于利用無人機空中測量平臺對短波發射天線三維立體方向圖進行全方位測量于建模繪制領域，更具體地，涉及一種短波發射天線三位立體方向圖空中移動測量系統及方法。

背景技術

短波發射天線搭建好后，天線真實的輻射方向圖一直是用戶希望能夠得到的，因為通過方向圖能夠非常直觀的掌握天線的真實效能。天線方向圖，即指天線輻射電磁場(通常用電場)在遠區固定距離上的強度隨空間坐標分布的圖形稱為天線的立體方向圖。對于小型天線測量和實驗室研究而言，一般可以在微波暗室精確測量，通常采用旋轉天線法進行測量。根據天線互易性原理可知，天線既可用做接收天線，也可用做發射天線。測量時將源天線作為發射天線固定不動，處于遠區的待測天線作為接收天線繞其自身通過相位中心的軸線進行旋轉，旋轉方向通常選擇電場強度矢量和磁場強度矢量分別所在并包含最大輻射方向的E面和的H面，轉動過程中，安裝在待測天線上的場強計直接讀取出天線在轉動角度上的功率或場強值大小并進行保存，最后計算機依據這些數據繪制出天線方向圖。而對外形尺寸和架設面積都較大的天線(如短波天線)，其三維立體方向圖的測量一直是領域的一個難題。在短波天線野外架設場地對天線方向圖進行測量時，人們通常采用手動法進行,由測試人員攜帶便攜式接收天線和場強測試設備，在野外圍繞短波待測天線選取不同角度和距離測試接收點場強，要求測試區域必須是平地并且人員和儀器設備能夠到達的位置，數據的錄取、方向圖的繪制以及參數的計算都是通過手工方式,操作復雜,工作量大,耗時長,精度低。一旦天線架設的地形太復雜或是在山頂等地，則測試就無法進行。而且更重要的是，到目前為止，所有的野外測量都是在地面上進行，獲取數據后還需要依賴計算機進行建模仿真繪制出三維立體方向圖，到目前為止，還沒有一種方法能夠在野外條件下實現對短波發射天線三維立體方向圖實現完全準確的實地測量與繪制。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種短波發射天線三位立體方向圖空中移動測量方法，由此解決在野外的條件下實現對短波發射天線三維立體方向圖的測量與繪制的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種短波發射天線三維立體方向圖空中移動測量系統，其特征在于，該系統包括數據采集子系統和測量數據分析處理子系統構成；

所述數據采集子系統包括由無人機搭載的環形接收天線，所述無人機在地面站的控制下在同一高度圍繞被測短波發射天線圓周運動，所述全向環形天線采集的信號發送于場強信號接收模塊；

所述數據采集子系統還包括GPS信號采集模塊、預設基準校正庫模塊、接收信號處理模塊及接收信號存儲模塊等構成，所述GPS信號采集模塊通過GPS差分定位實現所述無人機測量位置的定位，并將定位信息傳輸于所述接收信號處理模塊，所述預設基準校正庫模塊將用于校準的基準站定位信息發送于所述接收信號處理模塊，所述接收信號處理模塊對定位信息執行校準，之后將所述校準的定位信息及所述場強信號發送于所述接收信號存儲模塊執行存儲；

所述測量數據分析子系統接收來自所述接收信號存儲模塊的信息并執行處理，所述測量數據分析處理子系統包括依次相連的場強信號預處理模塊、基于空間場強數據的方向測量模塊、數字波束形成模塊和發射天線校對因子計算模塊構成；