[發明專利]一種干涉儀溫變誤差的熱真空標校系統及標校方法

有效

• 申請號: 201811457903.7
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109541523B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 楊瑞強;鐘興旺;張明濤;張文會;王登峰;陳素芳
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01S3/02
• 分類號: G01S3/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種干涉儀溫變誤差的熱真空標校系統，其特征在于：包括信號源模塊、待標定天線模塊、輔助傳輸模塊、干涉測角模塊、數據采集處理模塊，其中：

信號源模塊：生成無線校準信號并發送至待標定天線模塊；

其中，所述信號源模塊包括信號源、發射天線；

信號源：生成無線校準信號并通過穿艙射頻電纜傳輸至發射天線；

發射天線：接收信號源傳輸的無線校準信號并發送至待標定天線模塊；

待標定天線模塊：包括N個待標定天線，對信號源模塊發送的無線校準信號進行多路分時接收，并將N個待標定天線接收無線校準信號后生成的N路電波信號合成為一路合成校準信號，并發送至干涉測角模塊，其中，N為正整數；

其中，所述待標定天線模塊還包括PIN開關；

PIN開關：將N個待標定天線生成的N路電波信號進行分時切換，同時合并為一路合成校準信號；所述待標定天線數量為5個，分別為測角天線1～5，所述測角天線3安裝于發射天線正前方，測角天線2安裝于測角天線3正下方，測角天線1安裝于測角天線2正下方，測角天線4安裝于測角天線3左側，測角天線5安裝于測角天線4左側，測角天線1、2、3組成俯仰基線，測角天線3、4、5組成方位基線，兩條基線整機構成L型直角接收陣面，發射天線與測角天線3連線與測角天線1、2、3組成的基線、測角天線3、4、5組成的基線角度均為45度；

輔助傳輸模塊：為信號源模塊發送的無線校準信號提供信號傳輸通道；

干涉測角模塊：接收待標定天線模塊發送的一路合成校準信號，并對該信號進行信號復現，提取復現后N路電波信號的相位差，并根據所得相位差數據計算無線校準信號入射方位角、俯仰角，將計算所得角度數據及相位差數據發送至數據采集處理模塊；同時接收數據采集處理模塊返送的溫度校準數據，并根據該數據對不同溫度條件下的相位差進行校準；

其中，干涉測角模塊根據相位差計算信號入射的方位角和俯仰角的干涉測角公式如下：

D*sin(theta)/lambta＝dphase/(2*pi)；

式中，D為測角天線間距；計算俯仰角時，D為測角天線1和測角天線3的間距，計算方位角時，D為測角天線3和測角天線5的間距；

theta為入射角，計算俯仰角時，theta為入射信號和方位平面的夾角；計算方位角時，theta為入射信號在方位平面的投影和天線面板法線的夾角，其中，方位平面由天線面板法線和測角天線3、5的連線構成；

lambta為入射信號波長，dphase接收信號的相位差；

數據采集處理模塊：接收干涉測角模塊發送的相位差數據、角度數據，進行數據獲取溫度校準數據，并返送溫度校準數據至干涉測角模塊；

其中，所述數據采集處理模塊根據相位差數據、角度數據計算待返送的溫度校準數據步驟如下：

(1)計算常溫T0狀態下各路信號真空和常壓狀態的相位差校正量p_i(T0)，i＝1,2,3,4,5,6，計算公式如下：

p_i(T0)＝aa_i(T0)–bb_i(T0)

式中，aa_i(T0)為測得常溫常壓各路信號相位差，bb_i(T0)為測得常溫真空各路信號相位差；

(2)以常溫T0為基準，計算相位差溫漂值q_i(T)，計算公式如下：

q_i(T)＝cc_i(T)+p_i(T0)

式中，cc_i(T)為測得真空下各路信號相位差的溫變值；

(3)對各路相位差溫漂值q_i(T)進行多項式擬合，獲取溫漂規律系數ai，bi和ci，計算公式如下：

q_i(△T)＝ai*△T^2+bi*△T+ci

其中△T＝T-T0，代表溫度偏移值；

ai、bi、ci為第i路相位差溫漂規律多項式擬合的系數；

(4)將步驟(1)、步驟(3)所有數據作為溫度校準數據進行返送，通過數據采集處理模塊返送至干涉測角模塊；

所述干涉測角模塊根據數據采集處理模塊返送的溫度校準數據進行相位差校準的步驟如下：

(1)對干涉測角模塊實時提取的相位差進行常溫零值校準，計算公式如下：

w_i＝dd_i–kk_i；

其中kk_i為在暗室中獲取的各路相位差校正量；dd_i為干涉測角模塊實時提取的相位差；w_i為去除常溫常壓零值后的各路相位差；

(2)計算相位差溫漂校正量x_i(△T)，計算公式如下：

x_i(△T)＝ai*△T^2+bi*△T+ci-p_i(T0)

(3)進行相位差溫漂校準量計算，計算公式如下：

y_i＝w_i–x_i(△T)

y_i為去除各項零值及誤差之后的相位差；

(4)根據步驟(2)所得相位差溫漂校準量及干涉測角公式，可解算得到包含方位角、俯仰角的入射角角度信息并進行相位差校準。

2.利用權利要求1所述的一種干涉儀溫變誤差的熱真空標校系統，提出了一種干涉儀溫變誤差的熱真空標校方法，其特征在于步驟如下：

(1)通過支撐工裝對待標定天線模塊中的待標定天線進行安裝標定，使待標定天線保持機械零位，天線陣面朝向信號源模塊的發射天線口面；

(2)對安裝標定后的待標定天線及發射天線進行相對位置精測，通過數據采集處理模塊向干涉測角模塊返送溫度校準數據，進行干涉測角模塊初始化；

(3)在常溫狀態下，利用信號源模塊生成無線校準信號，由發射天線發送至待標定天線模塊的待標定天線陣；

(4)利用穿艙射頻線纜接收無線校準信號，并將所有待標定天線生成的多路電波信號通過PIN開關進行分時接收合并為一路合成校準信號，再發送至干涉測角模塊；

(5)利用干涉測角模塊的單通道干涉測角裝置進行待標定天線各路信號相位差的提取、解算出發射天線在待標定天線陣面法線的方位角、俯仰角，同時利用數據采集處理模塊進行數據存儲，根據相位差數據獲取溫度校準數據并返送至干涉測角模塊進行相位差校正；

其中，待標定天線陣面法線的方位角、俯仰角的解算方法為：

D*sin(theta)/lambta＝dphase/(2*pi)

式中，D為測角天線間距；計算俯仰角時，D為測角天線1和測角天線3的間距，計算方位角時，D為測角天線3和測角天線5的間距；

theta為入射角，計算俯仰角時，theta為入射信號和方位平面的夾角；計算方位角時，theta為入射信號在方位平面的投影和天線面板法線的夾角，其中，方位平面由天線面板法線和測角天線3、5的連線構成；

lambta為入射信號波長，dphase接收信號的相位差；

根據相位差數據獲取溫度校準數據的計算公式為：

p_i(T0)＝aa_i(T0)–bb_i(T0)

q_i(T)＝cc_i(T)+p_i(T0)

q_i(△T)＝ai*△T^2+bi*△T+ci

式中，aa_i(T0)為測得常溫常壓各路信號相位差，bb_i(T0)為測得常溫真空各路信號相位差，p_i(T0)為常溫T0狀態下各路信號真空和常壓狀態的相位差校正量，q_i(T)為相位差溫漂值，T0為常溫，cc_i(T)為測得真空下各路信號相位差的溫變值，ai，bi和ci為溫漂規律系數，△T＝T-T0，為溫度偏移值。