[發明專利]基于分層共形曲面的有源相控陣雷達安裝位置測量方法

有效

• 申請號: 202010015529.6
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111352082B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 劉振宇;撒國棟;裘辿;譚建榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01B21/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于分層共形曲面的有源相控陣雷達安裝位置測量方法。根據有源相控陣雷達的機械結構將雷達整體分為基礎支撐、陣面拼接框架和離散陣元三個部分并測量建立對應曲面；采樣基礎支撐與陣面拼接框架之間偏差，將偏差疊加到陣面拼接框架曲面并擬合，再關聯疊加獲得偏差傳遞之后的陣面拼接框架曲面；通過將離散陣元曲面中的陣元投影，獲得陣元投影到陣面拼接框架曲面中的對應點，疊加到離散陣元曲面。本發明方法能精確估計含形狀尺寸偏差的雷達電性能，同時可分別計算三部分形狀尺寸偏差對雷達電性能的影響，準確獲取了相控陣雷達陣面三部分機構的安裝位置及精度。

技術領域

本發明涉及了一種雷達測量方法，尤其是涉及了一種基于分層共形曲面的有源相控陣雷達安裝位置測量方法。

背景技術

有源相控陣雷達的制造精度和裝配誤差是影響雷達電性能的關鍵因素之一，基礎支撐零部件形狀尺寸偏差、子陣拼接偏差以及陣列單元的位姿偏差都會嚴重降低雷達的增益、指向性等電性能指標，并抬高雷達的副瓣電平。

目前國內外學者針對相控陣雷達形狀尺寸偏差的測量與評價問題開展了一系列研究，例如Salas-Natera于2012年在《IEEE Transactions on Aerospace and ElectronicSystems》(48(3):1903-1913)上發表的論文“Analytical evaluation of uncertainty onactive antenna arrays”采用不確定性方法估計了相控陣雷達的零部件偏差，并計算了形狀尺寸偏差對整體電性能的影響；Tore Lindgren于2012年在《International Journal ofAntennas and Propagation》(2012:1-8)上發表的論文“A Measurement System for thePosition and Phase Errors of the Elements in an Antenna Array Subject toMutual Coupling”提出了一種通過四個探針測量雷達遠場方向圖以及散射矩陣，進而估計陣列單元形狀尺寸偏差的方法；Mehdi Tlija于2013年在《MechanicsIndustry》上發表的論文“Evaluating the effect of tolerances on the functional requirements ofassemblies”通過給零件理想幾何模型添加公差帶允許的極值偏差，在CAD系統中模擬了線性裝配關系的裝配體累積形狀尺寸偏差。這些方法的缺點是分離了機械系統與雷達電性能，或者只考慮了雷達最終形狀尺寸偏差對電性能的影響，或者只考慮了機械結構的安裝位置精度，沒有實現安裝位置精度與電性能的有機結合，難以確定各部分零件對電性能的影響。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供了一種基于分層共形曲面的有源相控陣雷達安裝位置測量方法，在精確獲取雷達各部分零部件安裝位置精度的同時，處理獲得形狀尺寸偏差對電性能的影響。

如圖1所示，本發明所采用以下技術方案：

(1)根據有源相控陣雷達的機械結構將雷達整體分為三個部分，底層為基礎支撐部分，中層為陣面拼接框架部分，上層為離散陣元部分，然后分別對三部分進行測量并建立基礎支撐部分、陣面拼接框架部分和離散陣元部分對應的基礎支撐曲面、陣面拼接框架曲面和離散陣元曲面；

基礎支撐部分主要由桁架、伺服機構焊接裝配組成，實現陣面拼接框架的裝配支撐；陣面拼接框架部分由反射板拼焊組成，實現T/R組件(陣元)的定位組裝；離散陣元部分由離散的T/R組件組成，實現功能形面的電性能。

基礎支撐部分的零部件例如有底座、背架、轉軸、桁架等。

(2)采樣基礎支撐部分與陣面拼接框架部分之間連接接觸位置的形狀尺寸偏差，將偏差疊加到陣面拼接框架曲面的整數維部分并進行雙三次B樣條擬合，然后再與陣面拼接框架曲面的分數維部分進行關聯疊加，最終獲得偏差傳遞之后的陣面拼接框架曲面；