專利名稱：衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束發(fā)射陣列天線指向偏差修正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束發(fā)射陣列天線指向偏差修正方法，通過對(duì)發(fā)射陣列天線作用空域內(nèi)的波束指向進(jìn)行測(cè)試，得到設(shè)定波束指向同實(shí)測(cè)波束指向之間的關(guān)系，并利用查表的方法對(duì)發(fā)射波束的指向偏差進(jìn)行修正，從而達(dá)到對(duì)目標(biāo)精確指向和跟蹤的目的。
背景技術(shù)：
數(shù)字陣列天線憑借其波束靈活可控的優(yōu)勢(shì)在雷達(dá)、通信、衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。波束指向精度是數(shù)字陣列天線的一個(gè)重要指標(biāo)，該指標(biāo)用來衡量數(shù)字陣列天線所形成波束的方向同目標(biāo)方向之間的誤差，并直接決定了系統(tǒng)的跟蹤、測(cè)量、定位精度，因此數(shù)字陣列天線波束指向精度作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，越來越受到了人們的關(guān)注和研究。影響波束指向精度的誤差主要包括單元天線安裝誤差、單元天線之間的幅相誤差、通道一致性校準(zhǔn)誤差、波束形成處理中的量化誤差，這些因素綜合作用對(duì)波束的掃描指向造成了誤差。工程應(yīng)用中需要將波束的指向誤差限制在一定的指標(biāo)范圍之內(nèi)，因此需要采取一定的措施手段來對(duì)波束指向偏差進(jìn)行修正校準(zhǔn)。影響陣列天線波束精度的誤差因素都是由陣列天線的內(nèi)在特性所決定的，如單元天線特性、信道饋線特性、結(jié)構(gòu)安裝等。一旦陣列天線完成了加工生產(chǎn)、集成組裝，這些誤差因素便不會(huì)再發(fā)生改變，波束指向特性也會(huì)固定下來。本發(fā)明方法正是利用此特點(diǎn)，直接從這些誤差因素作用效果下的波束指向進(jìn)行分析，通過比較實(shí)測(cè)陣列天線波束指向和設(shè)置的陣列天線波束指向，找出兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并通過此關(guān)系進(jìn)行修正校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)πl(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束發(fā)射陣列天線的波束指向進(jìn)行修正校準(zhǔn)的方法，該方法能夠使發(fā)射陣列天線完成對(duì)目標(biāo)的精確指向和跟蹤，保證數(shù)字多波束發(fā)射陣列天線的高精度測(cè)距性能。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括步驟①將數(shù)字多波束發(fā)射陣列天線安裝在測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過光學(xué)測(cè)量?jī)x器完成發(fā)射陣列天線同信標(biāo)天線之間的坐標(biāo)標(biāo)定；②在陣列天線作用空域的方位方向上，以設(shè)定的角度間隔將方位方向離散化得到離散化的方位軸，在每個(gè)離散方位軸上以設(shè)定的角度間隔將俯仰方向離散化，得到陣列天線作用空域的離散化網(wǎng)格點(diǎn)；③選取其中一個(gè)離散化的方位軸，依次設(shè)置發(fā)射陣列天線產(chǎn)生該方位軸上每個(gè)離散俯仰方向點(diǎn)指向的波束，并完成這些波束的指向測(cè)試，得到該方位軸上全部離散點(diǎn)指向的波束實(shí)測(cè)指向；④選取下一個(gè)離散方位軸，重復(fù)上述步驟③，直至完成全部離散方位方向上離散俯仰點(diǎn)的波束指向測(cè)試，得到作用空域內(nèi)全部離散網(wǎng)格點(diǎn)波束的實(shí)測(cè)指向；
⑤根據(jù)作用空域內(nèi)全部離散網(wǎng)格點(diǎn)波束的設(shè)置指向和實(shí)測(cè)指向，構(gòu)建同波束設(shè)置指向相對(duì)應(yīng)的波束實(shí)測(cè)指向修正表；⑥在進(jìn)行波束形成權(quán)值計(jì)算時(shí)，根據(jù)波束設(shè)置指向同波束實(shí)測(cè)指向修正表的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)波束指向的修正。完成衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束發(fā)射陣列天線波束指向偏差的修正。步驟③中選取其中一個(gè)離散方位軸方向，依次設(shè)置發(fā)射陣列天線產(chǎn)生該方位軸上每個(gè)離散俯仰方向點(diǎn)的指向波束，并完成這些波束的指向測(cè)試，包括以下步驟步驟3.1 :根據(jù)選取發(fā)射波束的方位方向仏和俯仰方向E1，通過轉(zhuǎn)臺(tái)控制發(fā)射陣列天線姿態(tài)，使發(fā)射波束在方位方向A1上對(duì)準(zhǔn)信標(biāo)天線，控制轉(zhuǎn)臺(tái)在波束的俯仰方向軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)得該波束俯仰方向的切面方向圖；步驟3.2 :選取俯仰方向切面方向圖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求得該波束峰值電平所對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)俯仰角乓，4';步驟3.3 :根據(jù)波束的實(shí)測(cè)俯仰角五 控制轉(zhuǎn)臺(tái)，使發(fā)射波束在俯仰方向耳，4'上對(duì)準(zhǔn)信標(biāo)天線，控制轉(zhuǎn)臺(tái)在該波束的方位軸方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)得該波束方位方向的切面方向圖；步驟3. 4:選取方位方向切面方向圖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求得該波束峰值電平所對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)方位角ΛΕι';
步驟3.5 :選取下一個(gè)俯仰方向E2，重復(fù)上述步驟3.1 3. 4，直至完成該方位軸上全部離散俯仰點(diǎn)的波束指向測(cè)試，得到該方位軸上全部離散點(diǎn)指向的實(shí)測(cè)波束指向。完成步驟③方法操作。步驟⑤中根據(jù)作用空域內(nèi)全部離散網(wǎng)格點(diǎn)波束的設(shè)置指向同實(shí)測(cè)指向，構(gòu)建同波束設(shè)置指向相對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)指向修正表，包括以下步驟步驟5.1 (A, Ε)是作用空域內(nèi)全部離散網(wǎng)格點(diǎn)波束的設(shè)置指向，可以表示成如下形式
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束發(fā)射陣列天線指向偏差修正方法，其特征在于包括以下步驟 ①將數(shù)字多波束發(fā)射陣列天線安裝在測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過光學(xué)測(cè)量?jī)x器完成發(fā)射陣列天線同信標(biāo)天線之間的坐標(biāo)標(biāo)定； ②在陣列天線作用空域的方位方向上，以設(shè)定的角度間隔將方位方向離散化得到離散化的方位軸，在每個(gè)離散方位軸上以設(shè)定的角度間隔將俯仰方向離散化，得到陣列天線作用空域的離散化網(wǎng)格點(diǎn)； ③選取其中一個(gè)離散化的方位軸，依次設(shè)置發(fā)射陣列天線產(chǎn)生該方位軸上每個(gè)離散俯仰方向點(diǎn)指向的波束，并完成這些波束的指向測(cè)試，得到該方位軸上全部離散點(diǎn)指向的波束實(shí)測(cè)指向； ④選取下一個(gè)離散方位軸，重復(fù)上述步驟③，直至完成全部離散方位方向上離散俯仰點(diǎn)的波束指向測(cè)試，得到作用空域內(nèi)全部離散網(wǎng)格點(diǎn)波束的實(shí)測(cè)指向； ⑤根據(jù)作用空域內(nèi)全部離散網(wǎng)格點(diǎn)波束的設(shè)置指向和實(shí)測(cè)指向，構(gòu)建同波束設(shè)置指向相對(duì)應(yīng)的波束實(shí)測(cè)指向修正表； ⑥在進(jìn)行波束形成權(quán)值計(jì)算時(shí)，根據(jù)波束設(shè)置指向同波束實(shí)測(cè)指向修正表的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)波束指向的修正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束發(fā)射陣列天線指向偏差修正方法，其特征在于步驟③中選取其中一個(gè)離散方位軸方向，依次設(shè)置發(fā)射陣列天線產(chǎn)生該方位軸上每個(gè)離散俯仰方向點(diǎn)的指向波束，并完成這些波束的指向測(cè)試，具體方法如下 步驟3.1 :根據(jù)選取發(fā)射波束的方位方向么1和俯仰方向E1，通過轉(zhuǎn)臺(tái)控制發(fā)射陣列天線姿態(tài)，使發(fā)射波束在方位方向A1上對(duì)準(zhǔn)信標(biāo)天線，控制轉(zhuǎn)臺(tái)在波束的俯仰方向軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)得該波束俯仰方向的切面方向圖； 步驟3.2 :選取俯仰方向切面方向圖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求得該波束峰值電平所對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)俯仰角乓，4'; 步驟3. 3 :根據(jù)波束的實(shí)測(cè)俯仰角控制轉(zhuǎn)臺(tái)，使發(fā)射波束在俯仰方向上對(duì)準(zhǔn)信標(biāo)天線，控制轉(zhuǎn)臺(tái)在該波束的方位軸方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)得該波束方位方向的切面方向圖； 步驟3. 4:選取方位方向切面方向圖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求得該波束峰值電平所對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)方位角A，El’； 步驟3.5 :選取下一個(gè)俯仰方向E2，重復(fù)上述步驟3.1 3. 4，直至完成該方位軸上全部離散俯仰點(diǎn)的波束指向測(cè)試，得到該方位軸上全部離散點(diǎn)指向的實(shí)測(cè)波束指向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束發(fā)射陣列天線指向偏差修正方法，其特征在于步驟⑤中根據(jù)作用空域內(nèi)全部離散網(wǎng)格點(diǎn)波束的設(shè)置指向同實(shí)測(cè)指向，構(gòu)建同波束設(shè)置指向相對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)指向修正表，具體方法如下 步驟5.1 (A, E)是作用空域內(nèi)全部離散網(wǎng)格點(diǎn)波束的設(shè)置指向，可以表示成如下形式
全文摘要
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束發(fā)射陣列天線指向偏差修正方法，通過對(duì)發(fā)射陣列天線作用空域內(nèi)的波束指向進(jìn)行測(cè)試，得到設(shè)定波束指向同實(shí)測(cè)波束指向之間的關(guān)系，并利用查表的方法對(duì)發(fā)射波束的指向偏差進(jìn)行修正，從而達(dá)到對(duì)目標(biāo)精確指向和跟蹤的目的。本方法避免了對(duì)影響波束指向的誤差因素構(gòu)建復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，具有新穎、簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，尤其適合于具體工程中的應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01S19/38GK103064098SQ20121057969
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者蔚保國(guó), 尹繼凱, 翟江鵬, 魏海濤, 李剛, 王躍 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所