一种载机天线阵的校准以及测向检验方法
阅读说明：本技术 一种载机天线阵的校准以及测向检验方法 (Calibration and direction finding inspection method for aerial carrier antenna array ) 是由 张周贤 赵先红 孙志敏 王彧 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及载机天线阵校准领域,具体涉及一种载机天线阵的校准以及测向检验方法,包括S1：选取机身参考线上任意一点作为参考点,测量转折点、各平行天线阵的中心点与参考点之间的第一距离,测量各倾斜天线阵的中心点与转折点之间的第二距离；S2：将参考点投影至地面得到第一基准点,通过激光水平仪在地面标记第二基准点；S3：通过第二基准点标记第一基准线；S4：将各天线阵的中心点投影至第一基准线,得到辐射源放置点；S5：在辐射源放置点设置辐射源对天线阵进行校准；S6：在地面标记验证点,并在验证点设置辐射源对天线阵进行测向。无需拆卸天线罩即可完成辐射源放置点的标定,提高了电子战系统整个校准及测向检验流程的工作时间。(The invention relates to the field of calibration of an aerial carrier antenna array, in particular to a calibration and direction finding test method of an aerial carrier antenna array, which comprises the following steps of S1: selecting any point on a reference line of the fuselage as a reference point, measuring a first distance between a turning point, a center point of each parallel antenna array and the reference point, and measuring a second distance between the center point of each inclined antenna array and the turning point; s2: projecting the reference point to the ground to obtain a first reference point, and marking a second reference point on the ground through a laser level; s3: marking a first datum line through a second datum point; s4: projecting the central point of each antenna array to a first datum line to obtain a radiation source placing point; s5: setting a radiation source at a radiation source placing point to calibrate the antenna array; s6: marking a verification point on the ground, and arranging a radiation source at the verification point to carry out direction finding on the antenna array. The calibration of the radiation source placing points can be completed without disassembling the antenna housing, and the working time of the whole calibration and direction finding inspection process of the electronic warfare system is prolonged.)
技术领域
本发明涉及一种校准方法，特别是一种载机天线阵的校准以及测向检验方法。
背景技术
电子对抗侦察飞机所配装的电子战系统采用宽频段天线多接收通道进行信号处理，天线数量众多，能够实现全频段宽空域内对雷达目标的侦收和截获，众多天线组成天线阵，天线阵外设置有天线罩。机身上设置有蒙皮，相邻两块蒙皮之间会形成缝隙，与机身中轴线平行的缝隙记为机身参考线，天线阵平行于机身参考线或与机身参考线呈一定的角度。
为保证机载平台的隐身性能要求，电子战系统的天线阵一般采用与机身共形安装的装机方式，共形装机后载机机体蒙皮会造成天线单元间及各接收通道间幅度和相位一致性恶化，影响电子战系统的测向精度。为保证系统测向精度，需要对电子战系统进行校准，以确保天线单元间及各接收通道的幅度相位一致性可满足精确测向和定位要求。电子战系统的外校准需在空旷的场地通过模拟远场条件采用外部辐射源发出的信号模拟雷达信号进行，因此，在进行校准前需要在地面标记辐射源的位置(记为辐射源放置点)。辐射源发出的信号能够模拟雷达信号，为了使校准的效果更好，应保证辐射源发出的信号能够平行射入天线阵。
目前所采用的在地面标记辐射源放置点的方法为：先拆卸一侧天线罩，根据各天线阵的安装基线测量出各频段天线阵的中心点，然后通过在各天线阵中心点拉铅垂投影的方式确定各天线阵中心点在地面对应的垂点，之后在安装基线最长的天线阵两侧天线口径外缘拉铅垂线，确定整个天线阵两个端点在地面的垂点，连接两个端点的垂点得到基准线，各频段天线阵中心点在地面对应的垂点应在该基准线上，若各天线阵中心点的垂点不在基准线上且距离误差太大，则需要重复上述操作，直至垂点与基准线之间的距离不超出5cm；确定完各频段天线阵在地面的垂点后，再使用卷尺量取得到距各垂点约5000cm的各辐射源放置点位置，测量时，应使卷尺与基准线垂直。
从上面的操作过程可以看出，现有的载机天线阵校准存在以下缺陷：一是每次校准的过程都需要拆装天线罩，对连接机体与天线罩的螺钉等使用寿命有影响，且反复拆装天线罩会对机体表面质量和阶差有一定影响；二是校准过程繁琐，效率不高，耗时较长、占用资源较多，影响整个校准和测向检验进程。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的每次校准的过程都需要拆装天线罩，对连接机体与天线罩的螺钉等使用寿命有影响、反复拆装天线罩会对机体表面质量和阶差有一定影响问题，以及校准过程繁琐，效率不高，耗时较长、占用资源较多，提供一种载机天线阵的校准以及测向检验方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种载机天线阵的校准以及测向检验方法，包括以下步骤：
S1：选取机身参考线上任意一点作为参考点，计算转折点与所述参考点之间的第一距离，计算各平行天线阵的中心点与所述参考点之间的第一距离，计算各倾斜天线阵的中心点与所述转折点之间的第二距离；其中，所述第一距离为沿倾斜天线阵中心线方向的距离，所述第二距离为沿平行天线阵中心线方向的距离；所述转折点为倾斜天线阵中心线与平行天线阵中心线的交点在机身参考线上的投影点；
S2：将所述参考点投影至地面得到第一基准点，在所述第一基准点处设置第一激光水平仪，所述第一激光水平仪发出相互垂直的两束光线，使所述第一激光水平仪发出的第一束光线与所述机身参考线重合/平行，在地面标记第二基准点，使所述第二基准点位于所述第一激光水平仪发出的第二束光线的地面投影上；
S3：在所述第二基准点设置第二激光水平仪，使所述第二激光水平仪发出的第一束光线在地面的投影穿过所述第一基准点，所述第二激光仪发出的第二束光线在地面的投影所在的直线为第一基准线；
S4：根据步骤S1中测得的各第一距离与各第二距离以及步骤S2中标记的第二基准点的位置，将各天线阵的中心点投影至所述第一基准线，得到多个辐射源放置点，其中，天线阵中心点的投影方向为垂直于对应的天线阵中心线的方向；
S5：在所述辐射源放置点设置辐射源对天线阵进行校准；
S6：在地面标记验证点，并在所述验证点设置辐射源对天线阵进行测向检验。
采用上述的方法进行辐射源放置点以及验证点位置的标记，依靠机身的设计资料能够得到转折点位置，机身参考线也位于机身表面可通过肉眼观察，因此在对载机的天线阵进行校准以及测向时，无需拆装天线罩，仅利用转折点与所述参考点之间的第一距离、各平行天线阵的中心点与所述参考点之间的第一距离、各倾斜天线阵的中心点与所述转折点之间的第二距离以及激光水平仪便能够完成在远场标记辐射源放置点与验证点的位置，避免了对连接机体与天线罩的螺钉的使用寿命造成影响，以及反复拆装天线罩会对机体表面质量和阶差的影响，简化了校准过程繁琐，提高了校准效率；辐射源布置在一条直线上，能够方便在地面标记辐射源放置点的位置。
作为本发明的优选方案，所述第一基准点与所述第二基准点之间的距离为R1，R1的取值范围为4920cm至5050cm。
作为本发明的优选方案，在所述步骤S2中还标记有辅助点，所述辅助点位于所述第一激光水平仪发出的第二束光线的地面投影上；在所述步骤S3中，使所述第二激光水平仪发出的第一束光线在地面的投影同时穿过所述第一基准点与所述辅助点。
通过在地面标记辅助点，通过辅助点对第二激光仪的位置进行进一步约束，能够提高第二基准线与第一基准线的平行度。
作为本发明的优选方案，所述辅助点包括第一辅助点与第二辅助点，所述第一辅助点与所述第一基准点的距离为500cm-1000cm，所述第二辅助点与所述第一基准点的距离为2500cm-3500cm。
作为本发明的优选方案，在所述S1中，所述参考点与所述转折点的第一距离为L，所述平行天线阵的中心点与所述参考点之间的第一距离为M，所述倾斜天线阵的中心点与所述转折点之间的第二距离为N；在所述S4中，所述平行天线阵的中心点在所述第一基准线上的投影点与所述第二基准点之间的距离为D，D＝M，所述倾斜天线阵的中心点在所述第一基准线上的投影点与所述第二基准点之间的距离为Q，Q＝N+L+R1×tanα，其中，R1为所述第一基准点与所述第二基准点之间的距离；α为倾斜天线阵与所述机身参考线之间的夹角；通过D、Q以及所述第二基准点的位置将各天线阵的中线点投影至所述第一基准线上，得到多个辐射源放置点。
作为本发明的优选方案，所述机身参考线在地面的投影为第二基准线，在所述步骤S6中标记验证点的方法为：过所述第二基准线上任意一点做与所述第二基准线的垂线成20°、30°、45°的三条辅助线，并将三条所述辅助线上距该点距离为R2的点标记为验证点，验证点位于所述第一基准线与所述第二基准线之间。
作为本发明的优选方案，R2的取值范围为4900cm-5000cm。
作为本发明的优选方案，在进行步骤S1之前，使机身处于水平状态。
使机身处于水平状态能够避免在校准的过程中机身出现前后或左右倾斜。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、不需要拆卸天线罩即可完成辐射源放置点的标定，提高了电子战系统整个校准及测向检验流程的工作时间，节约了成本、减小了资源占用。
2、天线阵的校准过程与测向检验过程的步骤相互关联，在进行辐射源放置点的标定过程中标记的第二基准线可用于验证点的标定过程，加快了天线阵的校准以及测向检验过程。
附图说明
图1是天线阵在机身上的分布示意图；
图2是各平行天线阵与各倾斜天线阵在竖直平面上的分布示意图；
图3是天线阵中线点、转折点、第一基准点、第二基准点以及辐射源放置点之间的位置示意图；
图4是标记辐射源放置点位置的示意图；
图5是标记验证点位置的示意图。
图标：1-机身；12-机身参考线；2-平行天线阵；20-平行天线阵中心线；21-第一平行天线阵；22-第二平行天线阵；23-第三平行天线阵；3-倾斜天线阵；30-倾斜天线阵中心线；31-第一倾斜天线阵；32-第二倾斜天线阵；4-参考点；41-第一基准点；5-第二基准点；6-辐射源放置点；7-转折点；71-转折点投影；8-辅助点；91-第一基准线；92-第二基准线；93-第三基准线；10-验证点。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种天线正校准以及测向检验方法，利用机身1自身的结构以及机身1上安装的天线阵位置进行辐射源放置点6以及验证点10的标记，机身参考线12、平行天线阵2与倾斜天线阵3在机身1上的位置关系如图1所示，其中平行天线阵2指中心线平行于机身参考线12的天线阵，倾斜天线阵3指中心线与机身参考线12成一定角度的天线阵，该角度记为α；如图2所示，平行天线阵2包括第一平行天线阵21、第二平行天线阵22与第三平行天线阵23；倾斜天线阵3包括第一倾斜天线阵31与第二倾斜天线阵32。本实施例中所提到的第一距离为沿平行天线阵中心线20方向(即机身参考线12方向)的距离，第二距离为沿倾斜天线阵中心线30方向的距离，未进行特殊说明时，本实施例中的投影方向默认为垂直于地面的方向。
在进行校准前，应采用千斤顶等装置使机身1呈水平，避免机身1前后倾斜或水平倾斜。
校准过程包括步骤S1：选取机身参考线12上任意一点作为参考点4，如图3所示，根据飞机的设计资料计算平行天线阵2的中心点与参考点4之间的第一距离M、参考点4与转折点7之间的第一距离L、斜天线阵3的中心点与转折点7之间的第二距离N。其中，转折点7为倾斜天线阵中心线30与平行天线阵中心线20的交点在机身参考线12上的投影，投影方向为垂直于机身参考线12的方向。
S2：将参考点4投影至地面得到第一基准点41，在第一基准点41位置处设置第一激光水平仪，使第一激光水平仪发出两束相互垂直的光，使第一激光水平仪发出的第一束光线与机身参考线12重合，在地面标记第二基准点5，第二基准点5与第一基准点4均位于第一激光仪发出的第二束光线的地面投影上，第二基准点5与第一基准点4之间的距离为R1，R1的取值范围在4920cm至5050cm范围内。为便于后续测向检验过程中标记验证点10，可将机身参考线12投影至地面，并记该投影为第二基准线92。
S3：在第二基准点5位置设置第二激光仪，使第二激光仪发出两束相互垂直的光线，使第二激光仪发出的第一束光线在地面的投影穿过第一基准点41，在地面标记出第二激光仪发出的第二束光线的投影，并记为第一基准线91。其中，第一激光仪与第二激光仪可以是同一个激光仪。为了提高第一基准线91与第二基准线92的平行度，可在步骤S2中标记第二基准点5的过程中，在地面同时标记辅助点8，辅助点8的数量可根据第二基准线92与第一基准线91之间的距离确定，本实施例中采用两个辅助点8，分别记为第一辅助点与第二辅助点，第一辅助点距第一基准点41的间距为500cm-1000cm，第二辅助点与第一基准点41的间距为2500cm-3500cm，且第一辅助点与第二辅助点均位于第一激光仪发出的第二束光线的地面投影上。
S4：将倾斜天线阵3的中心点与平行天线阵2的中心点投影至第一基准线91上，并将得到的投影点标记为辐射源放置点6；其中，天线阵中心点的投影方向为垂直于对应的天线阵中心线的方向；具体地，倾斜天线阵3中心点的投影方向为垂直于倾斜天线阵中心线30的方向，平行天线阵2中心点的投影方向为垂直于平行天线阵中心线20的方向。投影过程中可结合S1中计算的数据得到辐射源放置点6的位置。具体地，图3为俯视图，如图3所示，转折点7距参考点4的距离为L，倾斜天线阵3的中心点在第一基准线91上的投影点所对应的辐射源放置点6距第二基准点5的距离为Q，由于实际情况中R1＞＞L，由图3可知Q＝N+L+R1×tanα；平行天线阵2的中心点在第一基准线91上的投影点所对应的辐射源放置点6距第二基准点5的距离为D，由图3可知D＝M。
同样地，当倾斜天线阵3与平行天线阵2的数量不止一个时，如图2所示。图4为俯视图，如图4所示，将转折点7投影至地面得到转折点投影71，第一基准点41与转折点投影71之间的距离为L1；如图4所示，过转折点投影71做与第二参考线92夹角成α的第三基准线93。
将各平行天线阵的中心点投影至第二基准线92上，将各倾斜天线阵的中线点均投影至第三基准线93上；其中，天线阵中心点的投影方向为垂直于对应的天线阵中心线的方向。如图4所示，第一倾斜天线阵31的中心点、第二倾斜天线阵32的中心点距转折点投影71的第二距离分别为N1与N2，第一倾斜天线阵31的中心点、第二倾斜天线阵32的中心点在第一基准线91上距第二基准点5的距离分别为Q1与Q2；由于实际情况中R1＞＞L1，由图4可知，Q1＝N1+L1+R1×tanα，D5＝N2+L1+R1×tanα；第一平行天线阵21的中心点、第二平行天线阵22的中心点、第三平行天线阵23的中心点距第一基准点41的距离分别为M1、M2与M3，第一平行天线阵21的中心点、第二平行天线阵22的中心点、第三平行天线阵23的中心点在第一基准线91上的投影点距第二基准点5的距离分别为D1、D2与D3，由图4不难得知D1＝M1，D2＝M2，D3＝M3。其中L1、N1、N2、M1、M2与M3均可通过现有资料计算得到。通过上述方式即可求得各天线阵中心点在第一基准线91上距第二基准点5的距离，由此标记出各信号源放置点6的位置。
S5：在各辐射源放置点6设置辐射源，并对各天线阵进行校准。
S6：在地面标记验证点10，具体方式为，在第二基准线92上任选一点，由于在步骤S2中已经标记出第一基准点41，因此，本实施例以采用第一基准点41标记验证点10为例。如图5所示，过第一基准点41做与第二基准线92的垂线成θ角度的辅助线，将辅助线上距第一基准点41距离为R2的位置标记为验证点10，R2的取值范围为4900cm-5000cm，验证点10位于第二基准线92与第一基准线91之间。其中θ分别取值为20°、30°、45°，得到三个验证点10，具体的验证点10的数量与θ的取值可由本领域的技术人员根据实际情况进行判断。在完成验证点10的标记之后，在验证点10位置处设置辐射源，对各天线阵进行测向检验。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。