[发明专利]基于分层共形曲面的有源相控阵雷达安装位置测量方法

说明书

本发明公开了一种基于分层共形曲面的有源相控阵雷达安装位置测量方法。根据有源相控阵雷达的机械结构将雷达整体分为基础支撑、阵面拼接框架和离散阵元三个部分并测量建立对应曲面；采样基础支撑与阵面拼接框架之间偏差，将偏差叠加到阵面拼接框架曲面并拟合，再关联叠加获得偏差传递之后的阵面拼接框架曲面；通过将离散阵元曲面中的阵元投影，获得阵元投影到阵面拼接框架曲面中的对应点，叠加到离散阵元曲面。本发明方法能精确估计含形状尺寸偏差的雷达电性能，同时可分别计算三部分形状尺寸偏差对雷达电性能的影响，准确获取了相控阵雷达阵面三部分机构的安装位置及精度。

技术领域

本发明涉及了一种雷达测量方法，尤其是涉及了一种基于分层共形曲面的有源相控阵雷达安装位置测量方法。

背景技术

有源相控阵雷达的制造精度和装配误差是影响雷达电性能的关键因素之一，基础支撑零部件形状尺寸偏差、子阵拼接偏差以及阵列单元的位姿偏差都会严重降低雷达的增益、指向性等电性能指标，并抬高雷达的副瓣电平。

目前国内外学者针对相控阵雷达形状尺寸偏差的测量与评价问题开展了一系列研究，例如Salas-Natera于2012年在《IEEE Transactions on Aerospace and ElectronicSystems》(48(3):1903-1913)上发表的论文“Analytical evaluation of uncertainty onactive antenna arrays”采用不确定性方法估计了相控阵雷达的零部件偏差，并计算了形状尺寸偏差对整体电性能的影响；Tore Lindgren于2012年在《International Journal ofAntennas and Propagation》(2012:1-8)上发表的论文“A Measurement System for thePosition and Phase Errors of the Elements in an Antenna Array Subject toMutual Coupling”提出了一种通过四个探针测量雷达远场方向图以及散射矩阵，进而估计阵列单元形状尺寸偏差的方法；Mehdi Tlija于2013年在《MechanicsIndustry》上发表的论文“Evaluating the effect of tolerances on the functional requirements ofassemblies”通过给零件理想几何模型添加公差带允许的极值偏差，在CAD系统中模拟了线性装配关系的装配体累积形状尺寸偏差。这些方法的缺点是分离了机械系统与雷达电性能，或者只考虑了雷达最终形状尺寸偏差对电性能的影响，或者只考虑了机械结构的安装位置精度，没有实现安装位置精度与电性能的有机结合，难以确定各部分零件对电性能的影响。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种基于分层共形曲面的有源相控阵雷达安装位置测量方法，在精确获取雷达各部分零部件安装位置精度的同时，处理获得形状尺寸偏差对电性能的影响。

如图1所示，本发明所采用以下技术方案：

(1)根据有源相控阵雷达的机械结构将雷达整体分为三个部分，底层为基础支撑部分，中层为阵面拼接框架部分，上层为离散阵元部分，然后分别对三部分进行测量并建立基础支撑部分、阵面拼接框架部分和离散阵元部分对应的基础支撑曲面、阵面拼接框架曲面和离散阵元曲面；

基础支撑部分主要由桁架、伺服机构焊接装配组成，实现阵面拼接框架的装配支撑；阵面拼接框架部分由反射板拼焊组成，实现T/R组件(阵元)的定位组装；离散阵元部分由离散的T/R组件组成，实现功能形面的电性能。

基础支撑部分的零部件例如有底座、背架、转轴、桁架等。

(2)采样基础支撑部分与阵面拼接框架部分之间连接接触位置的形状尺寸偏差，将偏差叠加到阵面拼接框架曲面的整数维部分并进行双三次B样条拟合，然后再与阵面拼接框架曲面的分数维部分进行关联叠加，最终获得偏差传递之后的阵面拼接框架曲面；