[发明专利]基于无人机平台的全空域相控阵测控系统指标自动测试方法

说明书

本发明公开一种基于无人机平台的全空域相控阵测控系统指标自动测试方法，针对半球形共形全空域相控阵天线，确定波束覆盖范围后设计无人机遍历点，而后对全空域相控阵测控系统的接收品质因数(G/T值)、等效辐射全向功率(EIRP值)分别进行实施测试。该自动测试方法的优点在于：不需要复杂的基础设施，适用于外场测试需求，降低了测试成本；实现了全空域相控阵测控系统指标的自动化测试，相比传统方案简化了操作流程，降低了测试难度，提高了测试效率和测试精度；通过控制无人机的飞行轨迹，可以实现相控阵系统指标的自动测试，最后将测试结果按照波束指向角度进行存储，为之后的试验任务做好准备。

技术领域

本发明属于飞行器试验靶场测控领域，具体涉及一种基于无人机平台的全空域相控阵测控系统指标自动测试方法。

背景技术

飞行器试验靶场测控系统是靶场飞行试验的重要分系统，遥测遥控系统外场测试属于飞行器试验靶场测控系统中的关键节点。根据测试需求和传统测试方案，对全空域相控阵系统的品质因数(G/T值)和等效全向辐射功率(EIRP值)进行测试时，通常采取对塔测试模式，即架设标校塔对被测系统进行测试(如图1、图2所示)。

在外场试验条件下进行系统品质因数(G/T值)和等效全向辐射功率(EIRP值)测试时，存在两方面问题：一是任务外场一般无标校塔和其他高层建筑物，不具备对塔标校条件；二是选用的测量仪器均需要人工操作，流程复杂，无法满足自动化测试要求。

发明内容

进行全空域相控阵测控系统外场测试时，为降低对测试设施的要求，使其适用于外场测试环境，提高测试全面性和自动化水平，本发明提出了一种基于无人机平台的全空域相控阵测控系统指标(即等效全向辐射功率(EIRP值)、接收品质因数(G/T值))自动测试方法。

本发明的测试方案主要包含接收品质因数(G/T值)(如图3所示)和等效全向辐射功率(EIRP值)(如图4所示)的测试。主要分为以下三个步骤：

(一)确定测试条件

主要包括场区条件、设备参试条件、测试中的限制条件等内容。

(二)设计飞行轨迹

1.确定波束覆盖范围

首先，要根据全空域相控阵天线的具体形状来确定波束覆盖范围，这里以半球形共形相控阵天线为例。从半球形共形相控阵天线的法向切面看去，相控阵天线通过波束赋形覆盖的子空域在相控阵天线表面的投影近似为一个圆形，其覆盖范围在方位/俯仰角上不超过ψ°，超过这个区域后，两侧的天线单元对天线波束增益的贡献度很小，如图5-1所示。

2.设计无人机遍历点

由于相控阵天线的波束增益对俯仰角较为敏感，在低仰角范围内天线波束投影形成圆的半径比高仰角范围内天线波束投影形成圆的半径要小，故覆盖的圆形更密。因此在设计无人机的飞行航迹时，在保证每个子空域都遍历的同时，还要考虑低仰角和高仰角对遍历点的影响，即分开设计低仰角和高仰角遍历点的方位和俯仰角。

由于一个有效的波束形成区域在相控阵表面的投影近似为一个圆形，为了保证相控阵天线对全空域的覆盖，选择多个圆外切于相控阵天线的表面进行覆盖，以达到近似等效的结果。圆的具体覆盖方法如图5-2所示。