[发明专利]一种基于无人机平台的测控天线大盘不水平度测量方法

权利要求书

1.一种基于无人机平台的测控天线大盘不水平度测量方法，其特征在于，采用无人机挂载测控设备信标及无人机RTK模块，被测量天线绕方位轴旋转一周，计算得到被测量天线实际电轴指向所形成的平面与当地大地水平面之间的夹角，即为天线大盘不水平度，所述的测量方法，具体包括如下步骤：

步骤1、首先以地面测控设备天线机械旋转中心为原点，按待测方位角和俯仰角、以及天线近场和仰角高度的距离限制，计算无人机水平往返、垂直递增递减飞行的位置，方位向按X°间隔设置个待测方位角A_Wi，俯仰向按Y°间隔从5°到45°设置个待测俯仰角E_Wj,

步骤2、利用无人机挂载测控设备信标和RTK模块，飞至天线方位向0°、俯仰向5°、距离R₀的位置，并在此位置做水平往返、垂直递增递减飞行，水平、垂直方向的飞行距离为Mm，应答机、雷达载荷记录接收地面测控设备信号的包络大小，同时GNSS-RTK将数据发送至地面载车的显控与数据处理分系统；

步骤3、设置俯仰向为5°，地面测控设备天线方位向以X°为步进距离，从0°开始持续步进，重复上述步骤2的测量过程，直至天线方位向步进至(360-X)°；

步骤4、地面测控设备天线俯仰向以Y°为步长，从5°开始持续步进，每步进一次均重复步骤2和步骤3的测量过程，直至天线俯仰向45°；

步骤5、根据GNSS-RTK数据计算无人机每个位置到天线旋转中心距离，以R₀的3σ置信区间剔除距离误差较大信号的包络值，按照RTK精度的3倍选取合适的信号包络阈值，在剩余的数据中剔除小于阈值的数据；

步骤6、列出俯仰向为5°时，所有方位向数据的位置数据：

θ5表示俯仰5°，表示按X°间隔设置的个方位具体角度值，从0°开始；

经过天线旋转中心为原点的实际大盘圆平面公式为：

式中，x₀、y0、z₀为天线旋转中心坐标，R₀为天线旋转中心到无人机的距离，A_θ5、B_θ5、C_θ5、D_θ5为俯仰角5°时圆平面系数；

大地水平面在以天线旋转中心为原点的坐标系下的表达式为：

A_T(x-x₀)+B_T(y-y₀)+C_T(z-z₀)＝0，

大地水平面与俯仰向5°时实际大盘圆平面之间的夹角为：

θ_θ5＝arccos(A_θ5A_T+B_θ5B_T+C_θ5C_T+D_θ5D_T)，

式中D_T＝-A_Tx₀-B_Ty₀-C_Tz₀，A_T、B_T、C_T、D_T为大地水平面系数，即等效获得俯仰向5°时方位轴的指向与水平地面垂直方向的夹角；

依次类推计算得到天线俯仰向5°到45°时实际大盘圆平面与大地水平面之间的夹角θ_θ5、θ_θ5+Y…θ_θ45；

步骤7、将步骤6计算得到的实际大盘圆平面与大地水平面之间的夹角取均值即为大盘不水平度的角度值。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述的步骤1中，X°的取值范围在0°到360°之间；所述的步骤1中，Y°的取值范围在0°到40°之间。

3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述的步骤7中，数据处理的具体公式为：θ_θ5+jY＝arccos(A_θ5+jYA_T+B_θ5+jYB_T+C_θ5+jYC_T+D_θ5+jYD_T)。