[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

说明书

本发明公开了一种基于无人机平台的测控天线大盘不水平度测量方法，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。本发明的测量方法具有测量设备简单，测量手法简单易行，测量速度快的优点。

技术领域

本发明专利属于航天测量与控制技术领域，涉及一种基于无人机平台的测控天线大盘不水平度测量方法。

背景技术

地面测控设备天线大盘不水平的水平程度如何，对其为探测目标进行准确定向有直接影响。如果天线大盘达到理想水平程度，则天线大盘的法线方向与大地水平面的铅垂线方向完全重合，但实际上两者之间都有一个夹角。一般用该夹角来反映天线大盘的水平程度之优劣，并称之为大盘不水平度。大盘不水平的定义：方位轴的指向与水平地面垂直方向的夹角。方位轴垂直于水平面的程度，用方位轴与当地水平面法线的夹角(锐角)表示。相关的技术规范对天线座水平度数值的要求十分严格，不能大于60″，表明地面测控设备天线的指向误差值对大盘不水平度数值应该是极为敏感的。

通常地面测控设备天线仰角读数在45°以下，大盘不水平引起的方向定位误差不会大于大盘不水平度自身的数值；当仰角读数大于45°后，大盘不水平引起的方向定位误差将迅速增大。尤其在接近天顶的空间区域，大盘不水平引起的方向定位误差可达大盘不水平度数值本身的百倍以上。

传统大盘不水平度测量方法是：在天线座大盘平台上放置合象水平仪，固定天线仰角，转动天线方位角，每隔15°分别记录一次方位轴角编码器和合象水平仪的数据，直至天线旋转一周；整理数据，从中找出大盘水平最大倾斜方位和最大倾斜量，为提高标定精度，用最小二乘法对测量数据拟合求出最大倾斜方位和最大倾斜量。

现有的大盘不水平度测量方法复杂、完成一次测量时间过长。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无人机平台的测控天线大盘不水平度测量方法，解决现有技术中存在的测量方法复杂的问题。

本发明一种基于无人机平台的测控天线大盘不水平度测量方法所采用的技术方案，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。

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；