CN110849358A - 一种阵列天线相位中心的测量装置、测量方法及安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阵列天线相位中心的测量装置、测量方法及安装方法。包括FBG传感***、高精度惯性器件、低精度惯性器件、相控阵列天线与DPCS导航计算机；所述FBG传感***包括均匀布置在两侧机翼蒙皮表面的FBG传感器阵列；所述高精度惯性器件布置于机舱内部；所述低精度惯性器件包括两个，对称布置于机翼两端处；所述相控阵列天线均匀对称布置在机翼两侧；所述DPCS导航计算机用于解算高精度惯性器件和低精度惯性器件的位姿信息。其能在动态环境下，实时高精度的获取阵列天线相位中心的位姿变化情况，成本低，可靠性高。

Description

一种阵列天线相位中心的测量装置、测量方法及安装方法
技术领域：
本发明涉及一种机载阵列天线相位中心的测量方法，具体涉及一种阵列天线相位中心的测量装置、测量方法及安装方法。
背景技术：
机载高分辨率对地观测***是利用运动成像载荷获取地球表面的高精度空间信息的一种综合性技术，这对重大自然灾害监测及预警，解决人类面临的环境恶化、灾害频发等一系列重大问题具有重要意义。
其中，机载阵列天线的相位中心的测量直接影响到对地观测***成像分辨率。然而，机载平台飞行时抖动剧烈；载荷天线会随着机翼的挠曲变形、颤振等产生随机抖动误差，从而各子天线间相对运动关系无法精准确定。为此，需要对分布式各天线的运动参数和各阵元天线间的相位中心进行精确测量，以提高对地观测***成像分辨率。
发明内容
本发明的目的是提供一种阵列天线相位中心的测量装置、测量方法及安装方法，其能在动态环境下，实时高精度的确定相控阵列天线的相位中心。
上述的目的通过以下技术方案实现：
一种阵列天线相位中心的测量装置，包括FBG传感***、高精度惯性器件、低精度惯性器件、相控阵列天线与DPCS导航计算机；所述FBG传感***包括均匀布置在两侧机翼蒙皮表面的FBG传感器阵列；所述高精度惯性器件布置于机舱内部；所述低精度惯性器件包括两个，对称布置于机翼两端处；所述相控阵列天线均匀对称布置在机翼两侧；所述DPCS导航计算机用于解算高精度惯性器件和低精度惯性器件的位姿信息。
所述的阵列天线相位中心的测量装置，所述FBG传感器阵列中相邻两条FBG传感器的间距根据iFEM法分析确定，上下蒙皮处所对应的FBG传感器阵列是连续接通的。
本发明的另一目的是提供一种上述阵列天线相位中心的测量装置的安装方法，包括如下步骤：
步骤一、确定机翼的类型，根据基于RZT理论的iFEM法划出FBG传感器阵列的走线；
步骤二、在机翼的上侧蒙皮和下侧蒙皮走线处采用无封装裸贴的形式粘贴FBG传感器阵列；
步骤三、将FBG传感器阵列端部接口与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪与计算机连接；
步骤四、在机翼两端的下侧蒙皮处，首先确定低精度惯性器件的安装位置，在低精度惯性器件和安装位置中间设置减振装置，通过数据串口线分别与电源以及DPCS导航计算机连接；
步骤五、将高精度惯性器件安装于机舱内部与机翼两端连线的中点的位置处，通过数据串口线分别与电源以及DPCS导航计算机连接；
步骤六、在机翼两端的下侧蒙皮处，确定相控阵列天线的安装位置，在相控阵列天线和安装位置中间设置减振装置，通过数据串口线分别与电源以及雷达控制组件连接；
步骤七、将DPCS导航计算机以及雷达控制组件与终端处理计算机连接，调试设备，验证是否连接正常，安装完成。
本发明的再一目的是提供一种用上述阵列天线相位中心的测量装置的进行阵列天线相位中心测量的方法，包括如下步骤：
步骤一、检验各个部件之间的数据线数据采集功能是否正常，检验在飞机上所选设备部件的总重量是否超重，完成飞行测试前的检测；
步骤二、试验飞机起飞前，利用RPS基准点测量***获取飞机机翼自然下垂时的杆臂值,用于确实初始时的参考坐标系；
步骤三、试验飞机起飞，飞行过程中，机翼抖动变形，FBG传感器阵列中的波长值发生变化，通过数学模型拟合得出机翼的动态变化曲线，为低精度惯性器件提供参考坐标系；
步骤四、低精度惯性器件和高精度惯性器件工作，通过DPCS导航计算机的解算，获取飞行状态下惯性器件的空间位置和姿态信息；
步骤五、结合拟合的机翼动态变化曲线和高、低精度惯性器件的位姿信息，获得各相控阵列天线在机翼各节点的真实动态变化情况，即获取相控阵列天线的相位中心。
有益效果：本发明的装置将FBG传感***和高、低惯性器件的功能组合，结合了二者的优点，将两者数据信息融合，通过计算机的处理，高精度测得在动态环境中的机载相控阵列天线的位姿信息，本发明也适合静态下机载相控阵列天线的位姿信息；
另外，该装置所选型号的FBG传感器阵列以及低精度惯性器件尺寸小、重量轻、成本低、布置个数少，对大尺寸机翼以及机身产生的影响可忽略不计，高精度惯性器件尺寸小、重量轻、布置个数少、精度高，通过FBG传感***、高低精度惯性器件组合的方式，测量相控阵列天线的相位中心，其测量精确。
附图说明
图1是高低精度惯性器件及阵列天线布局示意图；
图2是FBG传感器阵列布局示意图。
图中，1-高精度惯性器件，21、22为飞机两端的低精度惯性器件，31、32、33、34、35、36为各个相控阵列天线，41、42、43、44、45、46为各个FBG传感器阵列。
具体实施方式
如图1-2所示，一种阵列天线相位中心的测量装置，包括FBG传感***、高精度惯性器件、低精度惯性器件、相控阵列天线与DPCS导航计算机；所述FBG传感***包括均匀布置在两侧机翼蒙皮表面的FBG传感器阵列；所述高精度惯性器件布置于机舱内部；所述低精度惯性器件包括两个，对称布置于机翼两端处；所述相控阵列天线均匀对称布置在机翼两侧；所述DPCS导航计算机用于解算高精度惯性器件和低精度惯性器件的位姿信息。
所述FBG传感器阵列中相邻两条FBG传感器的间距根据iFEM法分析确定，上下蒙皮处所对应的FBG传感器阵列是连续接通的。
上述阵列天线相位中心的测量装置的安装方法，包括如下步骤：
步骤一、确定机翼的类型，根据基于RZT理论的iFEM法划出FBG传感器阵列的走线；
步骤二、在机翼的上侧蒙皮和下侧蒙皮走线处采用无封装裸贴的形式粘贴FBG传感器阵列；
步骤三、将FBG传感器阵列端部接口与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪与计算机连接；
步骤四、在机翼两端的下侧蒙皮处，首先确定低精度惯性器件的安装位置，在低精度惯性器件和安装位置中间设置减振装置，通过数据串口线分别与电源以及DPCS导航计算机连接；
步骤五、将高精度惯性器件安装于机舱内部与机翼两端连线的中点的位置处，通过数据串口线分别与电源以及DPCS导航计算机连接；
步骤六、在机翼两端的下侧蒙皮处，确定相控阵列天线的安装位置，在相控阵列天线和安装位置中间设置减振装置，通过数据串口线分别与电源以及雷达控制组件连接；
步骤七、将DPCS导航计算机以及雷达控制组件与终端处理计算机连接，调试设备，验证是否连接正常，安装完成。
本发明的再一目的是提供一种用上述阵列天线相位中心的测量装置的进行阵列天线相位中心测量的方法，包括如下步骤：
步骤一、检验各个部件之间的数据线数据采集功能是否正常，检验在飞机上所选设备部件的总重量是否超重，完成飞行测试前的检测；
步骤二、试验飞机起飞前，利用RPS基准点测量***获取飞机机翼自然下垂时的杆臂值,用于确实初始时的参考坐标系；
步骤三、试验飞机起飞，飞行过程中，机翼抖动变形，FBG传感器阵列中的波长值发生变化，通过数学模型拟合得出机翼的动态变化曲线，为低精度惯性器件提供参考坐标系；
步骤四、低精度惯性器件和高精度惯性器件工作，通过DPCS导航计算机的解算，获取飞行状态下惯性器件的空间位置和姿态信息；
步骤五、结合拟合的机翼动态变化曲线和高、低精度惯性器件的位姿信息，获得各相控阵列天线在机翼各节点的真实动态变化情况，即获取相控阵列天线的相位中心。

Claims (4)

1.一种阵列天线相位中心的测量装置，其特征在于，包括FBG传感***、高精度惯性器件、低精度惯性器件、相控阵列天线与DPCS导航计算机；所述FBG传感***包括均匀布置在两侧机翼蒙皮表面的FBG传感器阵列；所述高精度惯性器件布置于机舱内部；所述低精度惯性器件包括两个，对称布置于机翼两端处；所述相控阵列天线均匀对称布置在机翼两侧；所述DPCS导航计算机用于解算高精度惯性器件和低精度惯性器件的位姿信息。
2.根据权利要求1所述的阵列天线相位中心的测量装置，其特征在于，所述FBG传感器阵列中相邻两条FBG传感器的间距根据iFEM法分析确定，上下蒙皮处所对应的FBG传感器阵列是连续接通的。
3.一种权利要求1或2所述的阵列天线相位中心的测量装置的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、确定机翼的类型，根据基于RZT理论的iFEM法划出FBG传感器阵列的走线；
步骤二、在机翼的上侧蒙皮和下侧蒙皮走线处采用无封装裸贴的形式粘贴FBG传感器阵列；
步骤三、将FBG传感器阵列端部接口与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪与计算机连接；
步骤四、在机翼两端的下侧蒙皮处，首先确定低精度惯性器件的安装位置，在低精度惯性器件和安装位置中间设置减振装置，通过数据串口线分别与电源以及DPCS导航计算机连接；
步骤五、将高精度惯性器件安装于机舱内部与机翼两端连线的中点的位置处，通过数据串口线分别与电源以及DPCS导航计算机连接；
步骤六、在机翼两端的下侧蒙皮处，确定相控阵列天线的安装位置，在相控阵列天线和安装位置中间设置减振装置，通过数据串口线分别与电源以及雷达控制组件连接；
步骤七、将DPCS导航计算机以及雷达控制组件与终端处理计算机连接，调试设备，验证是否连接正常，安装完成。
4.一种用权利要求1或2所述阵列天线相位中心的测量装置的进行阵列天线相位中心测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、检验各个部件之间的数据线数据采集功能是否正常，检验在飞机上所选设备部件的总重量是否超重，完成飞行测试前的检测；
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步骤四、低精度惯性器件和高精度惯性器件工作，通过DPCS导航计算机的解算，获取飞行状态下惯性器件的空间位置和姿态信息；
步骤五、结合拟合的机翼动态变化曲线和高、低精度惯性器件的位姿信息，获得各相控阵列天线在机翼各节点的真实动态变化情况，即获取相控阵列天线的相位中心。
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