[发明专利]一种用于无人机的测角方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种载波相位测角方法，特别是利用列阵天线测角方法，属于无人机测控技术领域。

背景技术

无人机测控传统所用天线为抛物面天线或螺旋天线，抛物面天线其方向图的半功率角由下式确定：2θ_0.5≈70λ/D，测角精度约为半功率角的1/10，如当F＝1535MHz，波长λ＝0.195m，2θ_0.5≈70λ/D＝70×0.195/1.8＝7.58°，D为天线口径直径1.8m，跟踪精度为≈0.758°。采用螺旋天线，2θ_0.5≈52°/(L₀/λ如L₀单圈螺距长为0.2m，N为螺旋圈数取10圈，其方向图的半功率角为9.4°，跟踪精度为≈0.94°。采用抛物面天线或螺旋天线的测角精度一般大于0.5°，而且天线尺寸大，无法满足现有无人机测控的精度要求(小于0.2°)和天线小型化要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于无人机的测角精度达0.11°的测角方法。

本发明的技术解决方案是：一种用于无人机的测角方法，通过以下步骤实现：

第一步，将列阵天线安装在无人机上，

所述列阵天线采用平板结构，由四个子阵组成，其中第一、第二和第四子阵为接收子阵，第三子阵为接收发射共用子阵，每个子阵包括六个天线单元，接收子阵的六个天线单元通过一个一分六功分器合成，接收发射共用子阵的六个天线单元通过两个一分六功分器合成，每个天线单元安装在单独的底板上，然后安装在整阵底板里；

所述接收子阵天线单元采用双层耦合微带天线形式，包括圆环铝片、敷铜介质板、介质柱、金属体、小盖板、电桥印制板组件、馈电缆、天线罩和小套筒，双层耦合微带天线的上层为圆环铝片，下层为敷铜介质板，圆环铝片通过介质柱和小套筒与敷铜介质板和金属体固定，安装在金属体正面，同时加盖天线罩，金属体背面为电桥盒体，盒体内部安装电桥印制板组件，电桥印制板组件与敷铜介质板通过馈电缆焊接连通，电桥盒体上方安装小盖板；

所述接收发射共用子阵天线单元采用三层耦合微带天线形式，包括第一层金属铝片、第二层金属铝片、敷铜介质板、介质柱、天线罩、小套筒、馈电缆、电桥印制板组件、小盖板和金属体，三层耦合微带天线的上两层为第一层金属铝片和第二层金属铝片，下层为敷铜介质板，第一层金属铝片和第二层金属铝片通过介质柱和小套筒与敷铜介质板和金属体固定，安装在金属体正面，同时加盖天线罩，金属体背面为电桥盒体，电桥盒体内部安装电桥印制板组件，电桥印制板组件与敷铜介质板通过馈电缆焊接连通，电桥盒体上方安装小盖板；

第二步，四个子阵测得各自的载波相位和

第三步，根据第二步得到的载波相位和得到第一、四子阵的载波相位差和第一、二子阵的载波相位差判断的值，若则进入第四步，若则调整列阵天线方向，转入第二步；

第四步，利用第三步得到的第一、四子阵的载波相位差和公式(1)得到θ₁，

其中，f为列阵天线的固有频率，c为光速，d₁₄为第一、四子阵的间距，θ₁＝2πN+θ，θ为无人机所需的入射角，N为整数；

第五步，根据公式组(2)确定N值，

其中d₁₂为第一、二子阵的间距；

第六步，根据公式θ₁＝2πN+θ得到无人机所需的入射角θ，发送给无人机。

所述第一步列阵天线中两个子阵的相位中心间距误差小于0.45mm。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明测角方法采用4子阵的列阵天线，采用解模糊方法来确定无人机所用的入射角，测角精度达0.11°；

(2)本发明采用的列阵天线采用平板设计，每个天线单元采用单独平板设计，最后安装在整体底板内，使整个天线结构小、重量轻，能使用于无人机；

(3)本发明天线单元的上层采用金属铝片代替传统的敷铜介质板，减少了天线的结构尺寸；

(4)本发明接收发射共用子阵天线单元采用三层耦合微带天线形式，增加了一层耦合贴片，增加了带宽；

(5)本发明接收子阵天线单元的上层金属铝片采用圆环结构，进一步减少整个天线的重量。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为本发明载波相位测角原理图；

图3为本发明采用的接收子阵天线单元的结构示意图；

图4为本发明采用的接收发射共用子阵天线单元的结构示意图；