[发明专利]一种射频相对姿态敏感器测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电导航定位器的测试装置的技术领域，特别是涉及一种射频相对姿态敏感器测试装置及其测试方法。

背景技术

射频相对姿态敏感器是基于空间交会和微波测距原理实现任意一对飞行器之间的位置和姿态参数测量，它由多个发射天线、接收天线、射频发射机和射频接收机以及基带处理单元组成。射频相对姿态测量敏感器用于飞行器自主相对姿态测量时，需要每个飞行器上安装一套自主相对姿态测量装置，每个飞行器上的装置由其多个发射机经过发天线向其他飞行器发射测距信号，每个飞行器的装置同时利用其接收天线和射频接收机收集其它飞行器发来的测距信号，并送给基带处理单元进行测距信号的处理。测距信号由伪随机码序列调制在射频载波上而形成，装置接收到测距信号后可以测量得到伪码序列的相位和载波信号的相位，为了实现高精度的测距必须使用载波信号相位作为测距信息来源，由于每个发射天线使用唯一的伪随机码序列，接收天线可以用伪随机码序列来识别来自不同发射天线的测距信号。每个飞行器上的装置利用其接收到的测距信号，可以解算得到其各个接收天线与其它飞行器各个发射天线之间的距离，利用这些距离信息，可以根据空间交会法原理，确定各收发天线之间的相对位置，利用收发天线的相对位置结合方向余弦公式可以推算出各个飞行器之间的相对姿态。这种射频相对姿态测量敏感器的测量距离在200米左右，远距离上通过GPS定位两个飞行器之间的绝对位置，近距离上通过这种射频相对姿态测量敏感器即可测出两个飞行器之间的相对姿态。

射频相对姿态测量敏感器中，是通过测量信号从发射到接收到的时间来测量两个天线之间的距离，但是信号从基带到射频之间的延迟和射频到天线之间的延迟是无法测出的，所以发射和接收天线之间的初始距离需要人为给定。敏感器可以测出天线移动的增量，天线移动后，通过人为给定的天线之间的初始距离，加上天线移动的增量，即可确定当前天线之间的距离。另外由于两个装置之间存在钟差，通过发射和接收信号测得的天线之间的距离是伪距，不是发射和接收天线之间的真实距离。而且射频相对姿态测量敏感器是用于测量飞行器之间的位置和姿态，需要将该敏感器的各个天线固定到飞行器上。所以将该敏感器安装在飞行器上进行初期的测试时，需要的人力和物力成本会非常高。

发明内容

本发明的目的是提供一种经济、快捷型的射频相对姿态敏感器测试装置，无需借助昂贵的光学仪器如激光跟踪仪、经纬仪，并且无需将敏感器安装在飞行器上，即可对射频相对姿态敏感器进行初期的测试，在很大程度上节约了成本。

本发明采用的技术方案为：一种射频相对姿态敏感器测试装置，包括两个平板、导轨和天线，其中一个平板位于平面ABCD上，另一个平板位于平面EFGH上，两个平板用来放置天线，与平面ABCD和平面EFGH相交的Y轴上放置导轨，位于平面ABCD上的平板固定在导轨的一端，位于平面EFGH上的平板能沿着导轨移动。

其中，该装置天线布局：将天线安装于两个平面上，天线的安装位置不可共线。

其中，通过平面上的特殊点确定两个坐标系之间的初始相对关系：以其中一个平面为本体坐标系，另一个平面为移动坐标系。

另外，本发明还提供一种射频相对姿态敏感器测试方法，包括如下步骤：

步骤1)将敏感器上的天线分别安装在两个平面上；

步骤2)通过几何关系计算两个平面之间的相对关系；

步骤3)计算发射和接收天线之间的初始距离；

步骤4)移动某一平面后，通过平面移动的增量计算天线移动的增量，验证敏感器测得的天线移动的增量是否正确；

步骤5)通过天线之间的测距量计算两个平面之间的相对姿态关系，并与步骤2)中的结果对比。

本发明的有益效果：

1.本发明装置能通过测量特殊点之间的距离来计算出两个坐标系之间的相对位置关系，然后通过测量天线在各自坐标系下的位置计算出发送和接收天线之间的初始距离。

2.本发明当移动其中一个平面后，只需通过平面移动的增量即可计算出该平面上的天线在另一平面所在坐标系下的坐标，从而计算出天线移动的增量，验证敏感器测得的天线移动的增量是否正确。

3.本发明根据天线之间的测距量带入公式(2)计算出两个飞行器之间的相对姿态参数，并与第1步得出的姿态参数对比，验证第3步由敏感器测得的姿态参数是否正确。

附图说明

图1为射频相对姿态敏感器系统配置图；

图2为基元旋转的三种情况，即绕x轴、绕y轴、绕z轴旋转；

图3为装置简易示图；