[发明专利]一种利用无人机和差分GNSS定位的天线测试方法

说明书

本发明涉及一种利用无人机和差分GNSS定位的天线测试方法，将信号源和发射天线搭载在小型多旋翼无人机上作为发射源，考虑发射天线方向图受无人机机体的影响。无人机根据设定轨迹飞行，飞行过程中被测天线接收发射信号，通过频谱仪按照一定的时间间隔采集被测天线接收信号的功率，利用接收信号的功率获取被测天线的增益方向图。为了让无人机精确地按设定的轨迹飞行，利用实时差分GNSS定位作为导航信息，通过几何控制方法精确控制无人机的飞行轨迹，从而提高被测天线的测量精度。

技术领域

本发明涉及一种利用差分GNSS定位精确控制无人机飞行轨迹进行天线测试的方法，属于天线测量领域。

背景技术

专利“一种基于无人机的天线远场测量方法，CN109061322A，中国”提供了一种基于无人机的天线远场测量方法。该方法采用携带发射装置的无人机，按照规划路径路线在远场区域飞行，信号发射装置实时向待测天线发送信号强度信息，无人机记录该时刻的位置信息，将待测天线接收的信号强度信息与该信号强度信息对应的位置信息进行匹配，从而获得待测天线相对空间位置的远场信息。该专利所述方法主要采用无人机自带的GPS系统进行定位，飞行轨迹的位置误差可能达到米级，严重影响待测天线接收信号的测试精度。

发明内容

要解决的技术问题

为了克服目前由于无人机定位不准确造成的测量精度问题，本发明提供了一种利用小型多旋翼无人机和差分GNSS定位控制的天线测量方法。

技术方案

一种利用无人机和差分GNSS定位的天线测试方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将信号源和发射天线装载到无人机上

利用射频模块发射点频连续波信号，使用功放对信号进行放大，再通过全向天线发射出来；所述的射频模块和功放由无人机上的电源供电，持续不断的发射信号；

步骤2：获取实时差分GNSS定位信息

实时差分GNSS定位由基站端和机载端构成，基站端将自身的载波观测量和坐标信编码成RTCM协议格式并通过通信链路发送到机载端，机载端实时接收来自基站端的观测量，同时结合自身接收到的卫星载波相位信息，实时得到相位差分观测值，利用相位差分观测值对无人机进行厘米级定位；

步骤3：利用差分GNSS定位精确控制无人机飞行轨迹

根据测试轨迹的参数化描述可以得到在地面坐标系下测试轨迹每一点的参考位置、参考速度和参考加速度；

其中，R为半圆半径，θ为半圆轨迹上某一点相对于起点的旋转角速度，y_ref,为水平方向上的参考位置指令、参考速度指令和参考加速度指令，H_ref,为垂直方向上的参考高度指令、参考垂直速度指令和参考加速度指令；

将上述本地坐标系下水平方向上和垂直方向上的参考位置指令、参考速度指令和参考加速度指令转换为地面坐标系下的参考位置x_ref、参考速度v_ref和参考加速度a_ref；将参考位置x_ref、参考速度v_ref和参考加速度a_ref、参考航向为ψ_d作为轨迹跟踪控制器的输入信号，轨迹跟踪控制器输出为三轴加速度指令，由此确定了所需要拉力矢量方向和大小，即四旋翼z轴方向和拉力F大小，这也就确定了机体轴z轴期望指令该矢量为单位矢量；由ψ_d可以确定期望的水平矢量方向

与和正交：

通过投影可求得：