本申請公開了一種無人機跟蹤測角相位校零裝置及方法，具體涉及無人機測控領域，包括：無人機起飛前，監控器向伺服控制器發送伺服控制數據，并調整圖像采集器的焦距，伺服控制器控制伺服轉臺轉動調整定向天線的角度，使無人機位于圖像采集器的視野中心；地面終端根據兩個接收通道接收的遙測射頻信號確定兩個接收通道的初始的相位差、初始的偏轉角度；無人機起飛后，地面終端確定兩個接收通道的實時的相位差、實時的偏轉角度，并根據實時的偏轉角度與實時的偏轉角度確定定向天線的應偏轉角度，將定向天線的應偏轉角度發送給伺服控制器，伺服控制器控制定向天線對準無人機。能保證準確的相位校零。
【技術實現步驟摘要】
本申請涉及無人機測控領域，尤其涉及一種無人機跟蹤測角相位校零裝置及方法。
技術介紹
1、在無人機數據鏈測控系統中，地面測控站對無人機的常用跟蹤方式有自動跟蹤和gps/北斗引導兩種方式，而自動跟蹤方式中比相測角方案因其測量精度高，可靠性高而受到廣泛應用，在理想情況下，當地面測控站定向天線對準無人機時，地面數據終端機兩個接收通道接收到無人機機載全向天線發出的射頻信號的相位是一樣的，計算出無人機偏離地面定向天線法向的角度為零，但是在實際應用中，由于天線陣元的不對稱、射頻電纜長度的不一致性、電路板射頻信號布線長度的不一致性都會導致地面數據終端機兩個接收通道信號路徑不一樣長，始終存在一個相位差，從而計算出無人機偏離定向天線法向的角度不為零，影響無人機數據鏈的測控距離、誤碼率等性能指標。因此為使無人機數據鏈的性能指標更優，必須保證地面測控站定向天線對準無人機時，地面數據終端機兩個接收通道信號的相位差也一致。已有的解決方法有：調整天線振元位置，使天線振元具有良好的對稱性；通過調整兩個接收通道電纜的長度，消除電纜長度差引起的載波相差；調整電路板射頻信號的布局，消除射頻信號布局引起的相差；采用3個通道天線，將其中一個用于校準通道。采用前三種方式都需要花費大量的時間和人力物力，依然無法完全消除相位差，采用第4種方式，需要增加天線尺寸和陣元的數量，提高了成本。
技術實現思路
1、本申請的主要目的在于提供一種無人機跟蹤測角相位校零裝置及方法，旨在解決現有的相位校零方法無法完全消除相位差的問題。
>2、為實現上述目的，本申請提供一種無人機跟蹤測角相位校零裝置，包括：伺服轉臺；定向天線，固定在伺服轉臺上，定向天線用于接收遙測射頻信號；通過射頻電纜與地面終端連接；地面終端，連接定向天線，地面終端用于對定向天線接收的遙測射頻信號進行處理得到遙測數據；圖像采集器，設置在定向天線上，圖像采集器用于采集無人機的圖像；監控器，連接圖像采集器，用于調整圖像采集器的焦距，并顯示圖像采集器采集的無人機畫面，監控器還連接地面終端，用于根據遙測數據確定伺服控制數據；伺服控制器，連接伺服轉臺和監控器，用于根據伺服控制數據對伺服轉臺進行轉動。3、可選地，定向天線為雙通道天線。
4、可選地，地面終端包括：變頻采樣器，連接定向天線，變頻采樣器用于對定向天線接收的遙測射頻信號進行變頻和采樣；數據處理器連接變頻采樣器和監控器，數據處理器用于對變頻和采樣后的信號進行處理得到遙測數據，并將遙測數據發送至監控器；殼體，變頻采樣器和數據處理器位于殼體內。
5、可選地，殼體上設置有兩個射頻口，定向天線的兩個射頻通道接口分別對應通過射頻電纜連接兩個射頻口。
6、可選地，變頻采樣器為ad9361射頻芯片。
7、可選地，數據處理器為zynq7100芯片。
8、為實現上述目的，本申請還提供一種無人機跟蹤測角相位校零方法，采用上述的校零裝置，包括：無人機起飛前，監控器向伺服控制器發送伺服控制數據，并調整圖像采集器的焦距，伺服控制器控制伺服轉臺轉動調整定向天線的角度，使無人機位于圖像采集器的視野中心；地面終端根據兩個接收通道接收的遙測射頻信號確定兩個接收通道的初始的相位差，并根據初始的相位差確定定向天線的初始的偏轉角度；無人機起飛后，地面終端根據兩個接收通道接收的遙測射頻信號確定兩個接收通道的實時的相位差，根據實時的相位差確定定向天線的實時的偏轉角度，并根據實時的偏轉角度與實時的偏轉角度確定定向天線的應偏轉角度，將定向天線的應偏轉角度發送至監控器；監控器將定向天線的應偏轉角度發送給伺服控制器，伺服控制器控制伺服轉臺轉動，使定向天線對準無人機。
9、可選地，相位差的計算公式為：
10、
11、式中，qa、qb分別為兩個接收通道的信號的正交分量，ia、ib為分別為兩個接收通道的信號的同相分量。
12、可選地，偏轉角度的計算公式為：
13、
14、式中，λ為波長，d為兩個陣元之間的距離，為相位差。
15、可選地，應偏轉角度的計算公式為：
16、
17、式中，θ實為實時的偏轉角度，θ0為初始的偏轉角度。
18、與現有技術相比，本申請的有益效果如下：
19、本專利技術無人機跟蹤測角相位校零裝置，在無人機起飛前，通過伺服轉臺調整定向天線的角度，及圖像采集器的焦距，實現定向天線對準無人機，保證初始相位差的準確性，進而保證跟蹤過程中的相位校零；采用雙通道天線，通過伺服轉臺轉動調整定向天線的角度，使雙通道的相位差一致，實現無人機跟蹤測角相位校零，相比調整天線陣元的對稱性、調整電纜長度、電路板射頻信號布線等方式減少調整時間，增加校零的精準度。
20、本專利技術無人機跟蹤測角相位校零方法，在無人機起飛前，利用監控器和圖像采集器實現定向天線對準無人機，并計算定向天線的初始相位差，進一步保證準確的相位校零；在無人機起飛后，實時計算定向天線的相位差，以確定偏轉角度，并通過伺服轉臺調整定向天線的角度，實現對準，能節省校零時間，增加校零的精準度，且減少人力，并且無需增加天線的尺寸和通道數量。
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【技術保護點】
1.一種無人機跟蹤測角相位校零裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的無人機跟蹤測角相位校零裝置，其特征在于，所述定向天線為雙通道天線。
3.根據權利要求2所述的無人機跟蹤測角相位校零裝置，其特征在于，所述地面終端包括：
4.根據權利要求3所述的無人機跟蹤測角相位校零裝置，其特征在于，所述殼體上設置有兩個射頻口，所述定向天線的兩個陣元接口分別對應通過射頻電纜連接兩個射頻口。
5.根據權利要求3所述的無人機跟蹤測角相位校零裝置，其特征在于，所述變頻采樣器為AD9361射頻芯片。
6.根據權利要求3所述的無人機跟蹤測角相位校零裝置，其特征在于，所述數據處理器為ZYNQ7100芯片。
7.一種無人機跟蹤測角相位校零方法，其特征在于，采用權利要求2-6任意一項所述的校零裝置，包括：
8.根據權利要求7所述的無人機跟蹤測角相位校零方法，其特征在于，相位差的計算公式為：
9.根據權利要求7所述的無人機跟蹤測角相位校零方法，其特征在于，偏轉角度的計算公式為：
10.根據權利要求7所述的無人機跟蹤測角相位校零方法，其特征在于，所述應偏轉角度的計算公式為：
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【技術特征摘要】
1.一種無人機跟蹤測角相位校零裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的無人機跟蹤測角相位校零裝置，其特征在于，所述定向天線為雙通道天線。
3.根據權利要求2所述的無人機跟蹤測角相位校零裝置，其特征在于，所述地面終端包括：
4.根據權利要求3所述的無人機跟蹤測角相位校零裝置，其特征在于，所述殼體上設置有兩個射頻口，所述定向天線的兩個陣元接口分別對應通過射頻電纜連接兩個射頻口。
5.根據權利要求3所述的無人機跟蹤測角相位校零裝置，其特征在于，所述變頻采樣器為ad9361射頻芯片...
【專利技術屬性】
技術研發人員：史俊鋒，魚婷，李冰豆，楊佳琦，
申請(專利權)人：西安愛生技術集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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