[发明专利]一种干涉仪温变误差的热真空标校系统及标校方法

权利要求书

1.一种干涉仪温变误差的热真空标校系统，其特征在于：包括信号源模块、待标定天线模块、辅助传输模块、干涉测角模块、数据采集处理模块，其中：

信号源模块：生成无线校准信号并发送至待标定天线模块；

其中，所述信号源模块包括信号源、发射天线；

信号源：生成无线校准信号并通过穿舱射频电缆传输至发射天线；

发射天线：接收信号源传输的无线校准信号并发送至待标定天线模块；

待标定天线模块：包括N个待标定天线，对信号源模块发送的无线校准信号进行多路分时接收，并将N个待标定天线接收无线校准信号后生成的N路电波信号合成为一路合成校准信号，并发送至干涉测角模块，其中，N为正整数；

其中，所述待标定天线模块还包括PIN开关；

PIN开关：将N个待标定天线生成的N路电波信号进行分时切换，同时合并为一路合成校准信号；所述待标定天线数量为5个，分别为测角天线1～5，所述测角天线3安装于发射天线正前方，测角天线2安装于测角天线3正下方，测角天线1安装于测角天线2正下方，测角天线4安装于测角天线3左侧，测角天线5安装于测角天线4左侧，测角天线1、2、3组成俯仰基线，测角天线3、4、5组成方位基线，两条基线整机构成L型直角接收阵面，发射天线与测角天线3连线与测角天线1、2、3组成的基线、测角天线3、4、5组成的基线角度均为45度；

辅助传输模块：为信号源模块发送的无线校准信号提供信号传输通道；

干涉测角模块：接收待标定天线模块发送的一路合成校准信号，并对该信号进行信号复现，提取复现后N路电波信号的相位差，并根据所得相位差数据计算无线校准信号入射方位角、俯仰角，将计算所得角度数据及相位差数据发送至数据采集处理模块；同时接收数据采集处理模块返送的温度校准数据，并根据该数据对不同温度条件下的相位差进行校准；

其中，干涉测角模块根据相位差计算信号入射的方位角和俯仰角的干涉测角公式如下：

D*sin(theta)/lambta＝dphase/(2*pi)；

式中，D为测角天线间距；计算俯仰角时，D为测角天线1和测角天线3的间距，计算方位角时，D为测角天线3和测角天线5的间距；

theta为入射角，计算俯仰角时，theta为入射信号和方位平面的夹角；计算方位角时，theta为入射信号在方位平面的投影和天线面板法线的夹角，其中，方位平面由天线面板法线和测角天线3、5的连线构成；

lambta为入射信号波长，dphase接收信号的相位差；

数据采集处理模块：接收干涉测角模块发送的相位差数据、角度数据，进行数据获取温度校准数据，并返送温度校准数据至干涉测角模块；

其中，所述数据采集处理模块根据相位差数据、角度数据计算待返送的温度校准数据步骤如下：

(1)计算常温T0状态下各路信号真空和常压状态的相位差校正量p_i(T0)，i＝1,2,3,4,5,6，计算公式如下：

p_i(T0)＝aa_i(T0)–bb_i(T0)

式中，aa_i(T0)为测得常温常压各路信号相位差，bb_i(T0)为测得常温真空各路信号相位差；

(2)以常温T0为基准，计算相位差温漂值q_i(T)，计算公式如下：

q_i(T)＝cc_i(T)+p_i(T0)

式中，cc_i(T)为测得真空下各路信号相位差的温变值；

(3)对各路相位差温漂值q_i(T)进行多项式拟合，获取温漂规律系数ai，bi和ci，计算公式如下：

q_i(△T)＝ai*△T^2+bi*△T+ci

其中△T＝T-T0，代表温度偏移值；

ai、bi、ci为第i路相位差温漂规律多项式拟合的系数；

(4)将步骤(1)、步骤(3)所有数据作为温度校准数据进行返送，通过数据采集处理模块返送至干涉测角模块；

所述干涉测角模块根据数据采集处理模块返送的温度校准数据进行相位差校准的步骤如下：

(1)对干涉测角模块实时提取的相位差进行常温零值校准，计算公式如下：

w_i＝dd_i–kk_i；

其中kk_i为在暗室中获取的各路相位差校正量；dd_i为干涉测角模块实时提取的相位差；w_i为去除常温常压零值后的各路相位差；

(2)计算相位差温漂校正量x_i(△T)，计算公式如下：

x_i(△T)＝ai*△T^2+bi*△T+ci-p_i(T0)

(3)进行相位差温漂校准量计算，计算公式如下：

y_i＝w_i–x_i(△T)

y_i为去除各项零值及误差之后的相位差；

(4)根据步骤(2)所得相位差温漂校准量及干涉测角公式，可解算得到包含方位角、俯仰角的入射角角度信息并进行相位差校准。

2.利用权利要求1所述的一种干涉仪温变误差的热真空标校系统，提出了一种干涉仪温变误差的热真空标校方法，其特征在于步骤如下：

(1)通过支撑工装对待标定天线模块中的待标定天线进行安装标定，使待标定天线保持机械零位，天线阵面朝向信号源模块的发射天线口面；

(2)对安装标定后的待标定天线及发射天线进行相对位置精测，通过数据采集处理模块向干涉测角模块返送温度校准数据，进行干涉测角模块初始化；

(3)在常温状态下，利用信号源模块生成无线校准信号，由发射天线发送至待标定天线模块的待标定天线阵；

(4)利用穿舱射频线缆接收无线校准信号，并将所有待标定天线生成的多路电波信号通过PIN开关进行分时接收合并为一路合成校准信号，再发送至干涉测角模块；

(5)利用干涉测角模块的单通道干涉测角装置进行待标定天线各路信号相位差的提取、解算出发射天线在待标定天线阵面法线的方位角、俯仰角，同时利用数据采集处理模块进行数据存储，根据相位差数据获取温度校准数据并返送至干涉测角模块进行相位差校正；

其中，待标定天线阵面法线的方位角、俯仰角的解算方法为：

D*sin(theta)/lambta＝dphase/(2*pi)

式中，D为测角天线间距；计算俯仰角时，D为测角天线1和测角天线3的间距，计算方位角时，D为测角天线3和测角天线5的间距；

theta为入射角，计算俯仰角时，theta为入射信号和方位平面的夹角；计算方位角时，theta为入射信号在方位平面的投影和天线面板法线的夹角，其中，方位平面由天线面板法线和测角天线3、5的连线构成；

lambta为入射信号波长，dphase接收信号的相位差；

根据相位差数据获取温度校准数据的计算公式为：

p_i(T0)＝aa_i(T0)–bb_i(T0)

q_i(T)＝cc_i(T)+p_i(T0)

q_i(△T)＝ai*△T^2+bi*△T+ci

式中，aa_i(T0)为测得常温常压各路信号相位差，bb_i(T0)为测得常温真空各路信号相位差，p_i(T0)为常温T0状态下各路信号真空和常压状态的相位差校正量，q_i(T)为相位差温漂值，T0为常温，cc_i(T)为测得真空下各路信号相位差的温变值，ai，bi和ci为温漂规律系数，△T＝T-T0，为温度偏移值。