[发明专利]一种基于飞行器的全空域相控阵天线校准系统及方法

权利要求书

1.一种基于飞行器的全空域相控阵天线校准系统，其特征在于：数字信号处理平台、计算机设备、光学仪器、被测相控阵天线、飞行器组以及所述飞行器组的遥控设备；所述飞行器组包括一个或者多个飞行器，每一个飞行器中均设置有校准天线和与校准天线连接的机载校准设备；所述数字信号处理平台分别与计算机设备、被测相控阵天线连接以及各个飞行器中的机载校准设备连接；所述计算机设备还分别与光学仪器和遥控设备连接；

所述计算机设备，用于向遥控设备发送飞行控制指令；同时生成信号控制指令和通道控制指令发送给数字信号处理平台，并控制光学仪器测量各校准天线和被测相控阵天线的空间位置信息，接收测量结果传输给数字信号处理平台；

所述遥控设备，在计算机设备的飞行控制指令下，控制飞行器组中的各个飞行器以被测相控阵天线为中心模拟理想电曲面进行转动飞行，调整各个飞行器上校准天线的空间位置；

所述机载校准设备，用于在计算机平台的控制命令下，配合校准天线进行信号发射和信号接收，并将接收到的信号发送给数字信号处理平台；

所述数字信号处理平台，用于根据计算机设备的信号控制指令，对被测相控阵天线的各个天线阵元的幅度、相位进行控制，对被测相控阵天线和各校准天线的信号收发进行控制，同时根据计算机设备的通道控制指令，对被测相控阵天线的信号收发通道进行控制；并接收来自各校准天线和被测相控阵天线的信息，完成校准天线和被测相控阵天线的幅相测量，结合校准天线的空间位置信息、被测相控阵天线的空间位置信息和幅相测量结果，对被测相控阵天线进行标校；

在对发射通道进行校准时，计算机设备将被测相控阵天线的天线阵元分为I组，设每组天线阵元的个数为k；

在计算机设备的飞行控制指令下，遥控设备控制k个飞行器以被测相控阵天线为中心模拟理想电曲面进行转动飞行，使k个飞行器飞行至第i组天线阵元处；

计算机设备控制光学仪器测量第p个飞行器上校准天线的空间坐标P_Calp(x_Calp,y_Calp,z_Calp)和第i组天线阵元中第q个天线阵元的空间坐标P_Antq(x_Antq,y_Antq,z_Antq)，其中p＝1,2,3……k，q＝1,2,3……k，光学仪器将测量结果传输给计算机设备；计算机设备将接收到的信息传输给数字信号处理平台；数字信号处理平台根据P_Calp、P_Antq和校准频率计算出由相对位置造成的第p个飞行器上校准天线和第q个天线阵元之间的幅度差A_{q_p}、相位差θ_{q_p}；

在计算机设备的信号控制指令和通道控制指令下，数字信号处理平台控制被测相控阵天线，打开第i组天线阵元的发射通道，将第i组中天线阵元幅度设置为A_{con_tiq}，相位设置为θ_{con_tiq}，并关闭其余组所有的天线阵元；

在计算机设备的信号控制指令下，数字信号处理平台控制被测相控阵天线发送信号，并设置发射信号的幅度为A_tiq相位为θ_tiq，同时向各个飞行器中的机载校准设备发送信号接收命令，各个飞行器中的机载校准设备配合对应的校准天线进行信号接收，并将接收到的信号发送给数字信号处理平台；数字信号处理平台测量各机载设备接收到的来自被测相控阵天线第i组第q个天线阵元的信号幅度A_riq和信号相位θ_riq；

数字信号处理平台按照如下关系：

计算出发射链路校准需要补偿的差量：

其中，表示经过第q个天线阵元和第p个飞行器上校准天线的链路总的幅相传输系数；

在计算机设备的信号控制指令下，数字信号处理平台控制被测相控阵天线第i组上所有天线阵元发射通道的相位θ_{con_tiq}从-π变化至π，依次对第i组天线阵元的发射通道在不同的移相值下的相位误差进行标校，得到第i组天线阵元的发射通道校准参数对第i组天线阵元进行补偿校准。