本申请公开了一种无人机跟踪测角相位校零装置及方法，具体涉及无人机测控领域，包括：无人机起飞前，监控器向伺服控制器发送伺服控制数据，并调整图像采集器的焦距，伺服控制器控制伺服转台转动调整定向天线的角度，使无人机位于图像采集器的视野中心；地面终端根据两个接收通道接收的遥测射频信号确定两个接收通道的初始的相位差、初始的偏转角度；无人机起飞后，地面终端确定两个接收通道的实时的相位差、实时的偏转角度，并根据实时的偏转角度与实时的偏转角度确定定向天线的应偏转角度，将定向天线的应偏转角度发送给伺服控制器，伺服控制器控制定向天线对准无人机。能保证准确的相位校零。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及无人机测控领域，尤其涉及一种无人机跟踪测角相位校零装置及方法。
技术介绍
1、在无人机数据链测控系统中，地面测控站对无人机的常用跟踪方式有自动跟踪和gps/北斗引导两种方式，而自动跟踪方式中比相测角方案因其测量精度高，可靠性高而受到广泛应用，在理想情况下，当地面测控站定向天线对准无人机时，地面数据终端机两个接收通道接收到无人机机载全向天线发出的射频信号的相位是一样的，计算出无人机偏离地面定向天线法向的角度为零，但是在实际应用中，由于天线阵元的不对称、射频电缆长度的不一致性、电路板射频信号布线长度的不一致性都会导致地面数据终端机两个接收通道信号路径不一样长，始终存在一个相位差，从而计算出无人机偏离定向天线法向的角度不为零，影响无人机数据链的测控距离、误码率等性能指标。因此为使无人机数据链的性能指标更优，必须保证地面测控站定向天线对准无人机时，地面数据终端机两个接收通道信号的相位差也一致。已有的解决方法有：调整天线振元位置，使天线振元具有良好的对称性；通过调整两个接收通道电缆的长度，消除电缆长度差引起的载波相差；调整电路板射频信号的布局，消除射频信号布局引起的相差；采用3个通道天线，将其中一个用于校准通道。采用前三种方式都需要花费大量的时间和人力物力，依然无法完全消除相位差，采用第4种方式，需要增加天线尺寸和阵元的数量，提高了成本。
技术实现思路
1、本申请的主要目的在于提供一种无人机跟踪测角相位校零装置及方法，旨在解决现有的相位校零方法无法完全消除相位差的问题。
>2、为实现上述目的，本申请提供一种无人机跟踪测角相位校零装置，包括：伺服转台；定向天线，固定在伺服转台上，定向天线用于接收遥测射频信号；通过射频电缆与地面终端连接；地面终端，连接定向天线，地面终端用于对定向天线接收的遥测射频信号进行处理得到遥测数据；图像采集器，设置在定向天线上，图像采集器用于采集无人机的图像；监控器，连接图像采集器，用于调整图像采集器的焦距，并显示图像采集器采集的无人机画面，监控器还连接地面终端，用于根据遥测数据确定伺服控制数据；伺服控制器，连接伺服转台和监控器，用于根据伺服控制数据对伺服转台进行转动。3、可选地，定向天线为双通道天线。
4、可选地，地面终端包括：变频采样器，连接定向天线，变频采样器用于对定向天线接收的遥测射频信号进行变频和采样；数据处理器连接变频采样器和监控器，数据处理器用于对变频和采样后的信号进行处理得到遥测数据，并将遥测数据发送至监控器；壳体，变频采样器和数据处理器位于壳体内。
5、可选地，壳体上设置有两个射频口，定向天线的两个射频通道接口分别对应通过射频电缆连接两个射频口。
6、可选地，变频采样器为ad9361射频芯片。
7、可选地，数据处理器为zynq7100芯片。
8、为实现上述目的，本申请还提供一种无人机跟踪测角相位校零方法，采用上述的校零装置，包括：无人机起飞前，监控器向伺服控制器发送伺服控制数据，并调整图像采集器的焦距，伺服控制器控制伺服转台转动调整定向天线的角度，使无人机位于图像采集器的视野中心；地面终端根据两个接收通道接收的遥测射频信号确定两个接收通道的初始的相位差，并根据初始的相位差确定定向天线的初始的偏转角度；无人机起飞后，地面终端根据两个接收通道接收的遥测射频信号确定两个接收通道的实时的相位差，根据实时的相位差确定定向天线的实时的偏转角度，并根据实时的偏转角度与实时的偏转角度确定定向天线的应偏转角度，将定向天线的应偏转角度发送至监控器；监控器将定向天线的应偏转角度发送给伺服控制器，伺服控制器控制伺服转台转动，使定向天线对准无人机。
9、可选地，相位差的计算公式为：
10、
11、式中，qa、qb分别为两个接收通道的信号的正交分量，ia、ib为分别为两个接收通道的信号的同相分量。
12、可选地，偏转角度的计算公式为：
13、
14、式中，λ为波长，d为两个阵元之间的距离，为相位差。
15、可选地，应偏转角度的计算公式为：
16、
17、式中，θ实为实时的偏转角度，θ0为初始的偏转角度。
18、与现有技术相比，本申请的有益效果如下：
19、本专利技术无人机跟踪测角相位校零装置，在无人机起飞前，通过伺服转台调整定向天线的角度，及图像采集器的焦距，实现定向天线对准无人机，保证初始相位差的准确性，进而保证跟踪过程中的相位校零；采用双通道天线，通过伺服转台转动调整定向天线的角度，使双通道的相位差一致，实现无人机跟踪测角相位校零，相比调整天线阵元的对称性、调整电缆长度、电路板射频信号布线等方式减少调整时间，增加校零的精准度。
20、本专利技术无人机跟踪测角相位校零方法，在无人机起飞前，利用监控器和图像采集器实现定向天线对准无人机，并计算定向天线的初始相位差，进一步保证准确的相位校零；在无人机起飞后，实时计算定向天线的相位差，以确定偏转角度，并通过伺服转台调整定向天线的角度，实现对准，能节省校零时间，增加校零的精准度，且减少人力，并且无需增加天线的尺寸和通道数量。
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【技术保护点】
1.一种无人机跟踪测角相位校零装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无人机跟踪测角相位校零装置，其特征在于，所述定向天线为双通道天线。
3.根据权利要求2所述的无人机跟踪测角相位校零装置，其特征在于，所述地面终端包括：
4.根据权利要求3所述的无人机跟踪测角相位校零装置，其特征在于，所述壳体上设置有两个射频口，所述定向天线的两个阵元接口分别对应通过射频电缆连接两个射频口。
5.根据权利要求3所述的无人机跟踪测角相位校零装置，其特征在于，所述变频采样器为AD9361射频芯片。
6.根据权利要求3所述的无人机跟踪测角相位校零装置，其特征在于，所述数据处理器为ZYNQ7100芯片。
7.一种无人机跟踪测角相位校零方法，其特征在于，采用权利要求2-6任意一项所述的校零装置，包括：
8.根据权利要求7所述的无人机跟踪测角相位校零方法，其特征在于，相位差的计算公式为：
9.根据权利要求7所述的无人机跟踪测角相位校零方法，其特征在于，偏转角度的计算公式为：
10.根据权利要求7所述的无人机跟踪测角相位校零方法，其特征在于，所述应偏转角度的计算公式为：
...
【技术特征摘要】
1.一种无人机跟踪测角相位校零装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无人机跟踪测角相位校零装置，其特征在于，所述定向天线为双通道天线。
3.根据权利要求2所述的无人机跟踪测角相位校零装置，其特征在于，所述地面终端包括：
4.根据权利要求3所述的无人机跟踪测角相位校零装置，其特征在于，所述壳体上设置有两个射频口，所述定向天线的两个阵元接口分别对应通过射频电缆连接两个射频口。
5.根据权利要求3所述的无人机跟踪测角相位校零装置，其特征在于，所述变频采样器为ad9361射频芯片...
【专利技术属性】
技术研发人员：史俊锋，鱼婷，李冰豆，杨佳琦，
申请(专利权)人：西安爱生技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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