天线引导方法和天线引导装置与流程

本发明涉及一种天线引导方法和天线引导装置，更具体地，涉及一种属于试飞试验的数据传输与处理的基于图像来实现天线相对于试验机的跟踪和引导的天线引导方法和天线引导装置。

背景技术：

1、目前，在外外场试飞试验的过程中，需要将天线对准试验机来捕获遥测信号。以往，实现天线相对于试验机的跟踪和引导的方式主要包括三种，分别是自动跟踪、手动跟踪和数字引导跟踪。

2、自动跟踪是指天线接收下行链路回传的信号，通过测角算法计算出试验机偏离天线指向的方位角误差和俯仰角误差，伺服系统根据该误差不断调整天线的指向，当跟踪误差小于半功率波束宽度时就能实现自动跟踪。手动跟踪是指测控人员通过观察天线接收信号的强度或者由测控人员手动输入天线的指向角度来调整天线的指向以使接收信号的强度达到最强。数字引导跟踪就是指天线控制单元控制天线沿着外界引导设备提供的各时刻天线指向的指令位置数字信息进行运动，在相应的时刻使天线指向规定的位置，从而实现对试验机的跟踪控制。

3、但是，在实际的试飞试验过程中，在需要对试验机在航行过程中的具体位置进行确定时，由于多径效应和多普勒效应的影响，经常使得测量的结果产生一定的误差。

4、上述多径效应(mu lt ipath effect)是指电磁波经不同路径传播后，各分量场到达接收端时间不同，按各自相位相互叠加而造成干扰，使得原来的信号失真、或者产生错误。

5、上述多普勒效应(dopp l er effect)是指在波源与观察者存在相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同，从而导致观测结果产生偏差的现象。

6、因此，在飞机在地面上高速滑行的过程中，由于地面设备、其他飞机、建筑的干扰以及多径效应和多普勒效应的影响，gps数字引导跟踪方式和自动跟踪方式容易产生跳变，使得天线指向错误位置，从而导致遥测数据信号丢失，天线无法获取正确的指向参数，从而无法保证位帧同步，无法获取试验机当前的准确航行参数。

7、另外，对于手动跟踪的控制方式，在试验机在地面上滑行的过程中，通过人工来手动估计试验机与天线的角度关系，随后在天线控制软件中输入指向角度。但是由于试验机在地面上滑行的速度较高，由人工输入指向角度的频率过低，使得天线难以时刻保持对准试验机，从而产生数据信号在试飞试验的过程中变得不稳定，无法锁定图像链路的关键帧，进而导致视频花屏等现象的产生。

8、因此，如何提供一种能够提高将天线相对于试验机跟踪和引导的精度的天线引导方法和天线引导装置便成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本公开是为解决上述技术问题而作出的，其目的在于提供一种基于图像来实现天线对准试验机的天线引导方法和天线引导装置，能够提高相对于试验机随动的天线的精度，从而准确地获得试验机的当前航行参数。

2、为了实现本公开的目的，提供一种天线引导方法，上述天线引导方法包括：

3、步骤一：试验机进近，使上述试验机按照预定的试验线路航行；

4、步骤二：观察天控摄像机的图像，对拍摄上述试验机的上述天控摄像机的图像进行观察；

5、步骤三：判断上述图像是否清晰，对出现在上述天控摄像机内的上述试验机的上述图像是否清晰进行判断；

6、步骤四：切换控制方式，在判断为上述图像清晰的情况下，将引导上述试验机的控制方式切换为基于上述图像的控制方式；

7、步骤五：实施基于上述图像的跟踪引导控制方式，获取上述图像中的上述试验机的中心点位置，并且计算得出上述试验机的中心点位置与上述图像的中心位置之间的差值，根据该差值来引导上述天线对准上述试验机。

8、根据如上所述构成，通过基于图像的跟踪引导控制方式，根据试验机当前的中心点位置与图像的中心点位置的差值来校正天线的指向角度，从而控制天线对准试验机。

9、优选的是，上述天线引导方法还包括：步骤六：保持上述天线对准上述试验机，在通过上述差值来引导上述天线对准上述试验机之后，重复上述步骤五的操作，以便保持上述天线始终对准上述试验机。

10、根据如上所述构成，通过重复步骤五的天线指向的校正过程，能够使天线始终对准试验机，从而高精度地获取试验机的当前航行参数信息。

11、优选的是，在上述步骤五中，首先，识别上述图像中的上述试验机的中心点位置；接着，对得到的上述试验机的中心点位置信息进行反解，并且得到上述试验机的中心点坐标，并且根据上述试验机的中心点坐标和上述图像的中心点坐标来计算得出天线指向的控制量；最后，根据上述控制量来控制上述天线对准上述试验机。

12、根据如上所述构成，通过对图像的中心点位置信息进行反解，能够准确地得出试验机的当前坐标信息，并且通过由该坐标信息和图像的中心点信息得出的控制量来控制天线，能够准确地引导天线对准试验机。

13、优选的是，在识别上述中心点位置的过程中，采用模板匹配和卷积神经网络识别的操作方式。

14、根据如上所述构成，通过采用两种不同的操作方式来识别试验机的中心点位置，能够提高识别出的中心点位置信息的精度，从而更准确地引导天线对准试验机。

15、优选的是，上述步骤三的判断过程和上述步骤四的切换过程通过操作人员进行手工操作或者通过存储在计算机中的应用程序进行自动操作。

16、优选的是，上述天控摄像机通常设置于上述天线的中心位置。

17、根据如上所述构成，通过将天控摄像机通常设置于天线的中心位置，使得图像中心点的位置就是天线的中心点的位置，能够简化操作过程和计算过程，从而提高操作精度。

18、本公开还提供一种天线引导装置，上述天线引导装置包括：判断单元，上述判断单元对试验机是否清晰地出现在天控摄像机的图像之中进行判断；切换单元，上述切换单元在上述判断单元判断为试验机清晰地出现在上述图像中之后，将天线的控制方式切换为基于上述图像的跟踪引导控制方式；识别单元，上述识别单元对上述图像中的上述试验机的中心点位置进行识别；计算单元，上述计算单元计算得出上述试验机的中心点位置与上述图像的中心位置之间的差值，根据该差值来计算得出操作天线所需的控制量；以及控制单元，上述控制单元根据上述控制量来引导上述天线对准上述试验机。

19、根据如上所述构成，通过基于图像的天线引导装置，能够提高天线相对于试验机的引导和跟踪的精度。

20、优选的是，上述天线引导装置还包括：保持单元，上述保持单元在上述控制单元的一次控制操作完成之后，重复上述识别单元、上述计算单元和上述控制单元的操作过程，以使上述天线始终对准上述试验机。

21、根据如上所述构成，通过保持单元来重复天线的校正过程，能够使天线始终对准试验机。

22、优选的是，上述保持单元采用负反馈的控制方式来重复上述识别单元、上述计算单元和上述控制单元的操作过程。

23、根据如上所述构成，通过负反馈的控制方式，能够提高天线校正的精度。

24、优选的是，上述识别单元采用模板匹配和卷积神经网络识别的操作方式来识别上述试验机的中心点位置。