带指向测量基准的角反射器与专用指向测量设备的制作方法

本发明涉及遥感器定标技术领域，尤其涉及一种带指向测量基准的角反射器与专用指向测量设备，可以用于SAR高精度辐射定标、极化定标及进行SAR辐射、极化质量评定的地面试验设备及设备精细布设调整，也可以用于SAR几何和干涉定标与质量评定试验。

背景技术：

SAR定标依靠地面已知目标作为标准参考源来测量SAR系统天线方向图、总传递函数(定标常数)、极化定标及干涉定标参数，在SAR系统和图像的质量评定中，也需要地面已知目标作为标准参考源，以便进行辐射、几何、极化及干涉精度的分析和评定。常用的标准参考目标有点目标和分布目标。因此SAR定标和质量评定的方法分为基于点目标的方法和基于分布目标的方法。对应辐射定标和质量评定，基于分布目标的方法可以获得较高的精度，但由于要获得大面积已知散射特性的均匀分布目标极为困难，且分布目标散射特性稳定性差等因素，基于点目标的方法仍然是主要的方法。而对于SAR的几何、极化和干涉等定标和质量评定，由于点目标的可控性，基于点目标的方法更是不可替代。

对于SAR图像的标准点目标模拟，通常有有源定标器、角反射器两种方法。其中有源定标器可以提供大RCS(雷达截面积值)的参考点目标，而且同时能够作为接收机接收SAR发射脉冲，具有很重要的用途，但是由于其造价高昂，使用操作复杂，研制出来后适应波段和带宽固定，还需要定期进行标校以保证精度，使其使用数量和应用范围受到很大的限制，很难满足大量的、频繁的定标和质量评定试验的需求。

作为SAR图像标准参考点目标的角反射器，具有RCS(雷达截面积值)大、性能稳定、不受波段限制、加工简单、成本低廉等优点，在地面定标和质量评定试验中，得到大量和广泛的使用。但是由于外场试验时，角反射器数量比较多(一般达到10台以上，甚至到30多台)，方位俯仰指向调整的工作量大；再由于目前角反射器自身的特点，在野外的恶劣环境中，指向调节精度不高，影响定标精度和效果，使试验的成功率受到一定影响，更加重试验的工作量，很难适应大量地面试验的应用需求。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提出一种带指向测量基准的角反射器和专用指向测量设备。

(二)技术方案

本发明提供了一种带指向测量基准的角反射器，包括：三个测量基准面，该三个测量基准面位于同一个空间平面内，而且该三个测量基准面所在平面与角反射器的参考面平行或者在同一空间平面，第一和第二测量基准面1-2、1-5分别位于参考面一侧边的两端，且分别开有第一定位孔1-3和第二定位孔1-6，两个定位孔的连线平行于该侧边，第三测量基准面1-4位于参考面上并与该侧边具有一定距离，且第三测量基准面的中心与该侧边中点的连线垂直于该侧边。

本发明还提供了一种带指向测量基准的角反射器的专用指向测量设备，包括：上述带指向测量基准的角反射器、连接杆2-1以及位于连接杆上的第一GNSS信号接收天线2-2、第二GNSS信号接收天线2-5、第一定位销2-3、第二定位销2-4和方位俯仰指向测量仪器2-6；第一GNSS信号接收天线2-2和第二GNSS接收天线2-5设置于连接杆两端，第一定位销2-3和第二定位销2-4位于第一GNSS信号接收天线和第二GNSS接收天线相位中心的连线上，方位俯仰指向测量仪2-6设置有定位面2-7，定位面2-7与第一、第二定位销2-3、2-4的底部在同一个空间平面上，用于确定角反射器专用指向测量设备的安装基准面；第一定位销和第二定位销的位置和尺寸与角反射器的两个定位孔匹配，定位面的位置与角反射器第三测量基准面对应，第一定位销2-3和第二定位销2-4安装在角反射器的第一、第二定位孔1-3、1-6里，定位面2-7放置在角反射器的第三测量基准面1-4上，实现专用指向测量设备与角反射器的对接。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明的一种带指向测量基准的角反射器和专用指向测量设备具有以下有益效果：

(1)角反射器仅在底面上加工三个测量基准面即可形成指向测量基准，结构简单，成本低廉；

(2)该角反射器专用指向测量设备与上述带指向测量基准的角反射器配套，提供绝对方位指向和绝对俯仰指向，角反射器指向测量精度高，此角反射器的方位、俯仰绝对指向测量精度一般能达到0.2度以内；

(3)角反射器专用指向测量设备野外环境适应性强，使用操作方便快捷，能够在野外试验中方便进行指向测量，节省指向调节时间，方便工作人员野外操作和试验准备；

(4)测量方式灵活，既可以把指向测量设备安装在角反射器上进行测量，直接显示结果，也可以根据角反射器需要设置的指向要求，把指向测量设备安装在角反射器上，边调整角发射器指向边观测指向结果值，直到显示结果达到调整目标。

(5)带指向测量基准的角反射器和专用指向测量设备适应未来SAR系统外场测试试验和应用试验的需要。

附图说明

图1为本发明实施例的底面为等腰直角三角形的角反射器底面示意图；

图2为本发明实施例的底面为矩形的角反射器底面示意图；

图3为本发明实施例的指向测量设备结构示意图。

【符号说明】

1-1底面；1-2第一测量基准面；1-3第一定位孔；1-4第三测量基准面；1-5第二测量基准面；1-6第二定位孔；

2-1连接杆；2-2第一GNSS信号接收天线；2-3第一定位销；2-4第二定位销；2-5第二GNSS信号接收天线；2-6方位俯仰指向测量仪器；2-7定位面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明第一实施例提供了一种带指向测量基准的角反射器，包括：位于同一空间平面的三个测量基准面，该三个测量基准面与角反射器的参考面平行或位于同一空间平面，其中第一和第二测量基准面1-2、1-5分别位于参考面一侧边的两端，且分别开有第一定位孔1-3和第二定位孔1-6，两个定位孔的连线平行于该侧边，第三测量基准面1-4位于参考面上并与该侧边具有一定距离，且第三测量基准面的中心与该侧边中点的连线垂直于该侧边，第一、第二和第三测量基准面的中心点不在同一条直线上。

其中，如图1所示，为一个底面为等腰直角三角形的角反射器底面示意图，该角反射器可以是三面三角形反射器；以角反射器的底面1-1作为参考面，第一测量基准面1-2和第二测量基准面1-5位于底面斜边的两端，第三测量基准面的中心位于斜边中线上并与该侧边具有一定距离，第一、第二和第三测量基准面1-2、1-5、1-4与底面1-1位于同一个空间平面内，两个定位孔1-3与1-6中心连线与角反射器底面1-1的斜边平行。

其中，如图2所示，为一个底面为矩形的角反射器底面示意图，该角反射器可以是三面矩形反射器或两面矩形反射器；以矩形底面1-1作为参考面，第一测量基准面1-2和第二测量基准面1-5位于底面侧边的两端，该侧边为平行于底面1-1与其他面的交线的边。

在其他实施例中，角反射器还可以是其他类型的角反射器，并不以上述内容为限。其中，带指向测量基准的角反射器采用金属材料制成，参考面与测量基准面可以选用相同的金属材料，三个测量基准面与参考面一体成型，也可以通过焊接工艺将三个测量基准面固定于参考面；参考面与测量基准面也可以选用不同的金属材料，通过焊接工艺将三个测量基准面固定于参考面。

优选地，第一、第二、第三测量基准面为高精度平面；第三测量基准面1-4与侧边的距离为10cm-20cm；第一、第二定位孔1-3、1-6开在第一测量基准面和第二测量基准面1-5的中心位置。

本发明第一实施例提供了一种带指向测量基准的角反射器，三个测量基准面位于同一空间平面内，该空间平面与角反射器指向具有确定的关系，因此可以反映角反射器的指向，从而作为角反射器指向测量的基准。其中第一和第二测量基准面的定位孔中心连线方向反映角反射器的方位指向，作为方位角度测量的基准；经过第三测量基准面中心并与两个定位孔中心连线垂直的直线反映角反射器的俯仰指向，作为俯仰角度测量的基准。

本发明第一实施例的带指向测量基准的角反射器，结构简单，成本低廉，仅在底面上加工三个测量基准面即可形成指向测量基准。

参见图3，本发明第二实施例提供了一种带指向测量基准的角反射器的专用指向测量设备，包括：连接杆2-1以及位于连接杆上的第一GNSS信号接收天线2-2、第二GNSS信号接收天线2-5、第一定位销2-3、第二定位销2-4、和方位俯仰指向测量仪器2-6，其中，第一GNSS接收天线2-2和第二GNSS接收天线2-5设置于连接杆两端，方位俯仰指向测量仪2-6设置有一个定位面2-7，第一定位销2-3和第二定位销2-4位于第一GNSS信号接收天线和第二GNSS信号接收天线相位中心的连线上，定位面2-7与第一、第二定位销2-3与2-4底部在同一个空间平面上，用于确定指向测量设备的安装基准面；第一定位销和第二定位销的位置和尺寸与角反射器的两个定位孔匹配，定位面的位置与角反射器第三测量基准面对应，第一定位销2-3、第二定位销2-4可安装在角反射器的两个定位孔里，定位面2-7正对并放置在角反射器的第三测量基准面上，实现指向测量设备与角反射器的对接。

优选地，连接杆为指向测量设备各组成部分的连接件，包括连接件本体和GNSS信号传输线，连接杆的长度可以根据需要调整，以适用于不同的方位指向精度要求和测量安装要求；第一GNSS信号接收天线2-2为GNSS信号主接收天线，第二GNSS信号接收天线2-5为从接收天线，能够接收GPS、北斗、GLONASS、Galileo等导航卫星系统发射的导航定位信号；方位俯仰指向测量仪器2-6集成有双天线GNSS测向仪和高精度倾角仪，GNSS信号传输线连接至双天线GNSS测向仪；方位俯仰指向测量仪器2-6还集成有独立电源以及液晶屏幕，用于测量操作和结果显示。

本发明第二实施例的带指向测量基准的角反射器的专用指向测量设备，具体测量使用方法为：将专用指向测量设备与角反射器对接，把角反射器专用指向测量设备的第一、第二定位销2-3、2-4安装在角反射器的第一、第二定位孔1-3、1-6里，定位面2-7正对并放置在3号角反射器的第三测量基准面1-4上，这样实现指向测量设备的安装基准面与被测角反射器的测量基准面的吻合，然后启动指向测量设备电源进行测量，显示结果；也可以根据角反射器需要设置的指向要求，把指向测量设备安装在角反射器上，边调整角发射器指向边观测指向结果值，直到显示结果达到调整目标，完成调整。方位俯仰指向测量仪器集成双天线GNSS测向仪和高精度倾角仪，具有以正北为0位的绝对方位指向测量功能，具有以水平面为0位的绝对俯仰指向测量功能。方位俯仰指向测量仪器输出的方位角度为第一GNSS接收天线和第二GNSS接收天线的相位中心连线与正北方向的夹角，其输出的俯仰角度为经过定位面中心、并与第一定位销和第二定位销底部连线垂直的线与当地水平面的夹角。

本发明第二实施例的带指向测量基准的角反射器的专用指向测量设备，指向测量精度高，角反射器的方位、俯仰绝对指向测量精度一般能达到0.1度以内；指向测量设备野外环境适应性强，使用操作方便快捷，能够在野外试验中方便进行指向测量，节省指向调节时间，方便工作人员野外操作和试验准备；并且测量方式灵活，既可以把指向测量设备安装在角反射器上进行测量，直接显示结果，也可以根据角反射器需要设置的指向要求，把指向测量设备安装在角反射器上，边调整角发射器指向边观测指向结果值，直到显示结果达到调整目标。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明的一种带指向测量基准的角反射器和专用指向测量设备有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)角反射器和指向测量设备还可以选用其他结构；

(2)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围；

(3)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

综上所述，本发明的一种一种带指向测量基准的角反射器和专用指向测量设备，角反射器结构简单，成本低廉，仅在底面上加工三个测量基准面即可形成指向测量基准；专用指向测量精度高，角反射器的方位、俯仰绝对指向测量精度一般能达到0.2度以内；指向测量设备野外环境适应性强，使用操作方便快捷，能够在野外试验中方便进行指向测量，节省指向调节时间，方便工作人员野外操作和试验准备；并且测量方式灵活，既可以把指向测量设备安装在角反射器上进行测量，直接显示结果，也可以根据角反射器需要设置的指向要求，把指向测量设备安装在角反射器上，边调整角发射器指向边观测指向结果值，直到显示结果达到调整目标。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。