CN109270503A - 一种频率补偿方法、功率检测装置及雷达系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种频率补偿方法、功率检测装置及雷达系统。补偿方法包括：将频率计测得的输入信号的频率与预设频率区间进行比对；若输入信号的频率处于预设频率区间内，则基于频率补偿曲线，对输入信号的频率进行补偿，以得到补偿频率；其中，频率补偿曲线基于最小二乘法生成。本发明实施例提供的一种频率补偿方法，通过频率度补偿曲线直接对频率计测得的输入信号的频率进行补偿以得到真实的频率，操作简便快捷，并且，由于频率补偿曲线是根据实验数据并基于最小二乘法生成，因此，曲线可靠性高，补偿效果得以提升，同时避免了购买高精度频率计，节约了硬件成本。

Description

一种频率补偿方法、功率检测装置及雷达系统

技术领域

本发明实施例涉及功率检测技术领域，尤其涉及一种频率补偿方法、功率检测装置及雷达系统。

背景技术

频率计是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器，而现在市面上的频率计通常存在较大的测量误差，而一些测量精度较高的频率计的成本较高，对于一些用于检测输入信号功率的功率检测装置，由于输入信号的频率会对检测得到的功率产生影响，因此，获取真实的频率是亟待解决的问题。

雷达即为"无线电探测和测距"，意思是用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。在雷达系统中，作为雷达系统中最重要的功率检测装置，现有的功率检测装置通常直接通过检测输入的脉冲RF信号功率电平，以指定的数据格式通过电缆接口输出至终端进行显示，从而协助操作人员快速检测、识别目标。但在严酷环境下，例如在低温、高温、输入为高频信号等情况下，现有的功率检测装置所测得的输入信号的功率误差较大，因此，降低雷达系统中功率检测装置的测量误差是亟待解决的问题。

进一步地，在雷达系统中，功率检测装置的智能化、模块化程度偏低，功能和操作模式单一，因此，如何进一步有效提高雷达系统功率检测部分的智能化、模块化程度，提供多样化的操作模式也是亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种频率补偿方法、功率检测装置及雷达系统，用以解决现有的温度频率方法不能兼顾补偿精度和硬件成本、功率检测装置在严酷环境下测量误差大、雷达系统中的功率检测装置的智能化、模块化程度偏低，功能和操作模式单一的缺陷，兼顾补偿精度和硬件成本，降低了功率检测装置在严酷环境下测量误差，提高了雷达系统功率检测部分的智能化、模块化程度，提供了多样化的操作模式。

本发明实施例提供一种频率补偿方法，包括：

将频率计测得的输入信号的频率与预设频率区间进行比对；

若输入信号的频率处于预设频率区间内，则基于频率补偿曲线，对输入信号的频率进行补偿，以得到补偿频率；

其中，频率补偿曲线基于最小二乘法生成。

本发明实施例提供一种功率检测装置，包括：

功率计，用于获取输入信号的功率；

频率计，用于获取输入信号的频率；

处理器，用于执行上述的频率补偿方法，以得到补偿频率，并基于得到的补偿频率和输入信号的功率，获取输入信号的补偿功率。

本发明实施例提供一种雷达系统，包括：

上述的功率检测装置，用于获取输入信号的补偿功率；

交互装置，与功率检测装置电连接，用于实现功率检测装置和交互装置间的数据交互。

本发明实施例提供的一种频率补偿方法、功率检测装置及雷达系统，频率补偿方法通过频率补偿曲线直接对频率计测得的输入信号的频率进行补偿以得到真实的频率，操作简便快捷，并且，由于频率补偿曲线是根据实验数据并基于最小二乘法生成，因此，曲线可靠性高，补偿效果得以提升，同时硬件成本也较低。功率检测装置中，通过温度传感器和频率计的设置，可检测环境温度和输入信号的频率，使得处理器根据环境温度和输入信号的频率判定是否对输入信号进行温度补偿和/或频率补偿，并在判定结果为补偿时，进行温度补偿和/或频率补偿，进而使得检测得到的输入信号功率更加精准。雷达系统，通过使用上述的实施例中的功率检测装置，能够使得检测得到的输入信号功率更加精准，进而协助操作人员更加精准地检测、识别目标；同时，增加与功率检测装置进行交互的交互装置，有效提高了雷达系统功率检测部分的智能化、模块化程度，提供了多样化的操作模式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种频率补偿方法流程图；

图2为根据本发明实施例提供的一种功率检测装置的结构示意图；

图3为根据本发明实施例提供的一种雷达系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种频率补偿方法流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤101，将频率计测得的输入信号的频率与预设频率区间进行比对；

步骤102，若输入信号的频率处于预设频率区间内，则基于频率补偿曲线，对输入信号的频率进行补偿，以得到补偿频率；

其中，频率补偿曲线基于最小二乘法生成。

可以理解的是，本发明实施例提供的方法是对频率计进行频率补偿，即对温度传感器测得的输入信号的频率进行补偿，以生成真实的频率(也即补偿频率)。在补偿过程中用到了频率补偿曲线，该频率补偿曲线反映了测得的输入信号的频率和真实的频率之间的关系。因此，当获知测得的输入信号的频率和频率补偿曲线时，即可获取真实的频率。

需要说明的是，频率补偿曲线是根据实验数据并基于最小二乘法生成，其中，实验数据是将频率计与信号源电连接，在调节信号源的输出信号的频率的情况下频率计所获取到的多组频率数据。

本发明实施例提供的方法，通过频率补偿曲线直接对频率计测得的输入信号的频率进行补偿以得到真实的频率，操作简便快捷，并且，由于频率补偿曲线是根据实验数据并基于最小二乘法生成，因此，曲线可靠性高，补偿效果得以提升，同时，通过软件上的算法对频率进行补偿，避免了购买高精度频率计，节约了硬件成本。

基于上述实施例，基于频率补偿曲线，对输入信号的频率进行补偿，以得到补偿频率，之前还包括：

获取频率计的输出频率值以及与频率计电连接的信号源的标准频率；获取在不同标准频率下，频率计的输出频率值；将预设频率区间划分为多个预设频率子区间，将每一标准频率与对应的预设频率子区间相匹配；对于每一预设频率子区间，根据与预设频率子区间相匹配的所有标准频率以及与每一标准频率对应的输出频率值，通过最小二乘法获取每一预设频率子区间对应的频率补偿曲线。

需要说明的是，本发明实施例为获取频率计的频率补偿曲线的过程。为了获取频率计的频率补偿曲线，需要将频率计的输入端与信号源的输出端电连接，以接收信号源发出的信号，其中，该信号的标准频率已知，频率计根据接收到的信号会输出另外的一个输出频率值。

完成连接后，调节信号源输出信号的频率，将其作为标准频率记录下来，并同时记录此时频率计的输出频率值；

多次调节信号源输出信号的频率，记录多个标准频率及对应的输出频率值；

将预设频率区间划分为多个预设频率子区间，将每一标准频率与对应的预设频率子区间相匹配；

对于每一预设频率子区间，根据与预设频率子区间相匹配的所有标准频率以及与每一标准频率对应的输出频率值，通过最小二乘法获取每一预设频率子区间对应的频率补偿曲线。

例如，将预设频率区间取为0～2000MHz，预设频率子区间分别为：0～1000MHz、1000-1200MHz、1200-1400MHz、1400-1600MHz、1600-1800MHz、和1800-2000MHz。在每个预设频率子区间内，取若干个特征频率作为信号源的输出信号的频率，作为标准频率记录下来，并同时记录频率计的输出频率值。在每一预设频率子区间内定义公式：f’＝x+y*f，其中，f’为标准频率，为频率计的输出频率值，通过最小二乘法，反解出x和y，根据f’和f的之间的函数关系，可描绘出频率补偿曲线。上述的六个预设频率子区间可对应有六条频率补偿曲线，在实际应用中，可根据频率计检测到的输入信号的频率，判定其落入的预设频率子区间，并根据该预设频率子区间对应的频率补偿曲线，对输入信号的频率进行补偿。

图2为根据本发明实施例提供的一种功率检测装置的结构示意图，如图2所示，该装置包括：

功率计，用于获取输入信号的功率；

频率计，用于获取输入信号的频率；

处理器，用于执行上述的频率补偿方法，以得到补偿频率，并基于得到的补偿频率和输入信号的功率，获取输入信号的补偿功率。

可以理解的是，功率检测装置用于检测输入信号的功率，由于输入信号的频率会对检测得到的功率产生影响，因此，获取真实的频率至关重要。本发明实施例中的装置至少包括以下三个模块：

功率计、频率计和处理器；其中，功率计用于获取输入信号的功率，由于频率影响，该值可能存在较大误差，因此，需要先得到对频率进行补偿得到的补偿频率，并基于得到的补偿频率和输入信号的功率，获取输入信号的补偿功率。

需要说明的是，基于得到的补偿频率和输入信号的功率，获取输入信号的补偿功率的过程为：

根据得到的补偿频率和输入信号的功率，进行查表操作，获取补偿功率。需要说明的是，该表中存储有频率、测得的功率和标准功率(也即补偿功率)之间的对应关系。因此，根据补偿频率和输入信号的功率，进行查表操作，可获取补偿功率。

本发明实施例提供的装置，通过频率计的设置，可检测输入信号的频率，使得处理器根据输入信号的频率判定是否对输入信号进行频率补偿，并在判定结果为补偿时，进行频率补偿，进而使得检测得到的输入信号功率更加精准。

基于上述实施例，该装置还包括：

温度传感器，用于获取环境温度；相应地，处理器还用于根据环境温度，判定是否对环境温度进行温度补偿，并当判定结果为对环境温度进行温度补偿时，对环境温度进行温度补偿，以得到补偿温度。

需要说明的是，由于环境温度也会对功率检测产生影响，因此，为了进一步提高功率检测的准确性，可在功率检测装置中增加温度传感器，以对环境温度进行检测，并将检测得到的环境温度发送至处理器，以使得处理器将环境温度与预设温度区间进行比对，当输入信号的温度处于预设温度区间之外时，对其进行补偿以生成补偿温度。

本发明实施例提供的装置，通过温度传感器和频率计的设置，可检测环境温度和输入信号的频率，使得处理器根据环境温度和输入信号的频率判定是否对输入信号进行温度补偿和/或频率补偿，并在判定结果为补偿时，进行温度补偿和/或频率补偿，进而使得检测得到的输入信号功率更加精准。

基于上述实施例，处理器还用于基于得到的补偿温度、补偿频率和输入信号的功率，获取输入信号的补偿功率。

需要说明的是，在本发明实施例中，处理器根据得到的补偿温度、补偿频率和输入信号的功率进行查表操作，以确定输入信号的补偿功率。可以理解的是，本发明实施例中表与上述实施例中表不同，本发明实施例中的表存储的是温度、频率、测得的功率和标准功率(也即补偿功率)之间的对应关系。因此，根据补偿温度、补偿功率和输入信号的功率，进行查表操作，可获取补偿功率。

基于上述实施例，该装置还包括:

峰值功率检测模块，用于接收外部信号，并对外部信号进行检波，以输出表征RF功率电平的模拟电压信号；模数转换模块，与峰值功率检测模块电连接，用于将模拟电压信号转换为数字电压信号后，作为输入信号输入至处理器中。

具体地，峰值功率检测模块用于接收外部信号，通常外部信号是以连续波和脉冲波信号的形式输入至峰值功率检测模块中的。峰值功率检测模块对连续波和脉冲波信号进行检波，输出表征RF功率电平的模拟电压，并传输至模数转换模块中，以进行A/D采样，将模拟电压信号采样为24bits精度的数字电压信号。采用24bits高精度模数转换模块，检测精度高，从而快速捕捉功率数值的变化。

基于上述实施例，该装置还包括:

电源模块，与处理器和峰值功率检测模块电连接，用于为处理器和峰值功率检测模块供电。

具体地，电源模块与处理器和峰值功率检测模块电连接。由于处理器与本发明实施例中的所有功能模块直接或间接连接，因此，电源模块能够为本发明实施例中的各个功能模块提供电能。电源模块包括交流电接入子模块和储能子模块，其中，交流电接入子模块可直接接入交流市电，对交流市电进行交流-直流转换后，将直流电进行输出，需要说明的是，交流电接入子模块还可对直流电进行降压处理后进行输出。交流电接入子模块还可包括主电源子单元和备用电源子单元。其中，备用电源子单元用于在主电源子单元出现故障时，为处理器和峰值功率检测模块提供电能。储能子模块用于储存电能，在无外接电源的情况下，为处理器和峰值功率检测模块提供电能。

在此基础上，电源模块还可以包括电源管理子模块。电源管理子模块用于监测主电源子单元与备用电源子单元的运行状态，并在主电源子单元或备用电源子单元出现故障时进行切换，以保障功率检测装置的稳定运行。

图3为根据本发明实施例提供的一种雷达系统的结构示意图，如图3所示，该系统包括：

上述的功率检测装置，用于获取输入信号的补偿功率；

交互装置，与功率检测装置电连接，用于实现功率检测装置和交互装置间的数据交互。

功率检测装置的具体结构和功能已在上述实施例中详细说明，本发明实施例对其不再赘述。本发明实施例中还包括交互装置，与功率检测装置电连接，用于实现功率检测装置和交互装置间的数据交互。

需要说明的是，功率检测装置和交互装置可以为分立的两个部件，也可以集成于一体。交互装置可获取用户的操作，并转换为相应的指令后发送给功率检测装置，以使得功率检测装置执行相应的操作。

本发明实施例提供的系统，通过使用上述实施例中提供的功率检测装置，能够使得检测得到的输入信号功率更加精准，进而协助操作人员更加精准地检测、识别目标；同时，增加与功率检测装置进行交互的交互装置，有效提高了雷达系统功率检测部分的智能化、模块化程度，提供了多样化的操作模式。

基于上述实施例，本发明实施例提供的系统，还包括：

天线装置，用于接收外部信号，并将外部信号发送至峰值功率检测模块。

其中，外部信号为探测的物体反射回的信号，通常是以连续波和脉冲波信号的形式进行接收并输出至峰值功率检测模块中的。

基于上述实施例，本发明实施例提供的系统，还包括：

显示模块，用于将输入信号的功率进行显示。

具体地，功率检测装置将检测得到的输入信号的功率以指定的数据格式通过电缆输出至终端进行显示，从而协助操作人员快速检测、识别目标。

基于上述实施例，本发明实施例提供的系统，交互装置还包括：

工作模式选择模块，用于获取外部操作并转换为相应指令后，发送至处理器，以使得处理器工作在相应工作模式下；其中，工作模式包括默认模式、温度补偿模式、频率补偿模式和睡眠模式中的一种或多种。

可以理解的是，功率检测装置中的处理器可以自动根据环境温度和输入信号的频率，判断是否对输入信号进行相应的补偿，若需进行补偿，则执行相应的补偿操作。而在本发明实施例中，交互装置可以获取用户的操作，并将用户的操作转换为相应的指令后发送给处理器，使其执行温度补偿和/频率补偿，即，手动调节处理器的工作模式。需要说明的是，工作模式包括：默认模式、温度补偿模式、频率补偿模式和睡眠模式中的一种或多种。其中，默认模式和睡眠模式均可自定义。并且，处理器可同时工作在温度补偿模式和频率补偿模式下。

基于上述实施例，本发明实施例提供的系统，交互装置还包括：

功率检测设定模块，用于获取输入的功率检测区间并转换为相应指令后，发送至处理器，以使得处理器检测得到的功率大于功率检测区间右端点对应的功率时，产生报警指令。

具体地，技术人员通过可视化界面可自行设定所监测功率的范围。当输入信号的功率大于等于所设定的最低阈值且小于等于所设定的最高阈值时，检测有效，显示值变化；当小于所设定的最低阈值时，检测无效，显示值不变，此功能可有效减少噪声信号对功率模块的干扰。当输入功率值大于所设定的最高阈值时，处理器产生报警指令，以进行报警，避免过高的信号功率对器件噪声损害。

基于上述实施例，本发明实施例提供的系统，交互装置还包括：

判决概率设定模块，用于获取输入的判决概率值并转换为相应指令后，发送至处理器，以使得处理器获取出现频率大于判决概率值的功率；

相应地，功率检测装置，还包括：

存储模块，与处理器电连接，用于将出现频率大于判决概率值的功率进行存储。

具体地，技术人员通过可视化界面可自行设定所监测功率值出现的概率，当某一功率值出现的频率大于所设定的概率时，将此数值记录在存储模块中并进行报警。

基于上述实施例，本发明实施例提供的系统，交互装置还包括：

查询模块，用于接收查询请求并转换为相应指令后，发送至处理器，以调用存储模块中存储的出现频率大于判决概率值的功率，并进行显示。

具体地，多次重复的检测功率值及发生时间都在日志中进行备案，方便日后查看对比。

需要说明的是，功率检测装置还包括接口模块，接口模块的输入输出端分别与处理器和交互装置电连接，用于实现处理器和交互装置的数据交换。可以采用通用电缆实现，例如RS232电平的电缆线。

综上，本发明实施例提供的一种功率检测装置，通过温度传感器和频率计的设置，可检测环境温度和输入信号的频率，使得处理器根据环境温度和输入信号的频率判定是否对输入信号进行温度补偿和/或频率补偿，并在判定结果为补偿时，进行温度补偿和/或频率补偿，进而使得检测得到的输入信号功率更加精准。本发明实施例提供的雷达系统，通过使用上述实施例中提供的功率检测装置，能够使得检测得到的输入信号功率更加精准，进而协助操作人员更加精准地检测、识别目标；同时，增加与功率检测装置进行交互的交互装置，有效提高了雷达系统功率检测部分的智能化、模块化程度，提供了多样化的操作模式。并且，具备较强的通用性，功率检测装置接口设计复杂度低，可满足多种设备功率检测需求。功率检测装置内部也采用模块化设计，方便组件更换升级。检测精度高，采用24bits高精度模数转换模块，从而快速捕捉功率数值的变化。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种频率补偿方法，其特征在于，包括：

将频率计测得的输入信号的频率与预设频率区间进行比对；

若输入信号的频率处于预设频率区间内，则基于频率补偿曲线，对输入信号的频率进行补偿，以得到补偿频率；

其中，频率补偿曲线基于最小二乘法生成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于频率补偿曲线，对输入信号的频率进行补偿，以得到补偿频率，之前还包括：

获取频率计的输出频率值以及与频率计电连接的信号源的标准频率；

获取在不同标准频率下，频率计的输出频率值；

将预设频率区间划分为多个预设频率子区间，将每一标准频率与对应的预设频率子区间相匹配；

对于每一预设频率子区间，根据与预设频率子区间相匹配的所有标准频率以及与每一标准频率对应的输出频率值，通过最小二乘法获取每一预设频率子区间对应的频率补偿曲线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于频率补偿曲线，对输入信号的频率进行补偿，以得到补偿频率，进一步包括：

确定与输入信号的频率相匹配的预设频率子区间，根据输入信号的频率，通过预设频率子区间对应的频率补偿曲线，对输入信号的频率进行补偿，以得到补偿频率。

4.一种功率检测装置，其特征在于，包括：

功率计，用于获取输入信号的功率；

频率计，用于获取输入信号的频率；

处理器，用于执行权利要求1-3任一所述的频率补偿方法，以得到补偿频率，并基于得到的补偿频率和输入信号的功率，获取输入信号的补偿功率。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：

温度传感器，用于获取环境温度；相应地，

处理器还用于根据环境温度，判定是否对环境温度进行温度补偿，并当判定结果为对环境温度进行温度补偿时，对环境温度进行温度补偿，以得到补偿温度。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，处理器还用于基于得到的补偿温度、补偿频率和输入信号的功率，获取输入信号的补偿功率。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

峰值功率检测模块，用于接收外部信号，并对外部信号进行检波，以输出表征RF功率电平的模拟电压信号；

模数转换模块，与峰值功率检测模块电连接，用于将模拟电压信号转换为数字电压信号后，作为输入信号输入至处理器中。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

电源模块，与处理器和峰值功率检测模块电连接，用于为处理器和峰值功率检测模块供电。

9.一种雷达系统，其特征在于，包括：

权利要求7所述的功率检测装置，用于获取输入信号的补偿功率；

交互装置，与功率检测装置电连接，用于实现功率检测装置和交互装置间的数据交互。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：

天线装置，用于接收外部信号，并将外部信号发送至峰值功率检测模块。