CN109633650A - 一种车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置及方法 - Google Patents
一种车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109633650A CN109633650A CN201910021344.3A CN201910021344A CN109633650A CN 109633650 A CN109633650 A CN 109633650A CN 201910021344 A CN201910021344 A CN 201910021344A CN 109633650 A CN109633650 A CN 109633650A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- amplitude
- channel
- array antenna
- target
- phase correction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置及方法,属于高级驾驶辅助系统领域和毫米波探测技术领域,其中装置包括可控旋转转台模块、被测阵列天线、数字处理模块、计算机,其中数字处理模块包括网络接口模块、ADC采样模块。被测阵列天线接收目标回波信号,经AD采样后,得到各个通道的采样信号序列,对其做二维FFT变换,求解目标在各个通道的相位和幅度,代入所建立的幅相校正数学模型中,即可将所有通道的幅度特性和相位特性校正为一致。本发明可自动地采集数据并进行通道校正,无需在校正前寻找零度角,且适用于等间距阵列天线和非等间距阵列天线。
Description
技术领域
本发明属于高级驾驶辅助系统领域和毫米波探测技术领域,特别是一种车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置及方法。
背景技术
在高级驾驶辅助系统供给体系中,国内整车厂对前端感知端的传感器需求尤其巨大,特别是车载毫米波雷达的供应已经成为其重中之重。这是因为相比于激光雷达,毫米波汽车雷达有着不受光线影响、作用距离远、不受天气影响、价格低、可靠性高等诸多优点。基于多天线的阵列天线技术可以应用数字波数形成算法解算目标和雷达之间的方位角,为汽车防撞雷达提供必要的角度信息。
然而,由于多接收通道阵列天线中的各个通道并非理想器件,受加工工艺的制约,使得各个接收通道和理论上存在着必然的差异,这些差异表现在各个通道之间的增益不同、相位延时不同、天线间距不同,无论是何种原因造成的接收通道的差异、这些差异都将体现在各个接收通道的幅相特性上。通道失配会严重影响形成波束的形状和指向,以至于在应用数字波束形成时,解算目标角度和真实角度之间存在着误差。
由于不能够完全避免这种差异,为了减小这些系统误差对后续算法产生的影响,因此需要计算出各个通道之间的幅度和相位差异,通过通道校正算法,将所有通道的通道特性进行补偿,使其差异缩小为一个可以接受的范围。
申请号为201710812797.9,名称为“一种多通道的宽带幅相校正的方法和装置”的中国专利中,其通过使用信号源,依次生成覆盖整个信号带宽的等频率间隔的单频正弦波,通过功分器进入待校正系统的所有通道,根据AD后各个通道接收的信号序列计算出各个通道的宽带校正补偿系数序列,将补偿系数序列应用于各个通道进行通道特性补偿。此方法需要特定的信号源,而且校正过程需要人为干预计算,不能够自动进行校正,极大的降低校正效率。
申请号为201510935729.2,名称为一种“相控阵天线阵元幅相校正系统”的中国专利中,其通过在待校正相控阵天线的远场上放置微波点源,使微波入射方向为垂直入射待校正相控阵天线,利用阵元误差引起的微波入射方向的偏差来进行阵元幅相校正,此方法需要微波点源,而且数据处理均在硬件系统中完成,因此需要特定的校正模块以减少数据运算量,不具有普适性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种校正多通道阵列天线通道失配的问题的校正装置及方法。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置,包括可控旋转转台模块、被测阵列天线、数字处理模块、计算机;
所述可控旋转转台模块包括二维转台、编码电机;其中,二维转台上设置被测阵列天线,编码电机控制二维转台转动;
所述被测阵列天线包括m个发送天线和n个接收天线;
所述数字处理模块包括网络接口模块、ADC采样模块;其中,ADC采样模块用于采集n个接收通道的差频信号,网络接口模块用于将ADC采样模块采集到的信号数据发送至计算机;
所述计算机,用于控制编码电机转动,且接收并处理网络接口模块传输的数据,以及建立幅相校正数学模型、求解幅相校正系数。
基于所述幅相校正装置的幅相校正方法,包括以下步骤:
步骤1、调整幅相校正装置使被测阵列天线与目标之间的距离为l,被测阵列天线与目标之间的初始方位角为θ0;其中l>>d,d为被测阵列天线的孔径;
步骤2、选取第i个接收通道作为参考通道,其中0≤i<n;
步骤3、建立相位校正数学模型;具体为:
假设被测阵列天线与目标之间的方位角为θ时,第k个通道和参考通道之间的间距为dk,i,回波差ΔRk,i为:
ΔRk,i=dk,isinθ
式中,0≤k,i<n;
回波差造成的理论相位差Δφki为:
式中,λ为波长;
存在固有相位差则实际相位差ΔΦk,i为:
针对第k个接收通道,建立相位校正数学模型:
式中,θa,θb,θc为互不相同的三组被测阵列天线与目标之间的方位角;
步骤4、建立幅度校正数学模型;具体为:
假设每个通道与参考通道之间的幅度校正系数为ak,目标在第k个接收通道的幅值为Ak,则建立幅度校正数学模型为:
A0a0=A1a1=…Ai×1=…=An-1an-1;
步骤5、当目标与被测阵列天线之间的初始方位角为θ0时,计算机通过控制数字处理模块采集一组ADC数据,并将其保存为文件;
步骤6、计算机控制二维转台顺时针旋转b°,此时目标与被测阵列天线之间的方位角为θ0+b,计算机通过控制数字处理模块采集一组AD数据,并将其保存为文件;
步骤7、重复执行步骤6共c-2次,由步骤5和步骤6共获得c个文件;
步骤8、对c个文件分别进行二维FFT运算,并进行频谱密化、频谱泄漏处理,由此针对第j个文件,获取目标在第k个通道与参考通道的相位差为目标在第k个通道的幅值为Ak;其中,0≤j<c;
步骤9、根据步骤3获得的相位校正数学模型、步骤8获得的c组数据,获取所有通道与参考通道之间的相位校正系数通道间距dk,i以及初始方位角θ0;具体为:
步骤9-1、在c组数据中选择前三组数据作为校正数据,剩余的数据作为检测数据;三组校正数据中,目标在第k个通道与参考通道的相位差分别为目标与被测阵列天线之间的方位角分别为θ0,θ0+b,θ0+2b;
步骤9-2、将和θa=θ0,θb=θ0+b,θc=θ0+2b代入相位校正数学模型中,求解模型获得第k个通道与参考通道之间的相位校正系数回波程差ΔRk,i和初始方位角θ0,之后再根据步骤3中回波差ΔRk,i的公式获得通道间距dk,i;
步骤9-3、重复步骤9-2直至获得所有通道与参考通道之间的相位校正系数回波程差ΔRk,i、初始方位角θ0和通道间距dk,i;
步骤10、预设相位校正阈值f1,进行相位校正,具体为:
针对第k个通道,将步骤9获得的相位校正系数回波差ΔRk,i、初始方位角θ0代入相位校正数学模型,求解获得目标在参考通道与第k个通道的相位差为比较和若则完成对第k个通道的相位校正,反之重复步骤5~步骤10;
步骤11、寻找被测阵列天线与目标之间的零度角,具体为:计算机控制二维转台旋转,直至所有通道与参考通道之间的相位差ΔΦk,i等于该通道与参考通道之间的相位校正系数此时被测阵列天线与目标之间的方位角为零度角;
步骤12、在零度角下通过数字处理模块中的ADC采样模块采集f组数据,选择其中一组数据作为校正数据,剩余数据作为检测数据,通过步骤8,获取目标在各个通道下的幅值Ak,并将其代入幅度校正数学模型中,求取所有通道与参考通道之间的幅度校正系数ak;
步骤13、预设幅度校正阈值f2,进行幅度校正,具体为:
针对第k个通道,将步骤12获得的目标在第k个通道下的幅值Ak、幅度校正系数ak代入幅度校正数学模型,求取目标在其余各个通道的幅值A'k,比较A'k与Ak,若则第k个通道的幅度校正完成,反之重复步骤12~步骤13。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:1)本发明通过建立多通道阵列天线幅相校正的数学模型,无需在校正前获取被测天线与角反射体之间的角度,方法更简便;2)本发明适用于等间距阵列天线和非等间距阵列天线,适用范围广;3)本发明可以任意选取参考通道,适用范围广;4)本发明自动化程度高,校正过程快,校正结果可检验。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置结构示意图。
图2为本发明车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正方法流程图。
图3为本发明车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正方法做二维FFT示意图。
图4为本发明实施例中对参考通道做二维FFT结果图。
具体实施方式
结合图1,本发明一种车载毫米波多通道阵列天线幅相校正装置,包括可控旋转转台模块1、被测阵列天线2、数字处理模块3、计算机4;
可控旋转转台模块1包括二维转台5、编码电机6;其中,二维转台5上设置被测阵列天线2,编码电机6控制二维转台5转动;
被测阵列天线2包括m个发送天线9和n个接收天线10;
数字处理模块3包括网络接口模块7、ADC采样模块8;其中,ADC采样模块8用于采集n个接收通道的差频信号,网络接口模块7用于将ADC采样模块8采集到的信号数据发送至计算机4;
计算机4,用于控制编码电机6转动,且接收并处理网络接口模块7传输的数据,以及建立幅相校正数学模型、求解幅相校正系数。
进一步地,被测阵列天线2为等间距阵列天线或非等间距阵列天线。
优选地,被测阵列天线2与二维转台5垂直。
优选地,n≥2,m≥1。
结合图2,基于上述幅相校正装置的幅相校正方法,包括以下步骤:
步骤1、调整幅相校正装置使被测阵列天线与目标之间的距离为l,被测阵列天线与目标之间的初始方位角为θ0;其中l>>d,d为被测阵列天线的孔径;
步骤2、选取第i个接收通道作为参考通道,其中0≤i<n;
步骤3、建立相位校正数学模型;具体为:
假设被测阵列天线与目标之间的方位角为θ时,第k个通道和参考通道之间的间距为dk,i,回波差ΔRk,i为:
ΔRk,i=dk,isinθ
式中,0≤k,i<n;
回波差造成的理论相位差Δφki为:
式中,λ为波长;
存在固有相位差则实际相位差ΔΦk,i为:
针对第k个接收通道,建立相位校正数学模型:
式中,θa,θb,θc为互不相同的三组被测阵列天线与目标之间的方位角;
步骤4、建立幅度校正数学模型;具体为:
假设每个通道与参考通道之间的幅度校正系数为ak,目标在第k个接收通道的幅值为Ak,则建立幅度校正数学模型为:
A0a0=A1a1=…Ai×1=…=An-1an-1;
步骤5、当目标与被测阵列天线之间的初始方位角为θ0时,计算机通过控制数字处理模块采集一组ADC数据,并将其保存为文件;
步骤6、计算机控制二维转台顺时针旋转b°,此时目标与被测阵列天线之间的方位角为θ0+b,计算机通过控制数字处理模块采集一组AD数据,并将其保存为文件;
步骤7、重复执行步骤6共c-2次,由步骤5和步骤6共获得c个文件;
步骤8、对c个文件分别进行二维FFT运算,并进行频谱密化、频谱泄漏处理,由此针对第j个文件,获取目标在第k个通道与参考通道的相位差为目标在第k个通道的幅值为Ak;其中,0≤j<c;
步骤9、根据步骤3获得的相位校正数学模型、步骤8获得的c组数据,获取所有通道与参考通道之间的相位校正系数通道间距dk,i以及初始方位角θ0;
步骤10、预设相位校正阈值f1,进行相位校正,具体为:
针对第k个通道,将步骤9获得的相位校正系数回波差ΔRk,i、初始方位角θ0代入相位校正数学模型,求解获得目标在参考通道与第k个通道的相位差为比较和若则完成对第k个通道的相位校正,反之重复步骤5~步骤10;
步骤11、寻找被测阵列天线与目标之间的零度角,具体为:计算机控制二维转台旋转,直至所有通道与参考通道之间的相位差ΔΦk,i等于该通道与参考通道之间的相位校正系数此时被测阵列天线与目标之间的方位角为零度角;
步骤12、在零度角下通过数字处理模块中的ADC采样模块采集f组数据,选择其中一组数据作为校正数据,剩余数据作为检测数据,通过步骤8,获取目标在各个通道下的幅值Ak,并将其代入幅度校正数学模型中,求取所有通道与参考通道之间的幅度校正系数ak;
步骤13、预设幅度校正阈值f2,进行幅度校正,具体为:
针对第k个通道,将步骤12获得的目标在第k个通道下的幅值Ak、幅度校正系数ak代入幅度校正数学模型,求取目标在其余各个通道的幅值A'k,比较A'k与Ak,若则第k个通道的幅度校正完成,反之重复步骤12~步骤13。
进一步地,步骤9具体为:
步骤9-1、在c组数据中选择前三组数据作为校正数据,剩余的数据作为检验数据;三组校正数据中,目标在第k个通道与参考通道的相位差分别为目标与被测阵列天线之间的方位角分别为θ0,θ0+b,θ0+2b;
步骤9-2、将和θa=θ0,θb=θ0+b,θc=θ0+2b代入相位校正数学模型中,求解模型获得第k个通道与参考通道之间的相位校正系数回波差ΔRk,i和初始方位角θ0,之后再根据步骤3中回波差ΔRk,i的公式获得通道间距dk,i;
步骤9-3、重复步骤9-2直至获得所有通道与参考通道之间的相位校正系数回波差ΔRk,i、初始方位角θ0和通道间距dk,i。
优选地,步骤2中参考通道为第0个或第n-1个接收通道。
优选地,步骤6中b°=1°。
优选地,步骤8中频谱密化是通过加大FFT点数实现,频谱泄漏是通过添加汉宁窗实现。
优选地,步骤12中f的取值范围为f≥1。
优选地,步骤10中f1→0、步骤13中f2→0。
实施例
结合图1,本发明提供的一种车载毫米波多通道阵列天线幅相校正装置,包括:可控旋转转台模块、数字处理模块、计算机、被测阵列天线。
可控旋转转台模块包括二维转台、编码电机,本实施例中被测阵列天线为等间距阵列天线,天线设计间距为1.95mm,该被测阵列天线,包括4个接收天线和1个发射天线,发射频率为76.8GHz,波长为3.906mm。
数字处理模块包括ADC采样模块和网络接口模块,其中ADC采样模块是12位四通道,采样率为10MHz的芯片。
计算机,用于控制编码电机转动,且接收并处理网络接口模块传输的数据,以及建立幅相校正数学模型、求解幅相校正系数。
结合图2,本发明的一种车载毫米波多通道阵列天线幅相校正方法,包括以下步骤:
步骤1、本实施例中,连接并摆放幅相校正装置,使被测阵列天线与目标之间的距离为l=10m,被测阵列天线孔径为d=11.718mm,假设此时被测阵列天线与目标之间的角度为θ0,通过旋转二维转台,使θ0尽可能等于0°;
步骤2、选择参考通道,在4个接收通道中,选择第0个接收通道为参考通道;
步骤3、建立相位校正数学模型,具体为:
在远场条件下,被测阵列天线接收目标回波信号可视为平行波,由于目标和各个接受通道之间的距离不同,使得各个接收天线产生回波差,假设被测阵列天线与目标之间的方位角为θ时,第k个通道和第i个参考通道之间的间距为dk,i,回波差ΔRk,i为:
ΔRk,i=dk,isinθ
式中,0≤k,i<n;
回波差造成的理论相位差Δφki为:
式中,λ为波长;
由于存在系统误差,这些误差表现在相位上为各个通道和理论上存在固有相位差,这些误差表现在幅度上为各个通道和理论上存在固有增益比。
考虑到固有相位差的影响,则
针对第k个接收通道,则建立相位校正数学模型:
式中,θa,θb,θc为互不相同的三组被测阵列天线与目标之间的方位角;
步骤4、建立幅度校正数学模型,具体为:
在零度角时,由于各个回波信号到各个目标之间的距离相等,所以理论上,各个通道接收的幅值大小亦相等,假设每个通道与参考通道之间的幅度校正系数为ak,目标在第k个接收通道的幅值记为Ak,则建立以下幅度校正数学模型:
A0a0=A1a1=…Ai×1=…=An-1an-1
步骤5、当目标与被测阵列天线之间的初始方位角为θ0时,计算机通过控制数字处理模块采集一组ADC数据,并将其保存为文件;
步骤6、计算机控制二维转台顺时针旋转1°,此时目标与被测阵列天线之间的方位角为θ0+1°,计算机通过控制数字处理模块采集一组ADC数据,并将其保存为文件;
步骤7、重复步骤6共4次,由步骤5和步骤6共获得6组文件;
步骤8、处理并分析数据,分别对6个文件做二维FFT运算如图4所示,在距离维FFT和速度维FFT,通过加大FFT点数,进行频谱密化,通过添加汉宁窗,减小频谱泄漏处理,在第j个文件中,求取目标在第k个通道与参考通道的相位差为相位差如下表1所示:
表1目标在各个通道实际测量的相位差
组号 | 方位角 | ΔΦ<sub>1,0</sub> | ΔΦ<sub>2,0</sub> | ΔΦ<sub>3,0</sub> |
0 | θ<sub>0</sub> | 9.542° | 13.297° | 13.041° |
1 | θ<sub>0</sub>+1° | 6.307° | 7.708° | 3.556° |
2 | θ<sub>0</sub>+2° | 3.071° | 0.858° | -5.932° |
3 | θ<sub>0</sub>+3° | -0.164° | -5.361° | -15.418° |
4 | θ<sub>0</sub>+4° | -3.398° | -11.578° | -24.906° |
5 | θ<sub>0</sub>+5° | -6.630° | -17.792° | -34.378° |
步骤9、取表格中的前三组数据的ΔΦ1,0,代入相位校正数学模型,则得到以下方程:
使用Matalb进行求解,得到最优解为θ0=-1.7°,Δd1,0=2.083,同理依次代入表格中的分别得到为Δd2,0=3.942,Δd3,0=5.973,
步骤10、预设相位校正阈值f1=0.5°,将步骤9获得的θ0=-1.7°,Δd1,0=2.083,Δd2,0=3.942,Δd3,0=5.973,代入相位校正数学模型,求解剩余三组数据所对应的相位差,获得如下表2所示:
表2目标通过相位校正模型计算的相位差
组号 | 方位角 | ΔΘ<sub>1,0</sub> | ΔΘ<sub>2,0</sub> | ΔΘ<sub>3,0</sub> |
3 | θ<sub>0</sub>+3° | -0.248° | -5.491° | -15.565° |
4 | θ<sub>0</sub>+4° | -3.596° | -11.827° | -25.167° |
5 | θ<sub>0</sub>+5° | -6.944° | -18.161° | -34.763° |
对比表1和表2可知,针对第k个通道,目标在第k个通道则可知相位校正完成。
步骤11、寻找被测阵列天线与目标之间的零度角,具体为:计算机控制二维转台旋转,直至所有通道与参考通道之间的相位差ΔΦk,i等于该通道与参考通道之间的相位校正系数此时被测阵列天线与目标之间的方位角为零度角。
步骤12、在零度角下通过数字处理模块中的ADC采样模块采集3组数据,通过步骤8,计算目标在各个通道下的幅值Ak如下表3所示:
表3目标在各个通道实际测量的幅值
组号 | A<sub>0</sub> | A<sub>1</sub> | A<sub>2</sub>. | A<sub>3</sub> |
0 | 53825 | 56702 | 59044 | 61057 |
1 | 53819 | 56678 | 59037 | 61033 |
2 | 53827 | 56682 | 59044 | 61042 |
将表格中的数据带入幅度校正模型,求解所有通道与参考通道之间的幅度校正系数a10=1.053,a20=1.097,a10=1.134。
步骤13、预设幅度校正阈值f2=0.01,将幅度校正系数带入幅度校正模型,获得目标在各个通道下的幅值如下表4所示:
表4目标通过幅度校正模型计算的幅值
组号 | A'<sub>0</sub> | A'<sub>1</sub> | A'<sub>2</sub> | A'<sub>3</sub> |
1 | 53819 | 56671 | 59039 | 61030 |
2 | 53827 | 56680 | 59048 | 61039 |
对比表3和表4可知,针对第k个通道,目标在第k个通道则可知幅度校正成功。
综上,本发明通过建立多通道阵列天线幅相校正的数学模型,无需在校正前获取被测天线与角反射体之间的角度,方法更简便。其次适用于等间距阵列天线和非等间距阵列天线,且可以任意选取参考通道,适用范围广,自动化程度高,校正过程快,校正结果可检验。
Claims (10)
1.一种车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置,其特征在于,包括可控旋转转台模块(1)、被测阵列天线(2)、数字处理模块(3)、计算机(4);
所述可控旋转转台模块(1)包括二维转台(5)、编码电机(6);其中,二维转台(5)上设置被测阵列天线(2),编码电机(6)控制二维转台(5)转动;
所述被测阵列天线(2)包括m个发送天线(9)和n个接收天线(10);
所述数字处理模块(3)包括网络接口模块(7)、ADC采样模块(8);其中,ADC采样模块(8)用于采集n个接收通道的差频信号,网络接口模块(7)用于将ADC采样模块(8)采集到的信号数据发送至计算机(4);
所述计算机(4),用于控制编码电机(6)转动,且接收并处理网络接口模块(7)传输的数据,以及建立幅相校正数学模型、求解幅相校正系数。
2.根据权利要求1所述的车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置,其特征在于,所述被测阵列天线(2)为等间距阵列天线或非等间距阵列天线。
3.根据权利要1或2所述的车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置,其特征在于,所述被测阵列天线(2)与二维转台(5)垂直。
4.根据权利要3所述的车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置,其特征在于,所述n≥2,m≥1。
5.基于权利要求1所述幅相校正装置的幅相校正方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、调整幅相校正装置使被测阵列天线与目标之间的距离为l,被测阵列天线与目标之间的初始方位角为θ0;其中l>>d,d为被测阵列天线的孔径;
步骤2、选取第i个接收通道作为参考通道,其中0≤i<n;
步骤3、建立相位校正数学模型;具体为:
假设被测阵列天线与目标之间的方位角为θ时,第k个通道和参考通道之间的间距为dk,i,回波差ΔRk,i为:
ΔRk,i=dk,isinθ
式中,0≤k,i<n;
回波差造成的理论相位差Δφki为:
式中,λ为波长;
存在固有相位差则实际相位差ΔΦk,i为:
针对第k个接收通道,建立相位校正数学模型:
式中,θa,θb,θc为互不相同的三组被测阵列天线与目标之间的方位角;
步骤4、建立幅度校正数学模型;具体为:
假设每个通道与参考通道之间的幅度校正系数为ak,目标在第k个接收通道的幅值为Ak,则建立幅度校正数学模型为:
A0a0=A1a1=…Ai×1=…=An-1an-1;
步骤5、当目标与被测阵列天线之间的初始方位角为θ0时,计算机通过控制数字处理模块采集一组ADC数据,并将其保存为文件;
步骤6、计算机控制二维转台顺时针旋转b°,此时目标与被测阵列天线之间的方位角为θ0+b,计算机通过控制数字处理模块采集一组AD数据,并将其保存为文件;
步骤7、重复执行步骤6共c-2次,由步骤5和步骤6共获得c个文件;
步骤8、对c个文件分别进行二维FFT运算,并进行频谱密化、频谱泄漏处理,由此针对第j个文件,获取目标在第k个通道与参考通道的相位差为目标在第k个通道的幅值为Ak;其中,0≤j<c;
步骤9、根据步骤3获得的相位校正数学模型、步骤8获得的c组数据,获取所有通道与参考通道之间的相位校正系数通道间距dk,i以及初始方位角θ0;
步骤10、预设相位校正阈值f1,进行相位校正,具体为:
针对第k个通道,将步骤9获得的相位校正系数回波差ΔRk,i、初始方位角θ0代入相位校正数学模型,求解获得目标在参考通道与第k个通道的相位差为比较和若则完成对第k个通道的相位校正,反之重复步骤5~步骤10;
步骤11、寻找被测阵列天线与目标之间的零度角,具体为:计算机控制二维转台旋转,直至所有通道与参考通道之间的相位差ΔΦk,i等于该通道与参考通道之间的相位校正系数此时被测阵列天线与目标之间的方位角为零度角;
步骤12、在零度角下通过数字处理模块中的ADC采样模块采集f组数据,选择其中一组数据作为校正数据,剩余数据作为检测数据,通过步骤8,获取目标在各个通道下的幅值Ak,并将其代入幅度校正数学模型中,求取所有通道与参考通道之间的幅度校正系数ak;
步骤13、预设幅度校正阈值f2,进行幅度校正,具体为:
针对第k个通道,将步骤12获得的目标在第k个通道下的幅值Ak、幅度校正系数ak代入幅度校正数学模型,求取目标在其余各个通道的幅值A'k,比较A'k与Ak,若则第k个通道的幅度校正完成,反之重复步骤12~步骤13。
6.根据权利要求5所述的车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正方法,其特征在于,步骤2所述参考通道为第0个或第n-1个接收通道。
7.根据权利要求6所述的车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正方法,其特征在于,步骤6所述b°=1°。
8.根据权利要求7所述的车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正方法,其特征在于,步骤8所述频谱密化是通过加大FFT点数实现,频谱泄漏是通过添加汉宁窗实现。
9.根据权利要求8所述的车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正方法,其特征在于,步骤9所述根据步骤3获得的相位校正数学模型、步骤8获得的c组数据,获取所有通道与参考通道之间的相位校正系数通道间距dk,i以及初始方位角θ0,具体为:
步骤9-1、在c组数据中选择前三组数据作为校正数据,剩余的数据作为检验数据;三组校正数据中,目标在第k个通道与参考通道的相位差分别为目标与被测阵列天线之间的方位角分别为θ0,θ0+b,θ0+2b;
步骤9-2、将和θa=θ0,θb=θ0+b,θc=θ0+2b代入相位校正数学模型中,求解模型获得第k个通道与参考通道之间的相位校正系数回波差ΔRk,i和初始方位角θ0,之后再根据步骤3中回波差ΔRk,i的公式获得通道间距dk,i;
步骤9-3、重复步骤9-2直至获得所有通道与参考通道之间的相位校正系数回波差ΔRk,i、初始方位角θ0和通道间距dk,i。
10.根据权利要求9所述的车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正方法,其特征在于,步骤10中所述f1→0,步骤12中所述f的取值范围为f≥1,步骤13中所述f2→0。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910021344.3A CN109633650B (zh) | 2019-01-10 | 2019-01-10 | 一种车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910021344.3A CN109633650B (zh) | 2019-01-10 | 2019-01-10 | 一种车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109633650A true CN109633650A (zh) | 2019-04-16 |
CN109633650B CN109633650B (zh) | 2023-04-25 |
Family
ID=66061649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910021344.3A Active CN109633650B (zh) | 2019-01-10 | 2019-01-10 | 一种车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109633650B (zh) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110187332A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-30 | 中科宇达(北京)科技有限公司 | 基于数字波束形成技术的低空防御雷达系统及方法 |
CN111537966A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-14 | 东南大学 | 一种适用于毫米波车载雷达领域的阵列天线误差校正方法 |
CN111638494A (zh) * | 2020-05-31 | 2020-09-08 | 西南电子技术研究所(中国电子科技集团公司第十研究所) | 数字波束合成系统多通道幅相校正方法 |
WO2020215270A1 (zh) * | 2019-04-25 | 2020-10-29 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 雷达系统、雷达系统的信号采集方法、设备及存储介质 |
CN112198485A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-08 | 无锡威孚高科技集团股份有限公司 | 毫米波雷达自动校准系统与方法 |
CN112467385A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-03-09 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种基站天线共口面rev幅相校正方法 |
CN112505644A (zh) * | 2020-02-28 | 2021-03-16 | 加特兰微电子科技(上海)有限公司 | 传感器测量校正方法、装置、终端设备及存储介质 |
CN112540356A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-23 | 深圳宇磐科技有限公司 | 一种相位展开雷达天线阵元校正方法、存储介质及系统 |
CN112578358A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-03-30 | 深圳承泰科技有限公司 | 一种毫米波雷达的校准方法及装置 |
CN112698310A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-04-23 | 中汽创智科技有限公司 | 一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法和系统 |
CN113219396A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-08-06 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种二维分区测向通道校正的方法及系统 |
CN113779653A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-12-10 | 纵目科技(上海)股份有限公司 | 雷达天线的测试/设计方法、系统、设备及可读存储介质 |
CN115097497A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-23 | 成都美数科技有限公司 | 一种多通道接收机的幅相校正方法及系统 |
WO2023102707A1 (zh) * | 2021-12-07 | 2023-06-15 | 唐勇 | 雷达校准方法及装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080036648A1 (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-14 | Northrop Grumman Systems Corporation | Method and System for Calibrating ESA, Distributed Waveform Generator and Receivers in Sub-Arrays |
CN101483273A (zh) * | 2009-02-24 | 2009-07-15 | 中国航天科技集团公司第五研究院第五○四研究所 | 一种幅度和相位可变的阵列天线的校准方法 |
CN102426350A (zh) * | 2011-08-31 | 2012-04-25 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载阵列天线测向通道幅相误差的确定方法 |
CN103630884A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-03-12 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种毫米波天线阵列的校准方法 |
CN104111448A (zh) * | 2014-07-29 | 2014-10-22 | 电子科技大学 | Mimo雷达收发阵列误差的联合校正方法 |
CN104297736A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-01-21 | 西安电子工程研究所 | 一种用于雷达接收通道阵列的校正方法 |
CN104833986A (zh) * | 2015-05-13 | 2015-08-12 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 卫星导航抗干扰阵列流型测量方法 |
CN105353229A (zh) * | 2015-10-20 | 2016-02-24 | 上海无线电设备研究所 | 一种基于一维旋转的相控阵幅相误差近场校准方法 |
-
2019
- 2019-01-10 CN CN201910021344.3A patent/CN109633650B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080036648A1 (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-14 | Northrop Grumman Systems Corporation | Method and System for Calibrating ESA, Distributed Waveform Generator and Receivers in Sub-Arrays |
CN101483273A (zh) * | 2009-02-24 | 2009-07-15 | 中国航天科技集团公司第五研究院第五○四研究所 | 一种幅度和相位可变的阵列天线的校准方法 |
CN102426350A (zh) * | 2011-08-31 | 2012-04-25 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载阵列天线测向通道幅相误差的确定方法 |
CN103630884A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-03-12 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种毫米波天线阵列的校准方法 |
CN104111448A (zh) * | 2014-07-29 | 2014-10-22 | 电子科技大学 | Mimo雷达收发阵列误差的联合校正方法 |
CN104297736A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-01-21 | 西安电子工程研究所 | 一种用于雷达接收通道阵列的校正方法 |
CN104833986A (zh) * | 2015-05-13 | 2015-08-12 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 卫星导航抗干扰阵列流型测量方法 |
CN105353229A (zh) * | 2015-10-20 | 2016-02-24 | 上海无线电设备研究所 | 一种基于一维旋转的相控阵幅相误差近场校准方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
王渊: "相控阵天线的幅相误差校正算法及工程实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 * |
程静静: "阵列幅相误差校正及实现研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 * |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020215270A1 (zh) * | 2019-04-25 | 2020-10-29 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 雷达系统、雷达系统的信号采集方法、设备及存储介质 |
CN110187332B (zh) * | 2019-05-15 | 2022-01-18 | 中科宇达(北京)科技有限公司 | 基于数字波束形成技术的低空防御雷达系统及方法 |
CN110187332A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-30 | 中科宇达(北京)科技有限公司 | 基于数字波束形成技术的低空防御雷达系统及方法 |
CN112505644A (zh) * | 2020-02-28 | 2021-03-16 | 加特兰微电子科技(上海)有限公司 | 传感器测量校正方法、装置、终端设备及存储介质 |
CN111537966A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-14 | 东南大学 | 一种适用于毫米波车载雷达领域的阵列天线误差校正方法 |
CN111537966B (zh) * | 2020-04-28 | 2022-06-10 | 东南大学 | 一种适用于毫米波车载雷达领域的阵列天线误差校正方法 |
CN111638494A (zh) * | 2020-05-31 | 2020-09-08 | 西南电子技术研究所(中国电子科技集团公司第十研究所) | 数字波束合成系统多通道幅相校正方法 |
CN112198485A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-08 | 无锡威孚高科技集团股份有限公司 | 毫米波雷达自动校准系统与方法 |
CN112198485B (zh) * | 2020-10-16 | 2024-05-17 | 无锡威孚高科技集团股份有限公司 | 毫米波雷达自动校准系统与方法 |
CN112467385A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-03-09 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种基站天线共口面rev幅相校正方法 |
CN112467385B (zh) * | 2020-10-27 | 2023-11-07 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种基站天线共口面rev幅相校正方法 |
CN112540356A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-23 | 深圳宇磐科技有限公司 | 一种相位展开雷达天线阵元校正方法、存储介质及系统 |
CN112578358A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-03-30 | 深圳承泰科技有限公司 | 一种毫米波雷达的校准方法及装置 |
CN112698310A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-04-23 | 中汽创智科技有限公司 | 一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法和系统 |
CN113219396A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-08-06 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种二维分区测向通道校正的方法及系统 |
CN113779653B (zh) * | 2021-08-02 | 2024-04-16 | 纵目科技(上海)股份有限公司 | 雷达天线的测试/设计方法、系统、设备及可读存储介质 |
CN113779653A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-12-10 | 纵目科技(上海)股份有限公司 | 雷达天线的测试/设计方法、系统、设备及可读存储介质 |
WO2023102707A1 (zh) * | 2021-12-07 | 2023-06-15 | 唐勇 | 雷达校准方法及装置 |
CN115097497B (zh) * | 2022-06-21 | 2023-04-18 | 成都美数科技有限公司 | 一种多通道接收机的幅相校正方法及系统 |
CN115097497A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-23 | 成都美数科技有限公司 | 一种多通道接收机的幅相校正方法及系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109633650B (zh) | 2023-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109633650A (zh) | 一种车载毫米波雷达多通道阵列天线幅相校正装置及方法 | |
CN111044971B (zh) | 一种二维干涉仪测向系统 | |
CN108051772B (zh) | 幅相联合测量来波方位信息的方法 | |
CN103091666B (zh) | 非理想定标器条件下的机载p波段极化sar定标方法 | |
CN109959902B (zh) | 一种雷达极化天线校准曲线测试方法 | |
CN110515038B (zh) | 一种基于无人机-阵列的自适应无源定位装置及实现方法 | |
CN1037399A (zh) | 无线电经纬仪天线和接收系统中的方法和装置 | |
CN102683899A (zh) | 相控阵天线它元矢量旋转校准方法 | |
CN104515909A (zh) | 一种基于相关法的大天线方向图测量方法 | |
CN107329127B (zh) | 一种用于雷达系统dbf功能检测的相位线性分析方法及系统 | |
CN110824466A (zh) | 一种多目标跟踪系统及其dbf通道校准fpga实现方法 | |
CN112698310A (zh) | 一种用于车载毫米波雷达的多发射通道校准方法和系统 | |
CN113985345A (zh) | 一种超宽带校正幅相融合测向方法及系统 | |
CN108089161A (zh) | 一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法 | |
CN104685372B (zh) | 用于确定两个gps天线相对于彼此的相对定向的方法和装置 | |
CN117155486A (zh) | 一种桌面与外场相结合的相控阵阵面校准方法 | |
US9548798B2 (en) | Near field measurement of active antenna systems | |
CN109870670B (zh) | 一种基于阵列重构的混合信号参数估计方法 | |
CN111610487B (zh) | 均匀线阵虚拟合成短时大孔径高精度测向方法 | |
CN113765574B (zh) | 一种高通量卫星多频点同步寻星方法 | |
CN115356677A (zh) | 基于功放智能超表面的多源DoA估计方法 | |
CN115718283A (zh) | 一种基于级联毫米波雷达的mimo近场成像相位校正优化的方法 | |
CN109194415B (zh) | 无人机数据链中宽带ofdm信号测角方法及测角系统 | |
CN105652234A (zh) | 一种循环空间谱测向方法 | |
CN114488044A (zh) | 相控阵sar天线通道幅相多维度监测方法和系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |