CN112986933A - 一种相控阵天气雷达的角度标定系统 - Google Patents

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CN112986933A CN202110185581.0A CN202110185581A CN112986933A CN 112986933 A CN112986933 A CN 112986933A CN 202110185581 A CN202110185581 A CN 202110185581A CN 112986933 A CN112986933 A CN 112986933A
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刘一峰
李冬洋
刘新安
徐东东
王莹
陈志平
洪伟
何添业
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Abstract

本发明公开了一种相控阵天气雷达的角度标定系统，所述相控阵天气雷达分为室外部分和室内部分，所述室外部分包括天线座、天线阵面、光传、数字波束形成，所述室内部分包括信号处理、伺服、健康管理、数据处理、二次产品生成服务器以及电缆、机柜和网络，所述室内部分设有GPS校时模块，所述数据处理中设有角度标定分析模块和太阳角度实时计算模块，所述数据处理中设有角度标定粗扫任务和角度标定精扫任务，用于控制雷达整机运行。本发明一键启动，自动完成雷达的方位角和俯仰角标定、每个步骤自动记录日志，便于排查故障、系统构架简洁、成本低。

Description

一种相控阵天气雷达的角度标定系统
技术领域
本发明涉及一种角度标定技术，特别是一种相控阵天气雷达的角度标定系统。
背景技术
相控阵天气雷达的角度标定是TR组件更换和日常维护的重要工作之一，CN106443663B公开了一种用于相控阵雷达角度标定的方法，其主要思路为：由于相控阵天气雷达灵敏度高，具有检测到太阳弱信号的能力，因此雷达空间定位可以采用捕捉太阳信号的方式来检查雷达天线空间定位是否准确。根据雷达所在位置的经纬度及当地时间，计算出太阳在雷达所处位置与地球表面形成的方位角和俯仰角，雷达天线能够在此方位角和俯仰角附近搜索太阳信号，一旦搜索到太阳信号，检查雷达天线指向和太阳实际位置间的误差，利用误差数据对雷达的波束指向进行修正，修正后继续检查雷达空间定位误差，直至误差符合指标要求。
角度标定结果将直接影响雷达的探测精度。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种一键启动，自动完成雷达的方位角和俯仰角标定、每个步骤自动记录日志，便于排查故障、系统构架简洁、成本低的相控阵天气雷达的角度标定系统。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种相控阵天气雷达的角度标定系统，所述相控阵天气雷达分为室外部分和室内部分，所述室外部分包括天线座、天线阵面、光传、数字波束形成，所述室内部分包括信号处理、伺服、健康管理、数据处理、二次产品生成服务器以及电缆、机柜和网络，所述室内部分设有GPS校时模块，所述数据处理中设有角度标定分析模块和太阳角度实时计算模块，所述数据处理中设有角度标定粗扫任务和角度标定精扫任务，用于控制雷达整机运行。
所述健康管理的数据库中设有了角度标定日志。
所述天线阵面包括N根波导缝隙天线、综合网络、阵面监测、N通道数字TR组件、监测组件、阵面电源。
应用相控阵天气雷达的角度标定系统，执行角度标定方法，步骤包括：
a)相控阵天气雷达正常开机；
b)在数据处理计算机上打开雷达控制软件，点击“角度标定”；
c)数据处理软件启动“GPS校时模块”和“太阳角度实时计算模块”；太阳角度实时计算模块根据GPS校时模块提供的标准时间和雷达经纬度信息计算出太阳实时方位角At和实时俯仰角Wt；同时GPS校时模块将标准时间送给雷达各个分机；
d)数据处理软件启动“角度标定粗扫任务”：雷达方位角由伺服控制做0～360°连续扫描，天线转速12°/s，雷达俯仰角范围为Wt±5°，雷达回波数据率为30Hz；
信号处理将计算出的L个波束的数据与标准时间打包后实时送给数据处理，数据处理将这些数据送给“角度标定分析模块”处理；J1实时分析回波数据后计算出雷达测得的太阳实时方位角At1和实时俯仰角Wt1，并记录角度标定日志；
e)数据处理软件启动“角度标定精扫任务”：雷达方位角由伺服控制做At1±5°连续扇扫，天线转速3°/s，雷达俯仰角范围为Wt1±2.5°，雷达回波数据率为30Hz；
信号处理将计算出的L个波束的数据与标准时间打包后实时送给数据处理，数据处理将这些数据送给“角度标定分析模块”处理；实角度标定分析模块时分析回波数据后计算出雷达测得的太阳实时方位角At2和实时俯仰角Wt2，计算方位角误差＝At2-At，俯仰角误差＝Wt2-Wt，并记录角度标定日志；
f)雷达根据方位角误差和俯仰角误差对伺服的方位角和DBF的俯仰角进行修正；
g)角度标定结束。
相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明专利针对相控阵天气雷达设计出的角度标定系统，达到精度高且简单、经济的等目的。
本发明提出了切实可行的设计思想，并已具体实现。采用角度标定系统的相控阵天气雷达已安装并投入正式使用，通过相关部门检测，各项指标均满足设计要求，使用效果良好。
本发明适用于相控阵天气雷达的系统设计。
附图说明
图1为本发明某相控阵天气雷达系统框图。
图2为角度标定流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
某相控阵天气雷达(见图1)系统硬件从结构上分为室外部分和室内部分，室外部分主要包括天线座、天线阵面(含296根波导缝隙天线、综合网络、阵面监测、296通道数字TR组件、1只监测组件、阵面电源等)、光传、数字波束形成(DBF)，室内部分包含信号处理、伺服(天线控制)、健康管理(含数据库)、数据处理(含雷达信息显示、气象信息处理)、二次产品生成服务器以及电缆、机柜和网络等附属设备。
角度标定系统与整个雷达系统相融合，达到了设计简洁低成本的目的。角度标定系统由数据处理软件全自动控制，其工作流程图见图2。
角度标定系统主要组成部分有：
1.GPS校时模块
2.在数据处理中设计了角度标定分析模块和太阳角度实时计算模块；
3.在数据处理中设计了角度标定粗扫任务和角度标定精扫任务，用于控制雷达整机运行；
4.在健康管理的数据库中设计了角度标定日志；
角度标定工作流程(图2)
a)雷达正常开机；
b)在数据处理计算机上打开雷达控制软件，点击“角度标定”(该功能仅限于当地时间白天启用)；
c)数据处理软件启动“GPS校时模块”和“太阳角度实时计算模块”；太阳角度实时计算模块根据GPS校时模块提供的标准时间和雷达经纬度信息计算出太阳实时方位角At和实时俯仰角Wt；同时GPS校时模块将标准时间送给雷达各个分机；
d)数据处理软件启动“角度标定粗扫任务”：雷达方位角由伺服控制做0～360°连续扫描，天线转速12°/s，雷达俯仰角范围为Wt±5°(工作在多波束接收状态，同时接收L个波束)，雷达回波数据率为30Hz；
信号处理将计算出的L个波束的数据与标准时间打包后实时送给数据处理，数据处理将这些数据送给“角度标定分析模块2”处理。J1实时分析回波数据后计算出雷达测得的太阳实时方位角At1和实时俯仰角Wt1，并记录角度标定日志；
e)数据处理软件启动“角度标定精扫任务”：雷达方位角由伺服控制做At1±5°连续扇扫，天线转速3°/s，雷达俯仰角范围为Wt1±2.5°(工作在多波束接收状态，同时接收L个波束)，雷达回波数据率为30Hz；
信号处理将计算出的L个波束的数据与标准时间打包后实时送给数据处理，数据处理将这些数据送给“角度标定分析模块”处理。角度标定分析模块实时分析回波数据后计算出雷达测得的太阳实时方位角At2和实时俯仰角Wt2，计算方位角误差＝At2-At，俯仰角误差＝Wt2-Wt，并记录角度标定日志；
f)雷达根据方位角误差和俯仰角误差对伺服的方位角和DBF的俯仰角进行修正。
g)角度标定结束。

Claims (4)

1.一种相控阵天气雷达的角度标定系统，所述相控阵天气雷达分为室外部分和室内部分，所述室外部分包括天线座、天线阵面、光传、数字波束形成，所述室内部分包括信号处理、伺服、健康管理、数据处理、二次产品生成服务器以及电缆、机柜和网络，其特征在于所述室内部分设有GPS校时模块，所述数据处理中设有角度标定分析模块和太阳角度实时计算模块，所述数据处理中设有角度标定粗扫任务和角度标定精扫任务，用于控制雷达整机运行。
2.根据权利要求1所述的一种相控阵天气雷达的角度标定系统，其特征在于所述健康管理的数据库中设有了角度标定日志。
3.根据权利要求1所述的一种相控阵天气雷达的角度标定系统，其特征在于所述天线阵面包括N根波导缝隙天线、综合网络、阵面监测、N通道数字TR组件、监测组件、阵面电源。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种相控阵天气雷达的角度标定系统，其特征在于应用相控阵天气雷达的角度标定系统，执行角度标定方法，步骤包括：
a)相控阵天气雷达正常开机；
b)在数据处理计算机上打开雷达控制软件，点击“角度标定”；
c)数据处理软件启动“GPS校时模块”和“太阳角度实时计算模块”；太阳角度实时计算模块根据GPS校时模块提供的标准时间和雷达经纬度信息计算出太阳实时方位角At和实时俯仰角Wt；同时GPS校时模块将标准时间送给雷达各个分机；
d)数据处理软件启动“角度标定粗扫任务”：雷达方位角由伺服控制做0～360°连续扫描，天线转速12°/s，雷达俯仰角范围为Wt±5°，雷达回波数据率为30Hz；
信号处理将计算出的L个波束的数据与标准时间打包后实时送给数据处理，数据处理将这些数据送给“角度标定分析模块”处理；J1实时分析回波数据后计算出雷达测得的太阳实时方位角At1和实时俯仰角Wt1，并记录角度标定日志；
e)数据处理软件启动“角度标定精扫任务”：雷达方位角由伺服控制做At1±5°连续扇扫，天线转速3°/s，雷达俯仰角范围为Wt1±2.5°，雷达回波数据率为30Hz；
信号处理将计算出的L个波束的数据与标准时间打包后实时送给数据处理，数据处理将这些数据送给“角度标定分析模块”处理；实角度标定分析模块时分析回波数据后计算出雷达测得的太阳实时方位角At2和实时俯仰角Wt2，计算方位角误差＝At2-At，俯仰角误差＝Wt2-Wt，并记录角度标定日志；
f)雷达根据方位角误差和俯仰角误差对伺服的方位角和DBF的俯仰角进行修正；
g)角度标定结束。
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