CN113466809A - 一种雷达标校、获取目标俯仰角度的方法及雷达标校系统 - Google Patents

一种雷达标校、获取目标俯仰角度的方法及雷达标校系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113466809A
CN113466809A CN202110812581.9A CN202110812581A CN113466809A CN 113466809 A CN113466809 A CN 113466809A CN 202110812581 A CN202110812581 A CN 202110812581A CN 113466809 A CN113466809 A CN 113466809A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radar
target
aircraft
data
central axis
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.)
Pending
Application number
CN202110812581.9A
Other languages
English (en)
Inventor
李骁骅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Zhongke Four Point Zero Technology Co ltd
Original Assignee
Chengdu Zhongke Four Point Zero Technology Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Zhongke Four Point Zero Technology Co ltd filed Critical Chengdu Zhongke Four Point Zero Technology Co ltd
Priority to CN202110812581.9A priority Critical patent/CN113466809A/zh
Publication of CN113466809A publication Critical patent/CN113466809A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40Means for monitoring or calibrating
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/28Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived simultaneously from receiving antennas or antenna systems having differently-oriented directivity characteristics
    • G01S3/32Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived simultaneously from receiving antennas or antenna systems having differently-oriented directivity characteristics derived from different combinations of signals from separate antennas, e.g. comparing sum with difference
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/48Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the antennas being continuous or intermittent and the phase difference of signals derived therefrom being measured

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种雷达标校、获取目标俯仰角度的方法及雷达标校系统,涉及雷达应用技术领域,利用飞行器采集现场数据,配合最小二乘法估计,可以从非常大的测试噪声中实现标校,该获取方法不需要雷达模拟器,标校塔等额外设施设备,极大降低了测试设备要求测试时间短,仅需要十多分钟;可在雷达部署后再校准,贴近实战。

Description

一种雷达标校、获取目标俯仰角度的方法及雷达标校系统
技术领域
本发明涉及雷达应用技术领域,具体涉及一种雷达标校、获取目标俯仰角度的方法及雷达标校系统。
背景技术
相控阵对目标俯仰角估计方式一般采用单脉冲和差式测向。其基本方法是:将天线阵分成两个相同子阵,将两个子阵同时收到的信号进行矢量相加与矢量相减处理,处理结果分别称为和通道输出、差通道输出,利用和输出、差输出的幅度差确定目标偏离波束中轴线的角度,相位差确定偏离中轴线的方向。通常采用实测生成幅度差-角度差查找表实现高精度的角度测量。
既有的和差单脉冲测向方法的精度取决于查找表与实际天线和差输出的一致性,查找表的测量通常采用暗室测试和标校塔外场校准两种方式。暗室测试校准法将雷达系统放置于暗室中,由雷达目标模拟器产生特定的目标信号,由精密转台或机械手转动天线阵面,记录不同角度下天线的和、差通道输出幅度和相位,形成查找表;对于无法放入暗室的雷达系统则采用位于室外开阔场地的标校塔,雷达信号模拟器放置于标校塔顶,获得查找表的测试方法与暗室测试校准法相同。
对低空雷达,此类方式局限性在于:1、低空雷达的目标角度低、回波信噪比低,在理想环境(暗室、测试场)中校准结果很难适应目标的回波闪烁效应,误差较大;2、低空雷达每台部署环境条件、周边地物差异甚大,试验场标校结果不一定普遍适应,仅通过现场调试软件修正不但难以达到最优效果,也增加了部署后调试成本。
发明内容
本发明的目的在于:针对上述存在的问题,本发明提供一种雷达标校、获取目标俯仰角度的方法及雷达标校系统,通过飞行器和雷达采集现场数据,以最小二乘法做函数拟合,可以从非常大的测试噪声中实现标校,极大降低了测试设备要求。
本发明采用的技术方案如下:
一种雷达标校方法,包括如下步骤:
采集目标数据步骤:设定飞行器沿直线飞行,飞行高度为固定值H,起飞点为雷达的正上方,飞行器进入预定航线后,开启雷达工作,飞行器穿越雷达收发波束,雷达以飞行器为目标储存目标数据,该目标数据至少包括目标空距D、和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα;
优化数据曲线步骤:通过上述目标数据作出幅度差ΔA-目标俯仰角θ曲线,找到该曲线的顶点,以该顶点所在的位置作中轴线
Figure BDA0003168775870000021
以中轴线为界,将幅度差-仰角曲线拆分为上半区和下半区两个数据集,分别对两个数据集设置约束条件剔除异常数据,得到数据集(ΔA,θ);
标校雷达步骤:根据数据集(ΔA,θ)变换得到被逼近数据集(ΔA,β),对此数据集做最小二乘法拟合,得到幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的解析函数关系。
进一步地,在优化数据曲线步骤中,所述目标俯仰角θ依据下述式(1)计算得出:
Figure BDA0003168775870000022
式(1)中,H为飞行器的飞行高度,D为飞行器的目标空距。
进一步地,在标校雷达步骤中,由数据集(ΔA,θ)到数据集(ΔA,β)的坐标平移变换方法由下述式(2)所示:
Figure BDA0003168775870000031
式(2)中,
Figure BDA0003168775870000032
为雷达发射的波束中轴线角度,β为飞行器的目标偏离中轴线角度;
幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的函数关系如下述式(3)所示:
β=F(ΔA) (3)
对式(4)进行泰勒展开,重写为幂级数形式,如下述式(4)所示:
F(ΔA)=aΔA+bΔA2+cΔA3+…kΔAn (4)
式(4)中,n为最高次幂阶数,根据实际拟合精度要求选取;系数a,b,c…k值由最小二乘法拟合得到,被逼近的数据集为(ΔA,β)。
进一步地,在优化数据曲线步骤中,所述约束条件设定以波束中轴线
Figure BDA0003168775870000033
为起始位置,向左右两边以3dB波束宽度结束位置,作为上半区和下半区的数据集(ΔA,θ),其余数据不用。
进一步地,在采集目标数据步骤之前还设有雷达机械校平步骤:雷达的安装平台法向与重力线垂直。
一种雷达获取目标俯仰角度的方法,包括如下步骤:
采集目标数据步骤:设定飞行器沿直线飞行,飞行高度为固定值H,起飞点为雷达的正上方,飞行器进入预定航线后,开启雷达工作,飞行器穿越雷达收发波束,雷达以飞行器为目标储存目标数据,该目标数据至少包括目标空距D、和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα;
标校雷达步骤:通过上述目标数据作出幅度差ΔA-目标俯仰角θ,对该曲线进行优化后得到数据集(ΔA,θ),根据数据集(ΔA,θ)得到被逼近数据集(ΔA,β),对此数据集做最小二乘法拟合,得到幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的解析函数关系;
获得任意目标俯仰角θ步骤:在完成标校雷达步骤后,对于任意一个目标,雷达测量其回波的和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα后,可通过幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的解析函数关系与和差通道相位差Δα计算俯仰角θ。
进一步地,在标校雷达步骤中,所述目标俯仰角θ依据下述式(1)计算得出目标俯仰角θ:
Figure BDA0003168775870000041
式(1)中,H为飞行器的飞行高度,D为飞行器的目标空距;
数据集(ΔA,θ)到数据集(ΔA,β)的坐标平移变换方法由下述式(2)所示:
Figure BDA0003168775870000042
式(2)中,
Figure BDA0003168775870000043
为雷达发射的波束中轴线角度,β为飞行器的目标偏离中轴线角度;
幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的函数关系如下述式(3)所示:
β=F(ΔA) (3)
对式(3)进行泰勒展开,重写为幂级数形式,如下述式(4)所示:
F(ΔA)=aΔA+bΔA2+cΔA3+…kΔAn (4)
式(4)中,n为最高次幂阶数,根据实际拟合精度要求选取;系数a,b,c…k值由最小二乘法拟合得到,被逼近的数据集为(ΔA,β)。
进一步地,在获取任意目标俯仰角θ步骤中,根据求得的β=F(ΔA)表达式,对于任意一个目标,雷达收到其回波后计算和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα,再由下式(5)求得目标俯仰角θ:
Figure BDA0003168775870000044
式(5)中,波束中轴线角度
Figure BDA0003168775870000045
已知,函数关系F由最小二乘法拟合得出,和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα由雷达测得,由此计算得到目标俯仰角θ。
进一步地,在标校雷达步骤中,找到幅度差ΔA-目标俯仰角θ的顶点,以该顶点所在的位置作中轴线
Figure BDA0003168775870000051
以中轴线
Figure BDA0003168775870000052
为起始位置,向左右两边以3dB波束宽度结束位置,得到上半区和下半区的拟合数据集(ΔA,θ)。
一种雷达标校系统,包括雷达、飞行器和数据处理单元,所述飞行器的飞行高度为固定值H,所述飞行器的起飞点在雷达的正上方,所述飞行器穿越雷达收发波束,所述雷达以该飞行器作为目标,采集目标数据并通过数据处理单元拟合得到幅度差ΔA与目标偏离中轴线角度β对应的解析函数关系,所述数据处理单元根据上述关系通过ΔA计算β进而得到目标俯仰角θ,比较雷达计算的θ与实际目标θ的误差,调节雷达并重复上述过程,直到所述误差满足系统要求。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、可以对相控阵低空雷达实现快速低成本的外场校准。
2、该获取方法不需要雷达模拟器,标校塔等额外设施设备。
3、测试时间短,仅需要十多分钟;可在雷达部署后再校准,贴近实战。
4、飞行器可以选用气压定高型无人机,定高误差小于1米,由于测试飞行高度在一百米到数百米之间,气压定高误差可忽略不计。
5、在多个随机因素影响测量的情况下,利用实测数据对幅度差-俯仰角曲线的函数关系进行估计,适宜使用最小二乘法。
6、标校雷达完成后,可通过幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的解析函数关系、和差通道相位差Δα得到任一目标的俯仰角θ。
附图说明
图1是系统布设的示意图;
图2是回波幅度差ΔA与目标俯仰角θ实际数据分布;
图3是回波幅度差ΔA与目标俯仰角θ的理想曲线。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种雷达标校方法,包括如下步骤:
雷达机械校平步骤:雷达的安装平台法向与重力线垂直;
采集目标数据步骤:设定飞行器沿直线飞行,飞行高度为固定值H,起飞点为雷达的正上方,飞行器进入预定航线后,开启雷达工作,飞行器穿越雷达收发波束,雷达以飞行器为目标储存目标数据,该目标数据至少包括目标空距D、和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα;
优化数据曲线步骤:通过上述目标数据作出幅度差ΔA-目标俯仰角θ曲线,找到该曲线的顶点,以该顶点所在的位置作中轴线
Figure BDA0003168775870000061
以中轴线为界,将幅度差-仰角曲线拆分为上半区和下半区两个数据集,分别对两个数据集设置约束条件剔除异常数据,得到数据集(ΔA,θ);
标校雷达步骤:根据数据集(ΔA,θ)变换得到被逼近数据集(ΔA,β),对此数据集做最小二乘法拟合,得到幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的解析函数关系。
具体地说,飞行器可以选用无人机,当前的商用无人机大多采取气压型高度计定高,高度误差小于1米,标校过程飞行高度在一百米到数百米之间,故气压定高误差可忽略不计,认为其设定高度即为实际飞行高度。对任意一个波束,当飞行器以恒定高度飞越其照射范围时,数据集的理想分布见图3,而实际的数据集为以高斯概率分布于理论曲线附近的离散点,如图2所示,故配合最小二乘法估计求得理想分布函数,可以从非常大的测试噪声中实现标校,极大降低了测试设备要求,标校雷达完成后,可通过幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的解析函数关系、和差通道相位差Δα得到任一目标的俯仰角θ。
实施例2
一种雷达标校方法,基于实施例1的基础,在优化数据曲线步骤中,所述目标俯仰角θ依据下述式(1)计算得出:
Figure BDA0003168775870000071
式(1)中,H为飞行器的飞行高度,D为飞行器的目标空距。具体地说,雷达上报的空距为D’,由于雷达测距误差仅为5米,目标最小空距为100米,测距误差影响忽略不计,认为D’=D。;
在标校雷达步骤中,由数据集(ΔA,θ)到数据集(ΔA,β)的坐标平移变换方法由下述式(2)所示:
Figure BDA0003168775870000072
式(2)中,
Figure BDA0003168775870000073
为雷达发射的波束中轴线角度,β为飞行器的目标偏离中轴线角度;
幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的函数关系如下述式(3)所示:
β=F(ΔA) (3)
对式(3)进行泰勒展开,重写为幂级数形式,如下述式(4)所示:
F(ΔA)=aΔA+bΔA2+cΔA3+…kΔAn (4)
式(4)中,n为最高次幂阶数,根据实际拟合精度要求选取;系数a,b,c…k值由最小二乘法拟合得到,被逼近的数据集为(ΔA,β)。
具体地说,现有测试方式在低空雷达上的角度误差归因于以下两种情况:1.目标越接近波束中轴线,和差通道的幅度差越大。目标角度等于波束中轴线时,幅度差值可达30~40dB。而低空雷达目标信噪比通常低于20dB,,此时差波束幅度已在量化幅度以下,故而在中轴线附近角度估计误差快速恶化;2.目标接近和波束3dB宽度的边缘时,和差幅度接近相等。实际环境下目标回波受闪烁与系统噪声影响,在和差幅度差较小情况下,表现为噪声叠加的随机起伏,造成测向具有较大的方差,但均值偏离不大。以上两点可以归结为在多个随机因素影响测量的情况下,利用实测数据,对和差幅度差-目标偏角函数进行极大似然估计。这种估计非常适合采用最小二乘法。
实施例3
一种雷达标校方法,包括如下步骤:
雷达机械校平步骤:雷达的安装平台法向与重力线垂直;
采集目标数据步骤:设定飞行器沿直线飞行,飞行高度为固定值H,起飞点为雷达的正上方,飞行器进入预定航线后,开启雷达工作,飞行器穿越雷达收发波束,雷达以飞行器为目标储存目标数据,该目标数据至少包括目标空距D、和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα;
优化数据曲线步骤:通过上述目标数据作出幅度差ΔA-目标俯仰角θ曲线,找到该曲线的顶点,以该顶点所在的位置作中轴线
Figure BDA0003168775870000081
以中轴线为界,将幅度差-仰角曲线拆分为上半区和下半区两个数据集,分别对两个数据集设置约束条件剔除异常数据,得到拟合数据集(ΔA,θ);
标校雷达步骤:根据合数据集(ΔA,θ)变换得到被逼近数据集(ΔA,β),对此数据集做最小二乘法拟合,得到幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的解析函数关系。
在优化数据曲线步骤中,所述约束条件设定以波束中轴线
Figure BDA0003168775870000082
为起始位置,向左右两边以3dB波束宽度为结束位置,作为上半区和下半区的拟合数据集(ΔA,θ),其余数据不用。此时半区内拟合数据集(ΔA,θ)中的数据集呈现出非奇异、非阶跃的特性,以满足最小二乘法拟合的边界条件。
实施例4
一种雷达获取目标俯仰角度的方法,包括如下步骤:
采集目标数据步骤:设定飞行器沿直线飞行,飞行高度为固定值H,起飞点为雷达的正上方,飞行器进入预定航线后,开启雷达工作,飞行器穿越雷达收发波束,雷达以飞行器为目标储存目标数据,该目标数据至少包括目标空距D、和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα;
标校雷达步骤:通过上述目标数据作出幅度差ΔA-目标俯仰角θ,对该曲线进行优化后得到数据集(ΔA,θ),根据数据集(ΔA,θ)得到被逼近数据集(ΔA,β),对此数据集做最小二乘法拟合,得到幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的解析函数关系;
获得任意目标俯仰角θ步骤:在完成标校雷达步骤后,对于任意一个目标,雷达测量其回波的和差通道幅度差ΔA与和差通道相位差Δα后,可通过幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的解析函数关系、和差通道相位差Δα计算俯仰角θ。
具体地说,飞行器可以选用无人机,当前的商用无人机大多采取气压型高度计定高,高度误差小于1米,标校过程飞行高度在一百米到数百米之间,故定高误差可忽略不计,认为其设定高度即为实际飞行高度。对任意一个波束,当飞行器以恒定高度飞越其照射范围时,数据集的理想分布见图1,而实际的数据集为以高斯概率分布于理论曲线附近的离散点,如图2所示,故配合最小二乘法估计求得理想分布函数,可以从非常大的测试噪声中实现标校,极大降低了测试设备要求。
实施例5
一种雷达雷达获取目标俯仰角度的方法,基于实施例4的基础,在标校雷达步骤中,所述目标俯仰角θ依据下述式(1)计算得出目标俯仰角θ:
Figure BDA0003168775870000101
式(1)中,H为飞行器的飞行高度,D为飞行器的目标空距。具体地说,雷达上报的空距为D’,由于雷达测距误差仅为5米,目标最小空距为100米,测距误差对角度的影响忽略不计,认为D’=D;
数据集(ΔA,θ)到数据集(ΔA,β)的坐标平移变换方法由下述式(2)所示:
Figure BDA0003168775870000102
式(2)中,
Figure BDA0003168775870000103
为雷达发射的波束中轴线角度,β为飞行器的目标偏离中轴线角度;
幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的函数关系如下述式(3)所示:
β=F(ΔA) (3)
对式(3)进行泰勒展开,重写为幂级数形式,如下述式(4)所示:
F(ΔA)=aΔA+bΔA2+cΔA3+…kΔAn (4)
式(4)中,n为最高次幂阶数,根据实际拟合精度要求选取;系数a,b,c…k值由最小二乘法拟合得到,被逼近的数据集为(ΔA,β)。
在获取任意目标俯仰角θ步骤中,根据求得的β=F(ΔA)表达式,对于任意一个目标,雷达收到其回波后计算和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα,再由下式(5)求得目标俯仰角θ:
Figure BDA0003168775870000104
式(5)中,波束中轴线角度
Figure BDA0003168775870000105
已知,函数关系F由最小二乘法拟合得出,和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα由雷达测得,由此计算得到目标俯仰角。
在标校雷达步骤中,找到幅度差ΔA-目标俯仰角θ的顶点,以该顶点所在的位置作中轴线
Figure BDA0003168775870000111
以中轴线
Figure BDA0003168775870000112
为起始位置,向左右两边以3dB波束宽度为结束位置,得到上半区和下半区的拟合数据集(ΔA,θ)。
实施例6
一种雷达标校系统,如图1所示,包括雷达、飞行器和数据处理单元,所述飞行器的飞行高度为固定值H,所述飞行器的起飞点在雷达的正上方,所述飞行器穿越雷达收发波束,所述雷达以该飞行器作为目标,采集目标数据并通过数据处理单元拟合得到幅度差ΔA与目标偏离中轴线角度β对应的解析函数关系,所述数据处理单元根据上述关系通过ΔA计算β进而得到目标俯仰角θ,比较雷达计算的θ与实际目标θ的误差,调节雷达并重复上述过程,直到所述误差满足系统要求。
本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种雷达标校方法,其特征在于,包括如下步骤:
采集目标数据步骤:设定飞行器沿直线飞行,飞行高度为固定值H,起飞点为雷达的正上方,飞行器进入预定航线后,开启雷达工作,飞行器穿越雷达收发波束,雷达以飞行器为目标储存目标数据,该目标数据至少包括目标空距D、和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα;
优化数据曲线步骤:通过上述目标数据作出幅度差ΔA-目标俯仰角θ曲线,找到该曲线的顶点,以该顶点所在的位置作中轴线
Figure FDA0003168775860000011
以中轴线为界,将幅度差-仰角曲线拆分为上半区和下半区两个数据集,分别对两个数据集设置约束条件剔除异常数据,得到数据集(ΔA,θ);
标校雷达步骤:根据合数据集(ΔA,θ)变换得到被逼近数据集(ΔA,β),对此数据集做最小二乘法拟合,得到幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的解析函数关系。
2.如权利要求1所述的雷达标校方法,其特征在于:在优化数据曲线步骤中,所述目标俯仰角θ依据下述式(1)计算得出:
Figure FDA0003168775860000012
式(1)中,H为飞行器的飞行高度,D为飞行器的目标空距。
3.如权利要求2所述的雷达标校方法,其特征在于:在标校雷达步骤中,由数据集(ΔA,θ)到数据集(ΔA,β)的坐标平移变换方法由下述式(2)所示:
Figure FDA0003168775860000013
式(2)中,
Figure FDA0003168775860000014
为雷达发射的波束中轴线角度,β为飞行器的目标偏离中轴线角度;幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的函数关系如下述式(3)所示:
β=F(ΔA) (3)
对式(3)进行泰勒展开,重写为幂级数形式,如下述式(4)所示:
F(ΔA)=aΔA+bΔA2+cΔA3+…kΔAn (4)
式(4)中,n为最高次幂阶数,根据实际拟合精度要求选取;系数a,b,c…k值由最小二乘法拟合得到,被逼近的数据集为(ΔA,β)。
4.如权利要求1所述的雷达标校方法,其特征在于:在优化数据曲线步骤中,所述约束条件设定以波束中轴线
Figure FDA0003168775860000021
为起始位置,向左右两边以3dB波束宽度为结束位置,作为上半区和下半区的拟合数据集(ΔA,θ),其余数据不用。
5.如权利要求1所述的雷达标校方法,其特征在于:在采集目标数据步骤之前还设有雷达机械校平步骤:雷达的安装平台法向与重力线垂直。
6.一种雷达获取目标俯仰角度的方法,其特征在于,包括如下步骤:
采集目标数据步骤:设定飞行器沿直线飞行,飞行高度为固定值H,起飞点为雷达的正上方,飞行器进入预定航线后,开启雷达工作,飞行器穿越雷达收发波束,雷达以飞行器为目标储存目标数据,该目标数据至少包括目标空距D、和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα;
标校雷达步骤:通过上述目标数据作出幅度差ΔA-目标俯仰角θ,对该曲线进行优化后得到数据集(ΔA,θ),根据数据集(ΔA,θ)得到被逼近数据集(ΔA,β),对此数据集做最小二乘法拟合,得到幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的解析函数关系;
获得任意目标俯仰角θ步骤:在完成标校雷达步骤后,对于任意一个目标,雷达测量其回波的和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα后,可通过幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的解析函数关系与和差通道相位差Δα计算俯仰角θ。
7.如权利要求6所述的雷达获取目标俯仰角度的方法,其特征在于:在标校雷达步骤中,所述目标俯仰角θ依据下述式(1)计算得出目标俯仰角θ:
Figure FDA0003168775860000031
式(1)中,H为飞行器的飞行高度,D为飞行器的目标空距;
数据集(ΔA,θ)到数据集(ΔA,β)的坐标平移变换方法由下述式(2)所示:
Figure FDA0003168775860000032
式(2)中,
Figure FDA0003168775860000033
为雷达发射的波束中轴线角度,β为飞行器的目标偏离中轴线角度;幅度差ΔA与偏离中轴线角度β的函数关系如下述式(3)所示:
β=F(ΔA) (3)
对式(3)进行泰勒展开,重写为幂级数形式,如下述式(4)所示:
F(ΔA)=aΔA+bΔA2+cΔA3+…kΔAn (4)
式(4)中,n为最高次幂阶数,根据实际拟合精度要求选取;系数a,b,c…k值由最小二乘法拟合得到,被逼近的数据集为(ΔA,β)。
8.如权利要求7所述的雷达获取目标俯仰角度的方法,其特征在于:在获取任意目标俯仰角θ步骤中,根据求得的β=F(ΔA)表达式,对于任意一个目标,雷达收到其回波后计算和差通道幅度差ΔA与和差通道相位差Δα,再由下式(5)求得目标俯仰角θ:
Figure FDA0003168775860000034
式(5)中,波束中轴线角度
Figure FDA0003168775860000035
已知,函数关系F由最小二乘法拟合得出,和差通道幅度差ΔA,和差通道相位差Δα由雷达测得,由此计算得到目标俯仰角θ。
9.如权利要求6所述的雷达获取目标俯仰角度的方法,其特征在于:在标校雷达步骤中,找到幅度差ΔA-目标俯仰角θ的顶点,以该顶点所在的位置作中轴线
Figure FDA0003168775860000036
以中轴线
Figure FDA0003168775860000037
为起始位置,向左右两边以3dB波束宽度结束位置,得到上半区和下半区的拟合数据集(ΔA,θ)。
10.一种雷达标校系统,其特征在于:包括雷达、飞行器和数据处理单元,所述飞行器的飞行高度为固定值H,所述飞行器的起飞点在雷达的正上方,所述飞行器穿越雷达收发波束,所述雷达以该飞行器作为目标,采集目标数据并通过数据处理单元拟合得到幅度差ΔA与目标偏离中轴线角度β对应的解析函数关系,所述数据处理单元根据上述关系通过ΔA计算β进而得到目标俯仰角θ,比较雷达计算的θ与实际目标θ的误差,调节雷达并重复上述过程,直到所述误差满足系统要求。
CN202110812581.9A 2021-07-19 2021-07-19 一种雷达标校、获取目标俯仰角度的方法及雷达标校系统 Pending CN113466809A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110812581.9A CN113466809A (zh) 2021-07-19 2021-07-19 一种雷达标校、获取目标俯仰角度的方法及雷达标校系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110812581.9A CN113466809A (zh) 2021-07-19 2021-07-19 一种雷达标校、获取目标俯仰角度的方法及雷达标校系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113466809A true CN113466809A (zh) 2021-10-01

Family

ID=77880983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110812581.9A Pending CN113466809A (zh) 2021-07-19 2021-07-19 一种雷达标校、获取目标俯仰角度的方法及雷达标校系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113466809A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114217278A (zh) * 2021-12-14 2022-03-22 齐鲁空天信息研究院 一种基于动态目标的相控阵雷达幅相校准方法及系统
CN114417492A (zh) * 2021-11-19 2022-04-29 中国直升机设计研究所 一种直升机平飞性能试飞方法和装置
CN115421110A (zh) * 2022-08-30 2022-12-02 北京天地一格科技有限公司 一种雷达整机系统标校方法、装置、存储介质及电子设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102998661A (zh) * 2012-08-29 2013-03-27 中国人民解放军63891部队 雷达检飞目标替代试验方法
WO2021115226A1 (zh) * 2019-12-11 2021-06-17 华为技术有限公司 一种测试平台以及通道误差的确定方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102998661A (zh) * 2012-08-29 2013-03-27 中国人民解放军63891部队 雷达检飞目标替代试验方法
WO2021115226A1 (zh) * 2019-12-11 2021-06-17 华为技术有限公司 一种测试平台以及通道误差的确定方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
居鹏;杨序;徐海;: "机载有源相控阵雷达角度标校方法", 现代雷达, no. 06 *
薛立娟等: "基于非线性拟合方法的雷达探测俯仰角估计", 科学技术创新, no. 4, pages 4 - 6 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114417492A (zh) * 2021-11-19 2022-04-29 中国直升机设计研究所 一种直升机平飞性能试飞方法和装置
CN114217278A (zh) * 2021-12-14 2022-03-22 齐鲁空天信息研究院 一种基于动态目标的相控阵雷达幅相校准方法及系统
CN115421110A (zh) * 2022-08-30 2022-12-02 北京天地一格科技有限公司 一种雷达整机系统标校方法、装置、存储介质及电子设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113466809A (zh) 一种雷达标校、获取目标俯仰角度的方法及雷达标校系统
CN108761419B (zh) 基于组合空时主通道自适应处理的低空风切变风速估计方法
CN108254630B (zh) 一种短波天线方向图和增益的测量系统及方法
CN109581307B (zh) 回波强度z参数标定方法、装置、计算机设备及存储介质
CN104730503B (zh) 确定高分辨率sar参考目标rcs对定标影响的方法及补偿方法
CN111682908B (zh) 基于无人机的相控阵系统收发通道一致性标校方法
Kim et al. Development of planar active phased array antenna for detecting and tracking radar
CN113009436B (zh) 一种空间角位置参数校准方法
Jirousek et al. Development of the highly accurate DLR Kalibri transponder
CN108562882A (zh) 一种星载sar影像几何交叉定标方法和系统
CN112363185A (zh) 一种星载iGNSS-R测高精度评估方法
CN110726980A (zh) 一种机载相控阵天气雷达对地表杂波的分析方法
CN108107432A (zh) 基于时域扰动的高低轨双基sar保相成像方法
CN104375129A (zh) 一种分布式阵列相参合成雷达发射相参参数校准方法
CN105974382B (zh) 重轨干涉sar系统天线正侧视安装角度精确标定方法
CN113050055B (zh) 一种有源定标设备等效rcs标定方法及系统
CN112068133B (zh) 一种多模式微波遥感器散射计模式的系统模拟方法
CN116772838B (zh) 一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法
Döring et al. Highly accurate calibration target for multiple mode SAR systems
CN116148784B (zh) 一种单站闪电定位系统相位自动校准系统及方法
CN110456317A (zh) 一种基于流星尾迹回波的相控阵雷达系统定标方法
RU2758979C1 (ru) Способ автоматического измерения параметров диаграммы направленности антенны в дальней зоне методом облета с помощью бла
CN114265025A (zh) 一种宽带相控阵系统自动化波瓣测试与角度零值标校装置
CN112485769B (zh) 一种基于相控阵二次雷达波束自适应修正方法
Zhiqiang et al. Pointing Accuracy Test Practice of Airborne Active Phased Array Radar

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