CN113702932A - 一种测高雷达校准系统 - Google Patents

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CN113702932A CN202110994492.0A CN202110994492A CN113702932A CN 113702932 A CN113702932 A CN 113702932A CN 202110994492 A CN202110994492 A CN 202110994492A CN 113702932 A CN113702932 A CN 113702932A
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苏皎阳
倪亮
张金强
魏维伟
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Abstract

本发明公开一种测高雷达校准系统，应用于双天线测高雷达中，双天线测高雷达包括射频收发模块、与射频收发模块连接的信号调节模块及与信号调节模块连接的双通道天线；包括：相位校准模块，分别与射频收发模块和双通道天线进行连接，用于对射频收发模块、信号调节模块和双通道天线形成的发射链路和接收链路进行相位校准，以得到校准回波信号；信号处理平台，分别与相位校准模块和信号调节模块进行连接，用于根据校准回波信号得到发射链路和所述接收链路的相位差，以对发射链路中的信号和接收链路接收的信号进行相位补偿。本发明实现了对双天线测高雷达的发射链路和接收链路的相位校准及补偿，可以提高双天线测高雷达的测量分辨率和测高精度。

Description

一种测高雷达校准系统
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种应用于双天线测高雷达的测高雷达校准系统。
背景技术
根据对地面高度进行高精度测量的需求，可以采用具有双天线的测高雷达来提取地面高度。双天线测高雷达在提高功率增益积满足作用距离要求的同时，还能够利用窄波束和干涉测量提高测量分辨率和测高精度。
在双天线测高雷达工作过程中，不同的目标回波到达两个天线的空间传输路径不同，则根据两个接收通道的回波信号之间的相位差可以区分不同的目标。但是，除了空间传输路径不同带来的相位差外，回波信号在测高雷达的接收链路内进行传输时也会引入额外的相位差；为精确测量各目标由于空间传输路径差带来的相位差，以及避免额外的相位差对不同目标的区分带来干扰，有必要对接收链路内额外的相位差进行补偿校准。
此外，受测高雷达内有源器件等因素的影响，到达两个天线的发射链路会存在一定差异，导致两个天线发射的信号存在相位差；为精确测量各目标由于空间传输路径差带来的相位差，同样有必要对发射链路内信号的相位差进行补偿校准。
在相位校准方面，在轨运行的星载合成孔径雷达ERS-1/2和Radarsat、以及HJ-1-C卫星都设计有内定标系统。然而，上述产品均是单通道SAR系统，其内定标系统均基于单通道设计，针对的也是单通道接收链路和发射链路的相位校准，无法对具有双天线的测高雷达进行相位校准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测高雷达校准系统，以对双天线测高雷达的发射链路和接收链路进行相位校准及补偿，从而提高双天线测高雷达的测量分辨率和测高精度。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种测高雷达校准系统，应用于双天线测高雷达中，所述双天线测高雷达包括射频收发模块、与所述射频收发模块连接的信号调节模块及与所述信号调节模块连接的双通道天线；所述测高雷达校准系统包括：
相位校准模块，分别与所述射频收发模块和所述双通道天线进行连接，用于对所述射频收发模块、所述信号调节模块和所述双通道天线形成的发射链路和接收链路进行相位校准，以得到校准回波信号；
信号处理平台，分别与所述相位校准模块和所述信号调节模块进行连接，用于根据所述校准回波信号得到所述发射链路和所述接收链路的相位差，以对所述发射链路中的信号和所述接收链路接收的信号进行相位补偿。
优选地，所述射频收发模块包括：发射机；所述发射机分别与所述信号调节模块和所述相位校准模块连接，用于生成激励信号。
优选地，所述信号调节模块包括：
功率分配器，与所述发射机连接，用于将所述激励信号分为第一分信号和第二分信号；
移相放大单元，分别与所述功率分配器和所述信号处理平台连接，用于对所述第一分信号和所述第二分信号进行相位调整和功率放大，以得到第一原始测量信号和第二原始测量信号；
第一环形器，分别与所述移相放大单元和所述双通道天线连接，用于将所述第一原始测量信号传输至所述双通道天线；以及
第二环形器，分别与所述移相放大单元和所述双通道天线连接，用于将所述第二原始测量信号传输至所述双通道天线。
优选地，所述双通道天线包括：
第一天线，分别与所述第一环形器和所述相位校准模块连接，用于发射所述第一原始测量信号，以及接收第一原始测量回波信号并传输至所述相位校准模块；
第二天线，分别与所述第二环形器和所述相位校准模块连接，用于发射所述第二原始测量信号，以及接收第二原始测量回波信号并传输至所述相位校准模块。
优选地，所述相位校准模块包括：
天线耦合单元，分别与所述第一天线和所述第二天线连接，用于对所述第一原始测量回波信号和所述第二原始测量回波信号进行耦合；
发射标校单元，与所述天线耦合单元连接，用于对所述第一原始测量回波信号和所述第二原始测量回波信号进行衰减和延时，以得到第一发射校准回波信号和第二发射校准回波信号；
第一接收机，分别与所述发射标校单元和所述信号处理平台进行连接，用于接收所述第一发射校准回波信号和所述第二发射校准回波信号并传输至所述信号处理平台；以及
接收标校单元，分别与所述发射机和所述天线耦合单元连接，用于对所述激励信号进行衰减和延时，以得到校准信号；且所述校准信号经所述天线耦合单元分别传输至所述第一天线和所述第二天线。
优选地，所述第一天线还用于发射所述校准信号，以及接收第一校准回波信号并传输至所述第一环形器；
所述第二天线还用于发射所述校准信号，以及接收第二校准回波信号并传输至所述第二环形器；
所述射频收发模块还包括第二接收机和第三接收机；
所述第二接收机分别与所述第一环形器和所述信号处理平台连接，用于对所述第一校准回波信号进行变频处理，以得到第一接收校准回波信号并传输至所述信号处理平台；
所述第三接收机分别与所述第二环形器和所述信号处理平台连接，用于对所述第二校准回波信号进行变频处理，以得到第二接收校准回波信号并传输至所述信号处理平台。
优选地，所述发射机、所述功率分配器、所述移相放大单元、所述第一环形器和所述第一天线形成第一发射链路；所述发射机、所述功率分配器、所述移相放大单元、所述第二环形器和所述第二天线形成第二发射链路；
所述第一天线、所述第一环形器和所述第二接收机形成第一接收链路；所述第二天线、所述第二环形器和所述第三接收机形成第二接收链路；
所述天线耦合单元、所述发射标校单元和所述第一接收机形成发射标校通路；所述发射机、所述接收标校单元和所述天线耦合单元形成接收标校通路。
优选地，对所述第一发射链路和所述第二发射链路进行相位校准时，所述第一发射链路、所述第二发射链路及所述发射标校通路启动；
对所述第一接收链路和所述第二接收链路进行相位校准时，所述接收标校通路、所述第一接收链路及所述第二接收链路启动。
优选地，所述信号处理平台包括：
发射相位差计算单元，分别与所述第一接收机和所述移相放大单元连接，用于根据所述第一发射校准回波信号和所述第二发射校准回波信号计算所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位差并反馈至所述移相放大单元；
接收相位差计算单元，分别与所述第二接收机和所述第三接收机进行连接，用于根据所述第一接收校准回波信号和所述第二接收校准回波信号计算所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位差。
优选地，所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位差通过以下公式进行计算：
Figure BDA0003233497650000041
其中，
Figure BDA0003233497650000042
为所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位差；J为经脉压处理后的所述第一发射校准回波信号或经脉压处理后的所述第二发射校准回波信号的峰值数量；S1(j)为经脉压处理后的所述第一发射校准回波信号的第j个峰值；S2(j)为经脉压处理后的所述第二发射校准回波信号的第j个峰值；
所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位差通过以下公式进行计算：
Figure BDA0003233497650000043
其中，
Figure BDA0003233497650000044
为所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位差；I为经脉压处理后的所述第一接收校准回波信号或经脉压处理后的所述第二接收校准回波信号的峰值数量；H1(i)为经脉压处理后的所述第一接收校准回波信号的第i个峰值；H2(i)为经脉压处理后的所述第二接收校准回波信号的第i个峰值。
本发明与现有技术相比至少具有以下优点之一：
本发明提供一种测高雷达校准系统，通过相位校准模块和信号处理平台可以对双天线测高雷达中由射频收发模块、信号调节模块和双通道天线形成的发射链路和接收链路进行相位校准及补偿，以提高双天线测高雷达的测量分辨率和测高精度。
本发明对第一发射链路和第二发射链路进行相位校准时，发射机生成的激励信号可以通过第一发射链路和第二发射链路进行处理后对应传输至第一天线和第二天线；第一天线和第二天线对应接收的第一原始测量回波信号和第二原始测量回波信号则可以通过发射标校通路进行处理后传输至发射相位差计算单元，从而能够在回波信号的传输路径相同的情况下，实现对第一发射链路和第二发射链路之间相位差的准确计算。
本发明对第一接收链路和第二接收链路进行相位校准时，发射机生成的激励信号可以通过接收标校通路进行处理后对应传输至第一天线和第二天线；第一天线和第二天线对应接收的第一校准回波信号和第二校准回波信号则可以通过对应的第一接收链路和第二接收链路进行处理后传输至接收相位差计算单元，从而能够在发射信号的传输路径相同的情况下，实现对第一接收链路和第二接收链路之间相位差的准确计算。
本发明可以对双天线测高雷达中第一发射链路和第二发射链路以及第一接收链路和第二接收链路进行在线相位校准，实现对双天线测高雷达相位偏差的实时测量及补偿校准，极大地提高了双天线测高雷达的测量分辨率和测高精度，确保测高雷达实际工作中的系统性能。
本发明具有较高的相位标校精度，且相位标校精度可达0.1°，同时本发明还具有较强的工程实现性。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种测高雷达校准系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种测高雷达校准系统对发射链路相位校准的流程图；
图3是本发明一实施例提供的一种测高雷达校准系统对接收链路相位校准的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种测高雷达校准系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合附图1～3所示，本实施例提供一种测高雷达校准系统，应用于双天线测高雷达中，所述双天线测高雷达包括射频收发模块110、与所述射频收发模块110连接的信号调节模块120及与所述信号调节模块120连接的双通道天线130；所述测高雷达校准系统包括：相位校准模块210，分别与所述射频收发模块110和所述双通道天线130进行连接，用于对所述射频收发模块110、所述信号调节模块120和所述双通道天线130形成的发射链路和接收链路进行相位校准，以得到校准回波信号；信号处理平台220，分别与所述相位校准模块210和所述信号调节模块120进行连接，用于根据所述校准回波信号得到所述发射链路和所述接收链路的相位差，以对所述发射链路中的信号和所述接收链路接收的信号进行相位补偿。
请同时参考图1、图2和图3，所述射频收发模块110包括：发射机1101；所述发射机1101分别与所述信号调节模块120和所述相位校准模块210连接，用于生成激励信号。
具体的，在本实施例中，所述发射机1101可以采用频率综合器，以提供高精度、高稳定度的所述激励信号，从而为所述双天线测高雷达和所述测高雷达校准系统提供相参频率基准，但本发明不以此为限。
请同时参考图1和图2，所述信号调节模块120包括：功率分配器1201，与所述发射机1101连接，用于将所述激励信号分为第一分信号和第二分信号；移相放大单元1202，分别与所述功率分配器1201和所述信号处理平台220连接，用于对所述第一分信号和所述第二分信号进行相位调整和功率放大，以得到第一原始测量信号和第二原始测量信号；第一环形器1203，分别与所述移相放大单元1202和所述双通道天线130连接，用于将所述第一原始测量信号传输至所述双通道天线130；以及第二环形器1204，分别与所述移相放大单元1202和所述双通道天线130连接，用于将所述第二原始测量信号传输至所述双通道天线130。
具体的，在本实施例中，所述移相放大单元1202可以包括移相器和功率放大器；其中，所述移相器可以分别与所述功率分配器1201和所述信号处理平台220的所述发射相位差计算单元2201连接，用于对所述第一分信号和所述第二分信号进行相位调整；所述功率放大器可以分别与所述移相器、所述第一环形器1203和所述第二环形器1204连接，用于对相位调整后的所述第一分信号和所述第二分信号进行功率放大，以形成所述双天线测高雷达工作所需的双路高功率脉冲并送往所述双通道天线130。优选地，在对所述发射链路进行相位校准时，所述移相器可以根据初始相位差对所述第一分信号和所述第二分信号进行相位调整，且所述初始相位差可以为0或为之前校准所得的所述发射链路的相位差；在完成本次所述发射链路的相位校准后，利用已相位校准的所述双天线测高雷达对地面高度进行测量时，所述移相器可以根据本次校准所得的所述发射链路的相位差对所述第一分信号和所述第二分信号进行实时相位调整，但本发明不以此为限。
请继续参考图1，所述双通道天线130包括：第一天线1301，分别与所述第一环形器1203和所述相位校准模块210连接，用于发射所述第一原始测量信号，以及接收第一原始测量回波信号并传输至所述相位校准模块210；第二天线1302，分别与所述第二环形器1204和所述相位校准模块210连接，用于发射所述第二原始测量信号，以及接收第二原始测量回波信号并传输至所述相位校准模块210。
具体的，在本实施例中，所述双通道天线130可以为具有高指向精度和窄波束高增益的波导缝隙天线，通过限制波束覆盖面积可以提高功率增益积，从而提高所述双天线测高雷达的探测威力。所述双通道天线130中的所述第一天线1301和所述第二天线1302皆可以提供一个具有稳定基线长度的波束，以进行干涉测量，从而提高所述双天线测高雷达的测量分辨率和测高精度，但本发明不以此为限。
请同时参考图1、图2和图3，所述相位校准模块210包括：天线耦合单元2101，分别与所述第一天线1301和所述第二天线1302连接，用于对所述第一原始测量回波信号和所述第二原始测量回波信号进行耦合；发射标校单元2102，与所述天线耦合单元2101连接，用于对所述第一原始测量回波信号和所述第二原始测量回波信号进行衰减和延时，以得到第一发射校准回波信号和第二发射校准回波信号；第一接收机2103，分别与所述发射标校单元2102和所述信号处理平台进行连接，用于接收所述第一发射校准回波信号和所述第二发射校准回波信号并传输至所述信号处理平台220；以及接收标校单元2104，分别与所述发射机1101和所述天线耦合单元2101连接，用于对所述激励信号进行衰减和延时，以得到校准信号；且所述校准信号经所述天线耦合单元2101分别传输至所述第一天线1301和所述第二天线1302。
可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述第一天线1301还用于发射所述校准信号，以及接收第一校准回波信号并传输至所述第一环形器1203；所述第二天线1302还用于发射所述校准信号，以及接收第二校准回波信号并传输至所述第二环形器1204；所述射频收发模块110还包括第二接收机1102和第三接收机1103；所述第二接收机1102分别与所述第一环形器1203和所述信号处理平台220连接，用于对所述第一校准回波信号进行变频处理，以得到第一接收校准回波信号并传输至所述信号处理平台220；所述第三接收机1103分别与所述第二环形器1204和所述信号处理平台220连接，用于对所述第二校准回波信号进行变频处理，以得到第二接收校准回波信号并传输至所述信号处理平台220。
具体的，在本实施例中，所述第一接收机2103可以为第一射频接收机。所述第二接收机1102可以包括第二射频接收机和第一中频接收机，其中第二射频接收机用于接收所述第一校准回波信号，所述第一中频接收机则可以将所述第一校准回波信号由射频信号变频至中频信号，从而得到第一接收校准回波信号并传输至所述信号处理平台220的所述接收相位差计算单元2202。所述第三接收机1103可以包括第三射频接收机和第二中频接收机，其中第三射频接收机用于接收所述第二校准回波信号，所述第二中频接收机则可以将所述第二校准回波信号由射频信号变频至中频信号，从而得到第二接收校准回波信号并传输至所述信号处理平台220的所述接收相位差计算单元2202，但本发明不以此为例。
请同时参考图1、图2和图3，所述发射机1101、所述功率分配器1201、所述移相放大单元1202、所述第一环形器1203和所述第一天线1301形成第一发射链路；所述发射机1101、所述功率分配器1201、所述移相放大单元1202、所述第二环形器1204和所述第二天线1302形成第二发射链路；所述天线耦合单元2101、所述发射标校单元2102和所述第一接收机2103形成发射标校通路；所述发射机1101、所述接收标校单元2104和所述天线耦合单元2101形成接收标校通路；所述第一天线1301、所述第一环形器1203和所述第二接收机1102形成第一接收链路；所述第二天线1302、所述第二环形器1204和所述第三接收机1103形成第二接收链路。
可以理解的是，在一些其他的实施例中，对所述第一发射链路和所述第二发射链路进行相位校准时，所述第一发射链路、所述第二发射链路和所述发射标校通路启动；对所述第一接收链路和所述第二接收链路进行相位校准时，所述接收标校通路、所述第一接收链路和所述第二接收链路启动。
在一些实施例中，所述信号处理平台220包括：发射相位差计算单元2201，分别与所述第一接收机2103和所述移相放大单元1202连接，用于根据所述第一发射校准回波信号和所述第二发射校准回波信号计算所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位差并反馈至所述移相放大单元1202；接收相位差计算单元2202，分别与所述第二接收机1102和所述第三接收机1103进行连接，用于根据所述第一接收校准回波信号和所述第二接收校准回波信号计算所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位差。
具体的，由于受所述双天线测高雷达内空间位置及其内各有源器件(例如所述发射机1101、所述功率分配器1201、所述移相放大单元1202、所述第一环形器1203、所述第一天线1301、所述第二环形器1204、所述第二天线1302、所述第二接收机1102和所述第三接收机1103及彼此之间连接电缆等)安装位置的影响，所述发射链路中的所述第一发射链路和所述第二发射链路之间以及所述接收链路中的所述第一接受链路和所述第二接收链路之间皆会存在一定差异(包括长度差异、位置差异等)，使得所述第一发射链路和所述第二发射链路之间以及所述第一接受链路和所述第二接收链路之间存在相位差，影响所述双天线测高雷达的测量分辨率和测高精度。因此，为提高所述双天线测高雷达的测量分辨率和测高精度，可以在使用所述双天线测高雷达对地面高度进行测量前，通过所述测高雷达校准系统对所述第一发射链路和所述第二发射链路进行相位校准及补偿；而对所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位校准及补偿既可以在使用所述双天线测高雷达对地面高度进行测量前进行，也可以在根据测量结果计算地面高度时进行，但本发明不以此为限。
更具体的，在本实施例中，如图2所示，对所述第一发射链路和所述第二发射链路进行相位校准时，所述发射机1101生成的所述激励信号可以通过所述第一发射链路和所述第二发射链路进行处理得到所述第一原始测量信号和所述第二原始测量信号并传输至对应的所述第一天线1301和所述第二天线1302；所述第一天线1301和所述第二天线1302对应接收的所述第一原始测量回波信号和所述第二原始测量回波信号则可以通过所述发射标校通路进行处理得到所述第一发射校准回波信号和所述第二发射校准回波信号并传输至所述发射相位差计算单元2201，从而能够在回波信号的传输路径相同的情况下，实现对所述第一发射链路和所述第二发射链路之间相位差的准确计算。优选地，对所述第一发射链路和所述第二发射链路进行相位校准时，可以分时控制所述移相放大单元1202和所述第一环形器1203之间第一开关及所述移相放大单元1202和所述第二环形器1204之间第二开关的启闭，使得所述第一发射链路和所述第二发射链路分时工作，从而使得所述第一天线1301和所述第二天线1302可以分时发射对应的所述第一原始测量信号和所述第二原始测量信号以及分时接收对应的所述第一原始测量回波信号和所述第二原始测量回波信号，进而使得所述发射标校通路可以分时对所述第一原始测量回波信号和所述第二原始测量回波信号可以进行处理并将得到的所述第一发射校准回波信号和所述第二发射校准回波信号分时传输至所述发射相位差计算单元2201，以降低所述发射相位差计算单元2201计算的复杂度，进而降低所述测高雷达校准系统的计算成本，但本发明不以此为限。
更具体的，在本实施例中，如图3所示，对所述第一接收链路和所述第二接收链路进行相位校准时，所述发射机1101生成的所述激励信号可以通过所述接收标校通路进行处理得到所述校准信号并传输至对应的所述第一天线1301和所述第二天线1302；所述第一天线1301和所述第二天线1302对应接收的所述第一校准回波信号和所述第二校准回波信号则可以通过对应的所述第一接收链路和所述第二接收链路进行处理得到所述第一接收校准回波信号和所述第二接收校准回波信号传输至所述接收相位差计算单元2202，从而能够在发射信号的传输路径相同的情况下，实现对所述第一接收链路和所述第二接收链路之间相位差的准确计算，但本发明不以此为限。
请继续参考图1，所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位差通过以下公式进行计算：
Figure BDA0003233497650000111
其中，
Figure BDA0003233497650000112
为所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位差；J为经脉压处理后的所述第一发射校准回波信号或经脉压处理后的所述第二发射校准回波信号的峰值数量；S1(j)为经脉压处理后的所述第一发射校准回波信号的第j个峰值；S2(j)为经脉压处理后的所述第二发射校准回波信号的第j个峰值；
所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位差通过以下公式进行计算：
Figure BDA0003233497650000113
其中，
Figure BDA0003233497650000114
为所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位差；I为经脉压处理后的所述第一接收校准回波信号或经脉压处理后的所述第二接收校准回波信号的峰值数量；H1(i)为经脉压处理后的所述第一接收校准回波信号的第i个峰值；H2(i)为经脉压处理后的所述第二接收校准回波信号的第i个峰值。
具体的，在本实施例中，所述发射相位差计算单元2201在接收到所述第一发射校准回波信号和所述第二发射校准回波信号后，可以首先利用匹配滤波系数分别对所述第一发射校准回波信号和所述第二发射校准回波信号进行脉压处理，其中调频率极性与所述激励信号对应，FFT点数2048；随后分别提取经脉压处理后的所述第一发射校准回波信号和经脉压处理后的所述第二发射校准回波信号的峰值，且经脉压处理后的所述第一发射校准回波信号和经脉压处理后的所述第二发射校准回波信号的峰值数量相同；最后可以根据公式(1)计算得到所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位差，但本发明不以此为限。
具体的，在本实施例中，所述接收相位差计算单元2202在接收到所述第一接收校准回波信号和所述第二接收校准回波信号后，可以首先利用匹配滤波系数分别对所述第一接收校准回波信号和所述第二接收校准回波信号进行脉压处理，其中调频率极性与所述激励信号对应，FFT点数2048；随后分别提取经脉压处理后的所述第一接收校准回波信号和经脉压处理后的所述第二接收校准回波信号的峰值，且经脉压处理后的所述第一接收校准回波信号和经脉压处理后的所述第二接收校准回波信号的峰值数量相同；最后可以根据公式(2)计算得到所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位差，但本发明不以此为限。
此外，在本实施例中，对所述第一发射链路、所述第二发射链路、所述第一接收链路和所述第二接收链路完成相位校准后，所述第一发射链路、所述第二发射链路、所述第一接收链路和所述第二接收链路可以同时启动，所述发射标校通路和所述接收标校通路可以关闭，以使所述双天线测高雷达可以对地面高度进行测量。此时，所述发射相位差计算单元2201则可以将本次得到的所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位差反馈至所述移相放大单元1202的所述移相器处，使得所述移相器可以根据本次得到的所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位差对所述第一分信号和所述第二分信号进行相位调整，以实现对所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位补偿；且相位调整后的所述第一分信号和所述第二分信号通过后续放大处理送往对应的所述第一天线1301和所述第二天线1302，使得此时所述第一天线1301和所述第二天线1302发射的信号相位一致，从而提高所述双天线测高雷达的测高精度；随后所述第一天线1301和所述第二天线1302接收的对应的回波信号则可以通过所述第一接收链路和所述第二接收链路传输至地面高度计算单元，使得所述地面高度计算单元可以根据回波信号、天线固有偏差及所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位差计算得到地面高度，以在地面高度计算过程中实现对所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位补偿，从而提高所述双天线测高雷达的测高精度。可选的，所述地面高度计算单元既可以设置于所述信号处理平台220中，也可以设置于其他处。
综上所述，本实施例提供一种测高雷达校准系统，通过相位校准模块和信号处理平台可以对双天线测高雷达中由射频收发模块、信号调节模块和双通道天线形成的发射链路和接收链路进行相位校准及补偿，以提高双天线测高雷达的测量分辨率和测高精度。本实施例在对第一发射链路和第二发射链路进行相位校准时，发射机生成的激励信号可以通过第一发射链路和第二发射链路进行处理后对应传输至第一天线和第二天线；第一天线和第二天线对应接收的第一原始测量回波信号和第二原始测量回波信号则可以通过发射标校通路进行处理后传输至发射相位差计算单元，从而能够在回波信号的传输路径相同的情况下，实现对第一发射链路和第二发射链路之间相位差的准确计算；在对第一接收链路和第二接收链路进行相位校准时，发射机生成的激励信号可以通过接收标校通路进行处理后对应传输至第一天线和第二天线；第一天线和第二天线对应接收的第一校准回波信号和第二校准回波信号则可以通过对应的第一接收链路和第二接收链路进行处理后传输至接收相位差计算单元，从而能够在发射信号的传输路径相同的情况下，实现对第一接收链路和第二接收链路之间相位差的准确计算。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种测高雷达校准系统，应用于双天线测高雷达中，所述双天线测高雷达包括射频收发模块(110)、与所述射频收发模块(110)连接的信号调节模块(120)及与所述信号调节模块(120)连接的双通道天线(130)；其特征在于，所述测高雷达校准系统包括：
相位校准模块(210)，分别与所述射频收发模块(110)和所述双通道天线(130)进行连接，用于对所述射频收发模块(110)、所述信号调节模块(120)和所述双通道天线(130)形成的发射链路和接收链路进行相位校准，以得到校准回波信号；
信号处理平台(220)，分别与所述相位校准模块(210)和所述信号调节模块(120)进行连接，用于根据所述校准回波信号得到所述发射链路和所述接收链路的相位差，以对所述发射链路中的信号和所述接收链路接收的信号进行相位补偿。
2.如权利要求1所述的测高雷达校准系统，其特征在于，所述射频收发模块(110)包括：发射机(1101)；所述发射机(1101)分别与所述信号调节模块(120)和所述相位校准模块(210)连接，用于生成激励信号。
3.如权利要求2所述的测高雷达校准系统，其特征在于，所述信号调节模块(120)包括：
功率分配器(1201)，与所述发射机(1101)连接，用于将所述激励信号分为第一分信号和第二分信号；
移相放大单元(1202)，分别与所述功率分配器(1201)和所述信号处理平台(220)连接，用于对所述第一分信号和所述第二分信号进行相位调整和功率放大，以得到第一原始测量信号和第二原始测量信号；
第一环形器(1203)，分别与所述移相放大单元(1202)和所述双通道天线(130)连接，用于将所述第一原始测量信号传输至所述双通道天线(130)；以及
第二环形器(1204)，分别与所述移相放大单元(1202)和所述双通道天线(130)连接，用于将所述第二原始测量信号传输至所述双通道天线(130)。
4.如权利要求3所述的测高雷达校准系统，其特征在于，所述双通道天线(130)包括：
第一天线(1301)，分别与所述第一环形器(1203)和所述相位校准模块(210)连接，用于发射所述第一原始测量信号，以及接收第一原始测量回波信号并传输至所述相位校准模块(210)；
第二天线(1302)，分别与所述第二环形器(1204)和所述相位校准模块(210)连接，用于发射所述第二原始测量信号，以及接收第二原始测量回波信号并传输至所述相位校准模块(210)。
5.如权利要求4所述的测高雷达校准系统，其特征在于，所述相位校准模块(210)包括：
天线耦合单元(2101)，分别与所述第一天线(1301)和所述第二天线(1302)连接，用于对所述第一原始测量回波信号和所述第二原始测量回波信号进行耦合；
发射标校单元(2102)，与所述天线耦合单元(2101)连接，用于对所述第一原始测量回波信号和所述第二原始测量回波信号进行衰减和延时，以得到第一发射校准回波信号和第二发射校准回波信号；
第一接收机(2103)，分别与所述发射标校单元(2102)和所述信号处理平台进行连接，用于接收所述第一发射校准回波信号和所述第二发射校准回波信号并传输至所述信号处理平台(220)；以及
接收标校单元(2104)，分别与所述发射机(1101)和所述天线耦合单元(2101)连接，用于对所述激励信号进行衰减和延时，以得到校准信号；且所述校准信号经所述天线耦合单元(2101)分别传输至所述第一天线(1301)和所述第二天线(1302)。
6.如权利要求5所述的测高雷达校准系统，其特征在于，
所述第一天线(1301)还用于发射所述校准信号，以及接收第一校准回波信号并传输至所述第一环形器(1203)；
所述第二天线(1302)还用于发射所述校准信号，以及接收第二校准回波信号并传输至所述第二环形器(1204)；
所述射频收发模块(110)还包括第二接收机(1102)和第三接收机(1103)；
所述第二接收机(1102)分别与所述第一环形器(1203)和所述信号处理平台(220)连接，用于对所述第一校准回波信号进行变频处理，以得到第一接收校准回波信号并传输至所述信号处理平台(220)；
所述第三接收机(1103)分别与所述第二环形器(1204)和所述信号处理平台(220)连接，用于对所述第二校准回波信号进行变频处理，以得到第二接收校准回波信号并传输至所述信号处理平台(220)。
7.如权利要求6所述的测高雷达校准系统，其特征在于，
所述发射机(1101)、所述功率分配器(1201)、所述移相放大单元(1202)、所述第一环形器(1203)和所述第一天线(1301)形成第一发射链路；所述发射机(1101)、所述功率分配器(1201)、所述移相放大单元(1202)、所述第二环形器(1204)和所述第二天线(1302)形成第二发射链路；
所述第一天线(1301)、所述第一环形器(1203)和所述第二接收机(1102)形成第一接收链路；所述第二天线(1302)、所述第二环形器(1204)和所述第三接收机(1103)形成第二接收链路；
所述天线耦合单元(2101)、所述发射标校单元(2102)和所述第一接收机(2103)形成发射标校通路；所述发射机(1101)、所述接收标校单元(2104)和所述天线耦合单元(2101)形成接收标校通路。
8.如权利要求7所述的测高雷达校准系统，其特征在于，
对所述第一发射链路和所述第二发射链路进行相位校准时，所述第一发射链路、所述第二发射链路及所述发射标校通路启动；
对所述第一接收链路和所述第二接收链路进行相位校准时，所述接收标校通路、所述第一接收链路及所述第二接收链路启动。
9.如权利要求7所述的测高雷达校准系统，其特征在于，所述信号处理平台(220)包括：
发射相位差计算单元(2201)，分别与所述第一接收机(2103)和所述移相放大单元(1202)连接，用于根据所述第一发射校准回波信号和所述第二发射校准回波信号计算所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位差并反馈至所述移相放大单元(1202)；
接收相位差计算单元(2202)，分别与所述第二接收机(1102)和所述第三接收机(1103)进行连接，用于根据所述第一接收校准回波信号和所述第二接收校准回波信号计算所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位差。
10.如权利要求9所述的测高雷达校准系统，其特征在于，
所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位差通过以下公式进行计算：
Figure FDA0003233497640000041
其中，
Figure FDA0003233497640000042
为所述第一发射链路和所述第二发射链路的相位差；J为经脉压处理后的所述第一发射校准回波信号或经脉压处理后的所述第二发射校准回波信号的峰值数量；S1(j)为经脉压处理后的所述第一发射校准回波信号的第j个峰值；S2(j)为经脉压处理后的所述第二发射校准回波信号的第j个峰值；
所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位差通过以下公式进行计算：
Figure FDA0003233497640000043
其中，
Figure FDA0003233497640000044
为所述第一接收链路和所述第二接收链路的相位差；I为经脉压处理后的所述第一接收校准回波信号或经脉压处理后的所述第二接收校准回波信号的峰值数量；H1(i)为经脉压处理后的所述第一接收校准回波信号的第i个峰值；H2(i)为经脉压处理后的所述第二接收校准回波信号的第i个峰值。
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