CN114254504A - 天线透镜生产参数确定方法、装置和计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种天线透镜生产参数确定方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质,属于计算机技术领域。所述方法包括:通过设定的天线透镜参数函数基于天线透镜的至少一个结构参数,处理得到用于表征天线基于目的天线馈源通过天线透镜发射出的仿真电磁波和所述仿真电磁波对应的窄波方向数据,其中,所述窄波方向数据包括所述仿真电磁波的波束宽度;在所述仿真电磁波的类型为平面波且当前波束宽度符合第一预设宽度的情况下,确定当前天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产所述天线透镜的生产参数。可以提升天线透镜对电磁波的波束收窄效果。
Description
技术领域
本申请涉及计算机技术领域,具体而言,涉及一种天线透镜生产参数确定方法、装置和计算机设备。
背景技术
随着科学技术的发展,雷达技术已经普及到很多领域中,比如探测领域和制导领域,尤其是毫米波雷达,在精度和抗干扰方面具有突出的性能。
相关技术中,会将收发天线、模拟基带、锁相环和线性调频波形发生器集成在毫米波雷达的毫米波收发器芯片上,并且会在毫米波雷达上安装天线透镜以收窄天线波束。
然而,这种方案使用的天线透镜的结构存在较为简单且较为单一的问题,会导致电磁波的波束收窄效果不理想,进而造成毫米波雷达的精确度较差。
发明内容
本申请的目的在于提供一种天线透镜生产参数确定方法、装置和计算机设备,可以提升天线透镜对电磁波的波束收窄效果,进而可以达到提高天线透镜的适用性的效果。
本申请的实施例是这样实现的:
本申请实施例的第一方面,提供一种天线透镜生产参数确定方法,包括:
通过设定的天线透镜参数函数基于天线透镜的至少一个结构参数,处理得到用于表征天线基于目的天线馈源通过天线透镜发射出的仿真电磁波和所述仿真电磁波对应的窄波方向数据,其中,所述窄波方向数据包括所述仿真电磁波的波束宽度;
在所述仿真电磁波的类型为平面波且当前波束宽度符合第一预设宽度的情况下,确定当前天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产所述天线透镜的生产参数。
可选地,所述仿真电磁波的类型为平面波且所述在当前波束宽度符合第一预设宽度的情况下,确定当前天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产所述天线透镜的生产参数,包括:
在所述仿真电磁波的类型为平面波且当前所述波束宽度符合所述第一预设宽度的情况下,在所述第一预设调整范围内调整所述天线透镜参数函数中的至少一个结构参数,以使得当前所述波束宽度符合第二预设宽度;
在当前波束宽度符合第二预设宽度时,确定当前所述天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产所述天线透镜的生产参数。
可选地,所述方法还包括:
在所述仿真电磁波的类型为平面波且当前波束宽度不符合所述第一预设宽度的情况下,在第二预设调整范围内调整所述天线透镜参数函数中的至少一个结构参数,以使得所述天线透镜参数函数基于调整后的结构参数处理得到的波束宽度符合所述第一预设宽度、且所述仿真电磁波的类型保持为平面波。
可选地,
所述至少一个结构参数还包括所述天线透镜的高度;
所述方法还包括:
在所述仿真电磁波的类型为球面波且所述波束宽度不符合所述第一预设宽度的情况下,在第二预设调整范围内调整所述天线透镜参数函数中的至少一个结构参数,以使得所述天线透镜参数函数基于调整后的结构参数处理得到的波束宽度符合所述第一预设宽度、且仿真电磁波的类型为平面波。
可选地,所述窄波方向数据还包括副波瓣高度;
在确定当前所述天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产所述天线透镜的生产参数之后,所述方法还包括:
确定当前仿真电磁波的副波瓣高度是否符合预设高度范围;
在当前仿真电磁波的副波瓣高度符合所述预设高度范围的情况下,确定所述生产参数为目标生产参数。
可选地,所述方法还包括:
在当前仿真电磁波的副波瓣高度不符合所述预设高度范围的情况下,在第三预设调整范围内调整当前天线透镜参数函数中的所述至少一个结构参数和至少一个校正系数,以使得所述副波瓣高度符合所述预设高度范围;其中,所述至少一个结构参数还包括天线透镜的焦距,所述校正系数包括所述天线透镜的曲面曲率系数。
可选地,所述天线透镜为一个实心的曲面体透镜。
可选地,所述天线透镜参数函数用于表征天线透镜横截面外轮廓的曲线,且包括以下参数:所述天线透镜的透镜高度、所述天线透镜的底部半径、所述天线透镜的曲面曲率系数。
本申请实施例的第二方面,提供了一种天线透镜生产参数确定装置,所述天线透镜生产参数确定装置包括:
处理模块,用于通过设定的天线透镜参数函数基于天线透镜的至少一个结构参数,处理得到用于表征天线基于目的天线馈源通过天线透镜发射出的仿真电磁波和所述仿真电磁波对应的窄波方向数据;
确定模块,用于在所述仿真电磁波的类型为平面波且当前波束宽度符合第一预设宽度的情况下,确定当前天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产所述天线透镜的生产参数。
本申请实施例的第三方面,提供了一种计算机设备,所述计算机设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述第一方面所述的天线透镜生产参数确定方法。
本申请实施例的第四方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的天线透镜生产参数确定方法。
本申请实施例的第五方面,提供了一种雷达装置,所述雷达装置中的各天线透镜的参数是基于上述第一方面所述的天线透镜生产参数确定方法确定的,包括:
发射天线;
接收天线;以及,
天线罩,所述天线罩设于所述发射天线以及所述接收天线外,所述天线罩上设置有所述天线透镜,所述天线透镜设置于所述发射天线和所述接收天线中的至少一个的辐射路径上;
其中,所述天线透镜的结构参数通过上诉第一方面所述的天线透镜生产参数确定方法确定得到。
可选地,所述天线透镜的数量包括两个,两个所述天线透镜一一对应地设置于所述发射天线和所述接收天线的辐射路径上。
可选地,所述天线透镜的表面轮廓为非球面的曲面。
可选地,所述天线透镜的焦距f为1.95毫米(mm)±50%,所述天线透镜的透镜高度h为7.8mm±50%,所述天线透镜的底部半径r为7.8mm±50%。
可选地,两个所述天线透镜分别为第一天线透镜和第二天线透镜;
所述第一天线透镜设置于所述发射天线的辐射路径上,所述第一天线透镜与所述发射天线的距离等于所述第一天线透镜的焦距;
所述第二天线透镜设置于所述接收天线的辐射路径上,所述第二天线透镜与所述接收天线的距离等于所述第二天线透镜的焦距。
可选地,两个所述天线透镜分别为第一天线透镜和第二天线透镜;
所述第一天线透镜设置于所述发射天线的辐射路径上,所述第一天线透镜的中心线与所述发射天线的中心线重合;
所述第二天线透镜设置于所述接收天线的辐射路径上,所述第二天线透镜的中心线与所述接收天线的中心线重合。
可选地,所述第一天线透镜的底部和所述第二天线透镜的底部部分重合。
本申请实施例的第六方面,提供了一种作业设备,包括如上述第五方面所述的雷达装置。
本申请实施例的有益效果包括:
本申请实施例提供的一种天线透镜生产参数确定方法,通过设定的天线透镜参数函数基于天线透镜的至少一个结构参数,处理得到用于表征天线基于目的天线馈源通过天线透镜发射出的仿真电磁波和该仿真电磁波对应的窄波方向数据,在该仿真电磁波的类型为平面波且当前波束宽度符合第一预设宽度的情况下,确定当前该天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产该天线透镜的生产参数。其中,若波束宽度符合该第一预设宽度且该仿真电磁波的类型为平面波,可以说明基于各结构参数仿真出的该天线透镜的结构误差较小,则基于当前天线透镜参数函数中的使得该波束宽度符合该第一预设宽度且该仿真电磁波的类型为平面波的各结构参数确定用于该天线透镜的生产参数,这样,就可以更好地确定该天线透镜的参数。如此,可以提升天线透镜对电磁波的波束收窄效果,进而可以达到提高天线透镜的适用性的效果。另外,通过结合目的天线馈源来进行电磁波波形的仿真,可以使得最终确定出来的生产参数能够适用于实际产品所用的天线馈源,即目的天线馈源,进而可以进一步提高波束收窄效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种天线透镜生产参数确定方法的流程图;
图2为本申请实施例提供的第二种天线透镜生产参数确定方法的流程图;
图3为本申请实施例提供的第三种天线透镜生产参数确定方法的流程图;
图4为本申请实施例提供的第四种天线透镜生产参数确定方法的流程图;
图5为本申请实施例提供的第五种天线透镜生产参数确定方法的流程图;
图6为本申请实施例提供的第六种天线透镜生产参数确定方法的流程图;
图7为本申请实施例提供的第七种天线透镜生产参数确定方法的流程图;
图8为本申请实施例提供的一种天线透镜生产参数确定装置的结构示意图;
图9为本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图;
图10为本申请实施例提供的一种雷达装置的第一视角的分解结构示意图;
图11为本申请实施例提供的一种雷达装置的天线罩的剖切结构示意图;
图12为本申请实施例提供的一种雷达装置的天线罩的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
相关技术中,会将收发天线、模拟基带、锁相环和线性调频波形发生器集成在毫米波雷达的毫米波收发器芯片上,并且会在毫米波雷达上安装天线透镜以收窄天线波束。然而,目前的天线透镜一般都是采用简单的、制式的半球形结构,但由于不同的天线馈源有不同的波束特性,就会导致这种方案对电磁波的波束收窄效果不理想,进而造成天线透镜的适用性较差的问题。另外,如果将这种简单的、制式的半球形的天线透镜安装在毫米波雷达上,就会导致毫米波雷达的精确度较差。
为此,本申请实施例提供了天线透镜生产参数确定方法,通过通过设定的天线透镜参数函数基于天线透镜的至少一个初始参数,处理得到用于表征天线基于目的天线馈源通过天线透镜发射出的仿真电磁波和该仿真电磁波对应的初始窄波方向数据;在该初始波速宽度符合第一预设宽度且该仿真电磁波的类型为平面波的情况下,基于当前天线透镜参数函数中的各初始参数确定用于该天线透镜的生产参数。可以提升天线透镜对电磁波的波束收窄效果,进而可以达到提高天线透镜的适用性的效果。
本申请实施例以应用于确定毫米波雷达中的天线透镜的结构参数的天线透镜生产参数确定方法为例进行说明。但不表明本申请实施例仅能应用于确定毫米波雷达中的天线透镜的生产参数。
下面对本申请实施例提供的天线透镜生产参数确定方法进行详细地解释说明。
图1为本申请提供的一种天线透镜生产参数确定方法的流程图,该方法可以应用于计算机设备,该计算机设备可以是终端设备或服务器。参见图1,本申请实施例提供一种天线透镜生产参数确定方法,包括:
步骤1001:通过设定的天线透镜参数函数基于天线透镜的至少一个结构参数,处理得到用于表征天线基于目的天线馈源通过天线透镜发射出的仿真电磁波和该仿真电磁波对应的窄波方向数据。
可选地,该至少一个结构参数可以包括该天线透镜的曲面曲率系数、该天线透镜的焦距、该天线透镜的底部半径、该天线透镜的高度。
可选地,该目的天线馈源用于表征天线透镜横截面外轮廓的曲线,可以包括天线馈源特性,该天线馈源特性可以是由相关技术人员设置的天线馈源特性,也可以是根据实际需要设置的天线馈源特性。本申请实施例对此不作限定。
可选地,通过设定的天线透镜参数函数基于该天线透镜的至少一个结构参数,处理得到用于表征天线基于目的天线馈源通过天线透镜发射出的仿真电磁波和该仿真电磁波对应的窄波方向数据的操作可以是将基于该天线透镜的至少一个结构参数输入到该天线透镜参数函数进行仿真,以得到从该天线透镜发射出的仿真电磁波的窄波方向数据。
示例性地,可以将该结构参数中的该天线透镜的曲面曲率系数设置为0.5,可以将该结构参数中的该天线透镜的焦距设置为电磁波的半波长,可以将结构参数中的该天线透镜的高度设置为电磁波的波长的二倍,可以将结构参数中的该天线透镜的底部半径设置为电磁波的波长的二倍。以上数值仅仅是为了举例说明,相关技术人员可以根据该天线透镜、该电磁波和/或该毫米波雷达中的发射/接收天线的具体安装位置等信息对各结构参数进行设置。本申请实施例对此不作限定。
可选地,该天线透镜参数函数可以用于确定天线透镜的结构参数,也可以用于表征天线透镜横截面外轮廓的曲线,还可以用于在二维坐标系上建立用于表征该天线透镜的结构的曲线,具体还可以用于确定该天线透镜的结构参数和该目的天线馈源的关系,也即是说,通过该天线透镜参数函数基于该目的天线馈源确定的该天线透镜的结构参数是最优的、最适合该目的天线馈源的结构参数。
可选地,该天线透镜参数函数中包括以下参数:该天线透镜的透镜高度、该天线透镜的底部半径、该天线透镜的曲面曲率系数。
示例性地,该天线透镜参数函数具体可以为下式(1),基于天线透镜的至少一个结构参数通过该天线透镜参数函数可以在二维坐标系中得到一条弧线,该弧线的角度为90度,也就是说,该弧线为四分之一的圆。
如式(1)所示,其中,h为透镜高度,r为透镜半径,a为曲面曲率系数系数,(x,y)为该天线透镜在该二维坐标系中对应的坐标点,x是该天线透镜在二维坐标系中的仿真曲线上的各个点的横坐标,可以表示为自变量透镜半径,x的取值范围为[0,r],y是该天线透镜在二维坐标系中的仿真曲线上的各个点的纵坐标,可以表示为因变量透镜高度,y的取值范围为[0,h]。
可选地,该窄波方向数据可以包括该仿真电磁波的波束宽度或校正波束宽度。
可选地,该仿真电磁波的波束宽度可以用于表征该仿真电磁波在根据该天线透镜参数函数基于该结构参数仿真出的天线透镜中在最大辐射方向两侧辐射功率下降3分贝(dB)的两个方向的夹角。
示例性地,该仿真电磁波的波束宽度可以是3dB的波束宽度。
可选地,该仿真电磁波可以是基于毫米波雷达可以发射或接收的电磁波的频段或其它特性在仿真软件中仿真出来的从该天线透镜发射出的虚拟电磁波,该仿真电磁波也可以是基于其他数据或其他条件在仿真软件中仿真出来的从该天线透镜发射出的虚拟电磁波。本申请实施例对此不作限定。
可选地,该天线透镜可以是用于安装在毫米波雷达中的用于收窄该毫米波雷达发射或接收的电磁波的波束宽度的透镜,也可以是用于安装在其它设备中用于收窄电磁波的波束宽度的透镜。本申请实施例对此不作限定。
可选地,该天线透镜可以为一个实心的半球体透镜,也可以为一个实心的非球体的曲面体透镜,该天线透镜也可以是由多个实心的半球体或非球体的曲面体透镜融合为一体的透镜。本申请实施例对此不作限定。
值得注意的是,通过该天线透镜参数函数基于天线透镜的至少一个设定或调整后的结构参数得到用于指示该天线透镜的结构的弧线。这样,可以准确地仿真该天线透镜的结构,进而可以提高得到的该窄波方向数据的准确性。
步骤1002:在该仿真电磁波的类型为平面波且当前波束宽度符合第一预设宽度的情况下,确定当前该天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产该天线透镜的生产参数。
可选地,该第一预设宽度可以是根据波束收窄需求提前进行设置的。比如,可以将该第一预设宽度设置为[-14°,14°]。本申请实施例对此不作限定。
可选地,该仿真电磁波的类型可以用于指示该天线透镜是否将该仿真电磁波的相位校准。
可选地,可以通过获取该仿真电磁波的电场图,以基于电场图确定仿真电磁波的类型。
示例性地,该仿真电磁波的类型可以为平面波或凸出的球面波或凹陷的球面波。若该仿真电磁波的类型为平面波,则可以确定该天线透镜将该仿真电磁波的相位校准,否则可以认为该天线透镜没有将该仿真电磁波的相位校准。本申请实施例对此不作限定。
可选地,该生产参数可以用于指示生产该天线透镜时使用的结构参数,还可以用于指示生产出的该天线透镜的结构参数。
可选地,确定当前该天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产该天线透镜的生产参数的操作可以是,将当前该天线透镜参数函数中的各结构参数作为生产该天线透镜时使用的生产参数。
值得说明的是,若该仿真电磁波的类型为平面波且该波束宽度符合该第一预设宽度,可以说明基于各结构参数仿真出的该天线透镜的结构误差较小,则可以基于当前该天线透镜参数函数中的各结构参数确定用于天线透镜的生产参数,也就是将当前该天线透镜参数函数中的各结构参数作为生产该天线透镜时的生产参数。可以确保基于该生产参数生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的波束收窄效果,可以提升天线透镜对电磁波的波束收窄效果,进而可以达到提高天线透镜的适用性的效果。
在本申请实施例中,通过设定的天线透镜参数函数基于天线透镜的至少一个结构参数,处理得到用于表征天线基于目的天线馈源通过天线透镜发射出的仿真电磁波和该仿真电磁波对应的窄波方向数据,在该仿真电磁波的类型为平面波且当前波束宽度符合该第一预设宽度的情况下,确定当前该天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产该天线透镜的生产参数。其中,若该波束宽度符合该第一预设宽度且该仿真电磁波的类型为平面波,可以说明基于各结构参数仿真出的该天线透镜的结构误差较小,则基于当前天线透镜参数函数中的使得该波束宽度符合该第一预设宽度且该仿真电磁波的类型为平面波的各结构参数确定用于该天线透镜的生产参数,这样,就可以更好地确定该天线透镜的参数。如此,可以提升天线透镜对电磁波的波束收窄效果,进而可以达到提高天线透镜的适用性的效果。
一种可能的实现方式中,参见图2,该仿真电磁波的类型为平面波且该在当前波束宽度符合第一预设宽度的情况下,确定当前天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产该天线透镜的生产参数,包括:
步骤1003:在该仿真电磁波的类型为平面波且当前该波束宽度符合该第一预设宽度的情况下,在该第一预设调整范围内调整该天线透镜参数函数中的至少一个结构参数,以使得当前该波束宽度符合第二预设宽度。
可选地,该第一预设调整范围可以是根据实际需求提前进行设置的。并且,可以将该第一预设调整范围设置的较小,以实现对该结构参数的微调,避免调整幅度过大而改变了该仿真电磁波的类型。例如,可以将该第一预设调整范围设置为[-5%,5%]。本申请实施例对此不作限定。
可选地,该第二预设宽度可以是根据波束收窄需求提前进行设置的。并且,可以将该第一预设调整范围设置的较小,以确保该天线透镜对电磁波具有良好的波束收窄性能。比如,可以将该第二预设宽度设置为[-7°,7°]。本申请实施例对此不作限定。
步骤1004:在当前该波束宽度符合第二预设宽度时,确定当前该天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产该天线透镜的生产参数。
可选地,确定当前该天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产该天线透镜的生产参数的操作可以是,将当前天线透镜参数函数中的使得该波束宽度符合该第二预设宽度的各结构参数作为生产该天线透镜的生产参数。
值得说明的是,这样,可以确保基于当前天线透镜参数函数中的使得该波束宽度符合该第二预设宽度的各结构参数生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的波束收窄效果,进而可以达到提高基于该结构参数生产出的该天线透镜的适用性的效果。
一种可能的实现方式中,该方法还包括:
在该仿真电磁波的类型为球面波且当前该波束宽度符合该第一预设宽度的情况下,增大或减小该天线透镜的高度,以使得该仿真电磁波的类型为平面波。
可选地,该仿真电磁波的类型为球面波则说明该天线透镜的中心点的相移量过大或不足,此时需要调整该仿真电磁波的波束在该天线透镜中的中心部分的行程,以使得该仿真电磁波的类型从凸出的球面波调整为平面波。
可选地,可以通过增大或减小该天线透镜的高度来增大或减小该仿真电磁波的波束在该天线透镜中的中心部分的行程。也就是说,可以通过调整该天线透镜的高度使得该仿真电磁波的类型从凸出的球面波调整为平面波。
这样,可以确保基于当前天线透镜参数函数中的结构参数生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的波束收窄效果,进而可以达到提高基于该结构参数生产出的该天线透镜的适用性的效果。
一种可能的实现方式中,通过设定的天线透镜参数函数基于天线透镜的结构参数,处理得到用于表征天线基于目的天线馈源通过天线透镜发射出的仿真电磁波和该仿真电磁波对应的窄波方向数据,包括:
将该至少一个结构参数输入该天线透镜参数函数进行仿真,得到从该天线透镜发射出的仿真电磁波的窄波方向数据。
可选地,仿真可以是全波仿真,也可以是其他仿真。本申请实施例对此不作限定。
可选地,可以通过获取该仿真电磁波的窄波方向图,并且将该窄波方向图显示到可视化界面上,以确定该窄波方向数据,并确定该窄波方向数据是否符合一些可能的条件。
若该波束宽度符合目标预设宽度,则确定该仿真电磁波的类型。
可选地,该目标预设宽度可以是根据波束收窄需求提前进行设置的。比如,可以将该目标预设宽度设置为[-20°,20°]。本申请实施例对此不作限定。
需要说明的是,若波束宽度符合该目标预设宽度,可以说明基于各结构参数仿真出的该天线透镜的结构误差较小,可以直接确定该仿真电磁波的类型。
一种可能的实现方式中,将该至少一个结构参数输入该天线透镜参数函数进行仿真,得到从该天线透镜发射出的仿真电磁波的窄波方向数据之后,还包括:
在该波束宽度不符合该目标预设宽度的情况下,则在第一目标预设调整范围内调整各结构参数,并将调整后的各结构参数作为校正参数输入该天线透镜参数函数进行仿真,得到该仿真电磁波的类型和校正波束宽度。
可选地,该第一目标预设调整范围可以是根据实际需要提前进行设置的。比如,可以将该第一目标预设调整范围设置为[-50%,50%]。
也就是说,可以将各结构参数调整为预先设置的参数值的50%至预先设置的参数值的150%之间的任意值。
例如,该结构参数中的该天线透镜的高度预先设置的高度值为10厘米,那么就可以将该结构参数中的该天线透镜的高度调整为5厘米,也可以将该结构参数中的该天线透镜的高度调整为15厘米,该可以将该结构参数中的该天线透镜的高度调整为5厘米至15厘米之间的任一数值,比如12厘米或7厘米。本申请实施例对此不作限定。
又例如,该结构参数中的该天线透镜的曲面曲率系数预先设置的系数值为0.5,那么就可以将该结构参数中的该天线透镜的曲面曲率系数调整为0.25,也可以将该结构参数中的该天线透镜的曲面曲率系数调整为0.75,该可以将该结构参数中的该天线透镜的曲面曲率系数调整为0.25至0.75之间的任一数值,比如0.4或0.7。本申请实施例对此不作限定。
可选地,还可以根据一定的规律从各结构参数预先设置的参数值的50%至预先设置的参数值的150%之间选取一定数量的数值作为该校正参数。
示例性地,该结构参数中的该天线透镜的高度预先设置的高度值为10厘米,那么可以在5厘米至15厘米之间每间隔2厘米选取一个数值作为该校正参数输入该天线透镜参数函数进行仿真,具体地,可以选取5厘米、7厘米、9厘米、11厘米、13厘米和15厘米作为该校正参数输入该天线透镜参数函数进行仿真。本申请实施例对此不作限定。
可选地,各校正参数也可以包括该天线透镜的曲面曲率系数、该天线透镜的焦距、该天线透镜的底部半径、该天线透镜的高度。
可选地,该校正波束宽度可以用于表征该仿真电磁波在根据该天线透镜参数函数基于各校正参数仿真出的天线透镜中在最大辐射方向两侧辐射功率下降3分贝(dB)的两个方向的夹角。
值得说明的是,若波束宽度不符合该目标预设宽度,可以说明基于各结构参数仿真出的该天线透镜的结构误差较大,则将各结构参数在第一目标预设范围内进行调整并作为校正参数输入该天线透镜参数函数进行仿真。这样,就可以在确定该仿真电磁波的类型之前先对仿真出的该天线透镜的结构的误差进行初次判断,若误差太大,就可以先调整该结构参数作为该校正参数再次进行仿真,以免在判断该仿真电磁波的类型之后发现误差过大,避免在对该结构参数进行大幅度调整之后使得该仿真电磁波的类型发生改变的情况。如此,可以提升确定该天线透镜的参数的效率。
在该仿真电磁波的类型为平面波的情况下,则在第二目标预设调整范围内调整各校正参数,以使得该校正波束宽度符合第二预设宽度。
可选地,该第二目标预设调整范围可以是根据实际需求提前进行设置的,一般地,该第二目标预设调整范围小于该第一目标预设调整范围。例如,该第二目标预设调整范围可以为[-5%,+5%]。
可选地,该第二预设宽度可以是根据波束收窄需求提前进行设置的。
这样,可以确保该天线透镜对电磁波具有良好的波束收窄性能。
一种可能的方式,该窄波方向数据还包括主波瓣的高度和/或副波瓣的高度。
可选地,主波瓣的高度可以用于表征主波瓣在最大辐射方向上的功率密度。
可选地,副波瓣的高度可以用于表征副波瓣在最大辐射方向上的功率密度。另外,该副波瓣的高度越大,则说明从该天线透镜射出的电磁波的波束宽度收到的干扰越大,也就是说明该天线透镜对电磁波的收窄性能越差,反之则说明该天线透镜对电磁波的收窄性能越好。
在该仿真电磁波的类型为平面波的情况下,则在第一目标预设调整范围内调整各校正参数之后,该方法还可以包括:
判断副波瓣的高度是否符合预设高度范围。
若是,则基于当前天线透镜参数函数中的使得该波束宽度符合该第二预设宽度的各结构参数确定用于该天线透镜的生产参数。
若否,则调整该天线透镜的焦距和/或该天线透镜的曲面曲率系数,以使得该波束宽度符合第二预设宽度且该副波瓣的高度符合该预设高度范围。
基于当前天线透镜参数函数中的使得该波束宽度符合该第二预设宽度且该副波瓣的高度符合该预设高度范围的该结构参数确定用于该天线透镜的生产参数。
这样,可以确保基于该生产参数生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的抗干扰性和波束收窄效果。
基于当前该天线透镜参数函数中的使得该仿真电磁波的类型为平面波且该校正波束宽度符合该第二预设宽度的各校正参数确定用于该天线透镜的生产参数。
可选地,基于当前天线透镜参数函数中的使得该仿真电磁波的类型为平面波且该校正波束宽度符合该第二预设宽度的各校正参数确定用于该天线透镜的生产参数的操作可以是,将当前天线透镜参数函数中的使得该仿真电磁波的类型为平面波且该校正波束宽度符合该第二预设宽度的各校正参数作为生产该天线透镜的生产参数。
值得说明的是,这样,可以确保基于当前天线透镜参数函数中的使得该波束宽度符合该第二预设宽度的各校正参数生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的波束收窄效果,进而可以达到提高基于该校正参数生产出的该天线透镜的适用性的效果。
一种可能的实现方式中,参见图3,所述方法还包括:
步骤1005:在所述仿真电磁波的类型为平面波且当前波束宽度不符合所述第一预设宽度的情况下,在第二预设调整范围内调整所述天线透镜参数函数中的至少一个结构参数。
可选地,这样可以使得所述天线透镜参数函数基于调整后的结构参数处理得到的波束宽度符合所述第一预设宽度、且所述仿真电磁波的类型保持为平面波。
可选地,该第二预设调整范围可以是根据实际需求提前进行设置的。并且,可以将该第二预设调整范围设置的较小,以实现对该校正参数的微调,避免调整幅度过大而改变了该仿真电磁波的类型。例如,可以将该第二预设调整范围设置为[-5%,5%]。本申请实施例对此不作限定。
可选地,在第二预设调整范围内调整所述天线透镜参数函数中的至少一个结构参数,以使得所述天线透镜参数函数基于调整后的结构参数处理得到的波束宽度符合所述第一预设宽度、且所述仿真电磁波的类型保持为平面波之后,则还可以继续执行步骤1003和步骤1004的操作。
这样,可以确保确定的生产参数均是基于当前天线透镜参数函数中的使得该波束宽度符合该第二预设宽度的各结构参数,这样,生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的波束收窄效果,进而可以达到提高基于该结构参数生产出的该天线透镜的适用性的效果。
一种可能的实现方式,参见图4,所述方法还包括:
步骤1006:在所述仿真电磁波的类型为球面波且所述波束宽度不符合所述第一预设宽度的情况下,在第二预设调整范围内调整所述天线透镜参数函数中的至少一个结构参数。
可选地,这样可以使得所述天线透镜参数函数基于调整后的结构参数处理得到的仿真电磁波的类型为平面波、且波束宽度符合所述第一预设宽度。
可选地,该至少一个结构参数还包括该天线透镜的高度。
也就是说,可以通过调整该天线透镜的高度来改变该仿真电磁波的类型。
示例性地,若该仿真电磁波的类型为凸出的球面波,则表征该天线透镜的中心点的相移量不足,需要增大该仿真电磁波的波束在该天线透镜中的中心部分的行程,以使得该仿真电磁波的类型从凸出的球面波调整为平面波。
可选地,可以通过增大该天线透镜的高度来增大该仿真电磁波的波束在该天线透镜中的中心部分的行程。也就是说,可以通过增大该天线透镜的高度使得该仿真电磁波的类型从凸出的球面波调整为平面波。
示例性地,若该仿真电磁波的类型为凹陷的球面波,则表征该天线透镜的中心点的相移量过大,需要减小该仿真电磁波的波束在该天线透镜中的中心部分的行程,以使得该仿真电磁波的类型从凹陷的球面波调整为平面波。
可选地,可以通过减小该天线透镜的高度来减小该仿真电磁波的波束在该天线透镜中的中心部分的行程。也就是说,可以通过减小该天线透镜的高度使得该仿真电磁波的类型从凹陷的球面波调整为平面波。
可选地,在第二预设调整范围内调整所述天线透镜参数函数中的至少一个结构参数,以使得所述天线透镜参数函数基于调整后的结构参数处理得到的波束宽度符合所述第一预设宽度、且所述仿真电磁波的类型保持为平面波之后,还可以继续执行步骤1003和步骤1004的操作。
这样,可以确保确定的生产参数均是基于当前天线透镜参数函数中的使得该波束宽度符合该第二预设宽度的各结构参数,这样,生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的波束收窄效果,进而可以达到提高基于该结构参数生产出的该天线透镜的适用性的效果。
一种可能的实现方式中,参见图5,在确定当前所述天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产所述天线透镜的生产参数之后,所述方法还包括:
步骤1007:确定当前仿真电磁波的副波瓣高度是否符合与预设高度范围。
步骤1008:在当前仿真电磁波的副波瓣高度均符合所述预设高度范围的情况下,确定所述生产参数为目标生产参数。
可选地,该预设高度范围可以是根据实际需要提前进行设置的。比如,若需要从该天线透镜射出的电磁波的波束宽度收到的干扰很小,则需要将该预设高度范围设置的较小。
可选地,该目标生产参数也可以用于指示生产该天线透镜时使用的结构参数,还可以用于指示生产出的该天线透镜的结构参数。
可选地,步骤1007和步骤1008可以在步骤1002之后执行。另外,参见图6,步骤1007和步骤1008还可以在步骤1004之后执行。本申请实施例对此不作限定。
值得说明的是,这样,可以确保得到的该目标生产参数的可靠性,并且可以确保基于该目标生产参数生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的抗干扰性和波束收窄效果,进而可以达到提高基于该校正参数生产出的该天线透镜的适用性的效果。
一种可能的实现方式中,参见图7,该方法还包括:
步骤1009:在当前仿真电磁波的副波瓣高度不符合所述预设高度范围的情况下,在第三预设调整范围内调整当前天线透镜参数函数中的所述至少一个结构参数和至少一个校正系数。
可选地,这样可以使得所述副波瓣高度符合所述预设高度范围。
可选地,该第三预设调整范围可以是根据实际需求提前进行设置的。并且,可以将该第三预设调整范围设置的较小,以实现对该校正参数的微调,避免调整幅度过大而改变了该仿真电磁波的类型或该波束宽度。例如,可以将该第三预设调整范围设置为[-5%,5%]。本申请实施例对此不作限定。
可选地,所述至少一个结构参数还包括天线透镜的焦距。
可选地,所述校正系数包括所述天线透镜的曲面曲率系数。
也就是说,可以通过调整该天线透镜的焦距和/或该天线透镜的焦距来改变副波瓣高度。
可选地,在第三预设调整范围内调整当前天线透镜参数函数中的所述至少一个结构参数和至少一个校正系数,使得所述副波瓣高度符合所述预设高度范围的情况下,还可以继续执行步骤1008的操作。
值得注意的是,由于该副波瓣的高度不符合该预设高度范围,则说明从该天线透镜射出的电磁波的波束宽度收到的干扰较大、该天线透镜对电磁波的收窄性能较差,则可以通过在该第三预设调整范围内调整该天线透镜的焦距和/或该天线透镜的曲面曲率系数,使得该副波瓣的高度符合该预设高度范围。这样,可以确保得到的该生产参数的可靠性。
值得说明的是,这样,可以确保得到的该目标生产参数的可靠性,并且可以确保基于该目标生产参数生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的抗干扰性和波束收窄效果,进而可以达到提高基于该校正参数生产出的该天线透镜的适用性的效果。
一种可能的实现方式中,在该波束宽度不符合该第一预设宽度的情况下,在第二预设调整范围内调整各结构参数,并将调整后的各结构参数作为校正参数输入该天线透镜参数函数进行仿真,得到该仿真电磁波的类型和校正波束宽度之后,包括:
在该仿真电磁波的类型为球面波的情况下,则增大或减小该天线透镜的高度,以使得该仿真电磁波的类型为平面波。
示例性地,若该仿真电磁波的类型为凸出的球面波,则表征该天线透镜的中心点的相移量不足,需要增大该仿真电磁波的波束在该天线透镜中的中心部分的行程,以使得该仿真电磁波的类型从凸出的球面波调整为平面波。
示例性地,若该仿真电磁波的类型为凹陷的球面波,则表征该天线透镜的中心点的相移量过大,需要减小该仿真电磁波的波束在该天线透镜中的中心部分的行程,以使得该仿真电磁波的类型从凹陷的球面波调整为平面波。
在该第一预设调整范围内调整各校正参数,以使得该校正波束宽度符合该第二预设宽度。
这样,可以确保该天线透镜对电磁波具有良好的波束收窄性能。
一种可能的方式,该方法还可以包括:
判断该副波瓣的高度是否符合预设高度范围。
若是,则确定使得该校正波束宽度符合该第二预设宽度的该校正参数为该天线透镜的生产参数。
若否,则调整该天线透镜的焦距和/或该天线透镜的曲面曲率系数,以使得该校正波束宽度符合第二预设宽度且该副波瓣的高度符合该预设高度范围。
确定使得该校正波束宽度符合该第二预设宽度且该副波瓣的高度符合该预设高度范围的该校正参数为该天线透镜的生产参数。
这样,可以确保基于该生产参数生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的抗干扰性和波束收窄效果。
基于当前天线透镜参数函数中的使得该校正波束宽度符合该第二预设宽度的该校正参数确定用于该天线透镜的生产参数。
这样,可以确保基于该校正参数生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的波束收窄效果,进而可以达到提高基于该校正参数生产出的该天线透镜的适用性的效果。
一种可能的实现方式中,在该仿真电磁波的类型为平面波的情况下,则在第一预设调整范围内调整各校正参数,以使得该校正波束宽度符合第二预设宽度之后,包括:
在该副波瓣的高度符合预设高度范围的情况下,则基于当前天线透镜参数函数中的使得该校正波束宽度符合该第二预设宽度的该校正参数确定用于该天线透镜的生产参数。
可选地,该预设高度范围可以是根据实际需要提前进行设置的。比如,若需要从该天线透镜射出的电磁波的波束宽度收到的干扰很小,则需要将该预设高度范围设置的较小。
值得说明的是,这样,可以确保得到的该生产参数的可靠性,并且可以确保基于该生产参数生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的抗干扰性和波束收窄效果,进而可以达到提高基于该校正参数生产出的该天线透镜的适用性的效果。
一种可能的实现方式中,在该仿真电磁波的类型为平面波的情况下,则在第一预设调整范围内调整各校正参数,以使得该校正波束宽度符合第二预设宽度之后,包括:
在该副波瓣的高度不符合该预设高度范围的情况下,则调整该天线透镜的焦距和/或该天线透镜的曲面曲率系数,以使得该校正波束宽度符合第二预设宽度且该副波瓣的高度符合该预设高度范围。
值得注意的是,由于该副波瓣的高度不符合该预设高度范围,则说明从该天线透镜射出的电磁波的波束宽度收到的干扰较大、该天线透镜对电磁波的收窄性能较差,则通过调整该天线透镜的焦距和/或该天线透镜的曲面曲率系数,使得该校正波束宽度符合第二预设宽度且该副波瓣的高度符合该预设高度范围。这样,可以确保得到的该生产参数的可靠性。
基于当前天线透镜参数函数中的使得该校正波束宽度符合该第二预设宽度且该副波瓣的高度符合该预设高度范围的该校正参数确定用于该天线透镜的生产参数。
值得说明的是,这样,可以确保基于该生产参数生产出的该天线透镜对电磁波可以具有良好的抗干扰性和波束收窄效果,进而可以达到提高基于该校结构参数生产出的该天线透镜的适用性的效果。
一种可能的方式中,该方法还可以包括:
可以将该生产参数输入该天线透镜参数函数,得到打印函数。
将该打印函数输入3D打印机,以生产该天线透镜。
可选地,可以通过3D打印机来生产该天线透镜,也可以根据其他带有处理功能的生产设备来生产该天线透镜。本申请实施例对此不作限定。
下述对用以执行的本申请所提供天线透镜生产参数确定方法的装置、设备及计算机可读存储介质等进行说明,其具体的实现过程以及技术效果参见上述,下述不再赘述。
图8是本申请实施例提供的一种天线透镜生产参数确定装置的结构示意图,参见图8,该装置包括:
处理模块201,用于通过设定的天线透镜参数函数基于天线透镜的至少一个结构参数,处理得到用于表征天线基于目的天线馈源通过天线透镜发射出的仿真电磁波和该仿真电磁波对应的窄波方向数据;
确定模块202,用于在该仿真电磁波的类型为平面波且当前波束宽度符合第一预设宽度的情况下,确定当前天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产该天线透镜的生产参数。
上述装置用于执行前述实施例提供的方法,其实现原理和技术效果类似,在此不再赘述。
以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路,例如:一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit,简称ASIC),或,一个或多个微处理器,或,一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)等。再如,当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时,该处理元件可以是通用处理器,例如中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如,这些模块可以集成在一起,以片上系统(system-on-a-chip,简称SOC)的形式实现。
图9是本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。参见图9,计算机设备包括:存储器301、处理器302,存储器301中存储有可在处理器302上运行的计算机程序,处理器302执行计算机程序时,实现上述任意各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
可选地,本申请还提供一种程序产品,例如计算机可读存储介质,包括程序,该程序在被处理器执行时用于执行上述任一天线透镜生产参数确定方法实施例。
下面,通过图10、图11和图12对本申请实施例提供的雷达装置进行详细的解释说明。
图10是本申请实施例提供的一种雷达装置的第一视角的分解结构示意图。
本申请实施例提供了一种雷达装置,该雷达装置可选为毫米波雷达,当然也可以采用其他类型的雷达。本实施例中以该雷达装置为毫米波雷达为例。该雷达装置可以应用于需要对天线波束进行收窄的场景中,例如可以应用于作业设备,该作业设备用于喷洒农药、水分或者其他液体,或者也可以喷撒固态物料。该作业设备可以是无人车、无人机或无人船等。
其中,该无人车可以在陆地上行走,可以应用于农耕产业中,用于对农作物进行农药喷洒或者水分喷灌等植保作业活动;也可以应用于森林火灾中,用于进行灭火液的喷洒等作业活动中;或者也可以向目标区域喷撒固态物料。
该无人机可以应用于农耕植保作业,对农作物进行喷洒作业,可以喷洒例如农药、水等液体;也可以应用于森林火灾中进行灭火液的喷洒等作业活动中等;或者也可以向目标区域喷撒固态物料。
该无人船可以应用于水上喷洒作业,可以喷洒例如农药、水等液体;或者也可以向目标区域喷撒固态物料。
本申请实施例中以该作业设备为无人机且无人机喷撒固态物料为例作具体说明。
继续参见图10,该雷达装置包括发射天线111、接收天线112、天线罩120、雷达电路板130和雷达外壳140。其中,天线罩120罩设于发射天线111以及接收天线112外,天线罩120上设置有天线透镜121,天线透镜121的数量包括两个,两个天线透镜121一一对应地设置于发射天线111和接收天线112的辐射路径上。天线罩120与雷达外壳140连接,并共同围成容置空腔。雷达电路板130容置于容置空腔内,并安装于雷达外壳140,发射天线111和接收天线112均设置于雷达电路板130上。
可选地,天线透镜121大致呈凸包形状,可以为实心结构,天线透镜121的表面轮廓可以采用非球面的曲面,当然也可以依需选取特定参数的球面。
一种可能的方式中,参见图11,其中,两个天线透镜121的结构参数可以均满足以下公式:
其中,h为天线透镜121的透镜高度,r为天线透镜121的底部半径,a为系数,x和y为x-y坐标系的点的坐标,x-y坐标系的原点o为天线透镜121的底部中心点,x轴在天线透镜121的底部平面内,y轴与天线透镜121的底部平面垂直,x为天线透镜121上的点的横坐标,x的取值范围为[0,r],y为天线透镜121上的点的纵坐标。
需要说明的是,两个天线透镜121的结构参数满足上述公式,两个天线透镜121可以设置为相同的,也可以根据实际天线性能需要设置为具体参数不同的不同天线透镜121。本实施例中,两个天线透镜121的结构参数相同。
本申请实施例中,通过设置天线透镜121的材料,使得电磁波在天线透镜121媒质中的速度低于在自由空间的速度,即低于在空气中的速度,从而使天线波束收窄。因此,本实施例中的雷达装置,通过在天线罩120上设置天线透镜121,利用电磁波在天线透镜121媒质相速度低于自由空间的原理,将入射电磁波按照相位梯度从天线透镜121的底部中心点开始进行减速,天线透镜121输出电磁波使波束收窄,以满足使用需求。并且,通过设置两个天线透镜121能够分别对应地使发射天线111和接收天线112的波束收窄。另外,需要说明的是,设置天线透镜121能够校正天线相位,如果馈源的定向性越强,意味着输出更接近平面波,所以相对来说天线透镜121尺寸可以设置更小,降低对电磁波相位的校正量。
另外,设计了天线透镜121的形状,使得天线透镜121的结构参数满足预设公式,这样,有利于结合天线馈源特性对天线透镜121进行调整,以满足波束收窄、增益提升的需求。由于采用上述公式,相较于半球透镜,除了底面半径r和焦距f外,还引入了透镜高度h和系数a两个结构参数,在进行结构设计时,能够做到更加灵活,可以根据实际需要灵活地控制波束的宽度以及优化副瓣等性能。
因此,本申请实施例提供的雷达装置能够使发射天线111和接收天线112波束宽度收窄,降低误测几率,提高雷达装置检测的精确性,并且波束收窄能够有效降低噪声,提高信噪比,降低检测难度。
可选地,为了提高波束收窄的效果,天线透镜121可选地采用ABS材质。为了减少结构冗余,天线透镜121可以与天线罩120一体成型,均可选为ABS材质。
一种可能的实现方式中,两个天线透镜121分别为第一天线透镜1211和第二天线透镜1212。其中,第一天线透镜1211设置于发射天线111的辐射路径上,第一天线透镜1211与发射天线111间隔设置,第一天线透镜1211与发射天线111之间的距离等于第一天线透镜1211的焦距。第二天线透镜1212设置于接收天线112的辐射路径上,第二天线透镜1212与接收天线112间隔设置,第二天线透镜1212与接收天线112之间的距离等于第二天线透镜1212的焦距。
可选地,如需改变任一天线透镜121的焦距,则可以调整相应天线透镜121的位置,例如,可以通过调整第一天线透镜1211的位置与发射天线111之间的距离,实现调整第一天线透镜1211的焦距。又如,可以通过调整第二天线透镜1212与接收天线112之间的距离,实现调整第二天线透镜1212的焦距。
值得注意的是,为了能够更加准确地控制天线透镜121的焦距,天线罩120与雷达外壳140可以通过螺丝连接,雷达电路板130与雷达外壳140可以通过螺丝连接,以确保第一天线透镜1211与发射天线111之间的距离以及第二天线透镜1212与接收天线112之间的距离准确。当然,在其他实施例中,天线透镜121和雷达电路板130也可以通过其他连接方式固定于雷达外壳140上,例如可以采用铆钉等。
可选地,雷达外壳140的外周缘设置有第一安装孔141且内壁上凸设有连接柱142,连接柱142上设置有第二安装孔143。天线罩120的外周缘上设置有第三安装孔122,用于通过螺丝等连接件与第一安装孔141连接。雷达电路板130上设置有第四安装孔131,用于通过螺丝等连接件与第二安装孔143连接。雷达外壳140通过天线罩120与料箱的外壁连接,从而将雷达装置固定于料箱。本实施例中,上述的第一安装孔141、第三安装孔122均为多个,第二安装孔143和第四安装孔131均为多个。
本申请实施例中,发射天线111和接收天线112均设置于雷达电路板130的同一侧面上,且二者相互间隔设置。第一天线透镜1211和第二天线透镜1212均设置天线罩120上,且朝着天线罩120的同一侧向外凸出。第一天线透镜1211的中心线与发射天线111的中心线重合,第二天线透镜1212的中心线与接收天线112的中心线重合。也就是说,第一天线透镜1211的底部中心点与发射天线111的中心点对应,第二天线透镜1212的底部中心点与接收天线112的中心点对应。这样,提高第一天线透镜1211和第二天线透镜1212分别对发射天线111和接收天线112的波束收窄效果。为了适应发射天线111和接收天线112之间的间距,本实施例中,在发射天线111和接收天线112之间的间距较窄的情况下,第一天线透镜1211的底部和第二天线透镜1212的底部部分重合。需要说明的是,第一天线透镜1211和第二天线透镜1212均向天线罩120的同一侧凸出,且第一天线透镜1211的底部中心点与第二天线透镜1212的底部中心点之间的距离小于第一天线透镜1211的底部半径与第二天线透镜1212的底部半径之和。
天线罩120具有相对设置的第一表面123和第二表面124。其中,发射天线111以及接收天线112设置于天线罩120设有第一表面123的一侧。第一表面123与发射天线111以及接收天线112间隔设置。两个天线透镜121凸设于第二表面124,并向着远离发射天线111以及接收天线112的方向凸出。本实施例中,第一天线透镜1211和第二天线透镜1212均凸设于第二表面124。这样,电磁波可以按照相位梯度从天线透镜121的底部中心点开始进行减速,天线透镜121输出电磁波使波束收窄,以满足使用需求。本实施例中,由于该雷达装置安装于料箱的顶部,因此,天线透镜121可以朝向料箱的底部凸出,以对料箱底面的金属件进行检测,增强检测空箱的准确性。
本申请实施例中,天线透镜121的焦距f为1.95mm±50%,天线透镜121的透镜高度h为7.8mm±50%,天线透镜121的底部半径r为7.8mm±50%。
需要说明的是,在天线透镜121设计过程中,天线透镜121与对应的发射天线111或接收天线112的距离即焦距f以空气中半波长,也即f=1.95mm,系数可选为0.5、天线透镜121的透镜高度h和底部半径r均以两倍波长作为初始参数,即h和r为7.8mm,并且以初始参数的±50%进行参数优化,优化过程中,在初始数值的基础上对各个结构参数进行±50%区间扫描仿真。在获得的天线方向图中分别观察增益、3dB波束宽度、副瓣电平以及后瓣来评判天线透镜121的性能,直至得出波束宽度满足需求情况下得到尽可能低的副瓣以及后瓣和满足以上条件下更高的增益,即得到满足需求的结构参数。也就是说,两个天线透镜121的结构参数可以为焦距f=1.95mm±50%,焦距f为0.975mm~2.925mm。透镜高度h和底部半径r均等于7.8mm±50%,即为3.9mm~11.7mm。在此范围内,两个天线透镜121能够在一定程度上实现波束收窄的效果。在此基础上,可根据实际需求,进一步得到各结构参数的具体值,以满足波束收窄效果、副瓣、后瓣、增益等天线性能。
请参阅图12,图12为本申请实施例提供的雷达装置的天线罩120的结构示意图,该实施例的雷达装置与上述任一实施例提供的雷达装置的区别在于,该实施例中两个天线透镜121大小不同。如有未提及之处可参阅上述实施例。
本申请实施例中,两个天线透镜121的结构参数在满足上述实施例中的公式的情况下,具体取值可以不同,并且仍然可以满足天线透镜121的焦距f为1.95mm±50%,天线透镜121的透镜高度h为7.8mm±50%,天线透镜121的底部半径r为7.8mm±50%。
可选地,第一天线透镜1211与发射天线111对应,其结构参数可以为:焦距f为3mm、系数a为0.3、透镜高度h为11mm和底部半径r为10mm。第二天线透镜1211与接收天线112对应,其结构参数可以为:焦距f为3mm、系数a为0.3、透镜高度h为5.7mm和底部半径r为7mm。
需要说明的是,在该实施例中,第一天线透镜1211的透镜高度h和底部半径r均大于第二天线透镜1211。当然,在其他实施例中,也可以是第一天线透镜1211的透镜高度h和底部半径r小于第二天线透镜1211,可根据实际需要相应设置。
综上该,本申请实施例提供的雷达装置及作业设备,通过在天线罩120上设置天线透镜121,利用电磁波在天线透镜121媒质相速度低于自由空间的原理,将入射电磁波按照相位梯度从天线透镜121的中心点开始进行减速,天线透镜121输出电磁波使波束收窄,以满足使用需求。并且,通过设置两个天线透镜121能够分别对应地对发射天线111和接收天线112进行波束收窄。另外,设计了天线透镜121的形状,使得天线透镜121的结构参数满足预设公式,这样,有利于结合天线馈源特性对天线透镜121进行调整,以满足波束收窄、增益提升的需求。因此,本申请实施例提供的雷达装置及作业设备能够使天线波束宽度收窄,降低误测几率,提高雷达装置检测的精确性,并且波束收窄能够有效降低噪声,提高信噪比,降低检测难度。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)或处理器(英文:processor)执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(英文:Read-Only Memory,简称:ROM)、随机存取存储器(英文:Random Access Memory,简称:RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (19)
1.一种天线透镜生产参数确定方法,其特征在于,包括:
通过设定的天线透镜参数函数基于天线透镜的至少一个结构参数,处理得到用于表征天线基于目的天线馈源通过天线透镜发射出的仿真电磁波和所述仿真电磁波对应的窄波方向数据,其中,所述窄波方向数据包括所述仿真电磁波的波束宽度;
在所述仿真电磁波的类型为平面波且当前波束宽度符合第一预设宽度的情况下,确定当前天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产所述天线透镜的生产参数。
2.如权利要求1所述的天线透镜生产参数确定方法,其特征在于,所述仿真电磁波的类型为平面波且所述在当前波束宽度符合第一预设宽度的情况下,确定当前天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产所述天线透镜的生产参数,包括:
在所述仿真电磁波的类型为平面波且当前所述波束宽度符合所述第一预设宽度的情况下,在所述第一预设调整范围内调整所述天线透镜参数函数中的至少一个结构参数,以使得当前所述波束宽度符合第二预设宽度;
在当前波束宽度符合第二预设宽度时,确定当前所述天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产所述天线透镜的生产参数。
3.如权利要求1或2所述的天线透镜生产参数确定方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述仿真电磁波的类型为平面波且当前波束宽度不符合所述第一预设宽度的情况下,在第二预设调整范围内调整所述天线透镜参数函数中的至少一个结构参数,以使得所述天线透镜参数函数基于调整后的结构参数处理得到的波束宽度符合所述第一预设宽度、且所述仿真电磁波的类型保持为平面波。
4.如权利要求1或2所述的天线透镜生产参数确定方法,其特征在于,所述至少一个结构参数还包括所述天线透镜的高度;
所述方法还包括:
在所述仿真电磁波的类型为球面波且所述波束宽度不符合所述第一预设宽度的情况下,在第二预设调整范围内调整所述天线透镜参数函数中的至少一个结构参数,以使得所述天线透镜参数函数基于调整后的结构参数处理得到的波束宽度符合所述第一预设宽度、且仿真电磁波的类型为平面波。
5.如权利要求1或2所述的天线透镜生产参数确定方法,其特征在于,所述窄波方向数据还包括副波瓣高度;
在确定当前所述天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产所述天线透镜的生产参数之后,所述方法还包括:
确定当前仿真电磁波的副波瓣高度是否符合预设高度范围;
在当前仿真电磁波的副波瓣高度符合所述预设高度范围的情况下,确定所述生产参数为目标生产参数。
6.如权利要求5所述的天线透镜生产参数确定方法,其特征在于,所述方法还包括:
在当前仿真电磁波的副波瓣高度不符合所述预设高度范围的情况下,在第三预设调整范围内调整当前天线透镜参数函数中的所述至少一个结构参数和至少一个校正系数,以使得所述副波瓣高度符合所述预设高度范围;其中,所述至少一个结构参数还包括天线透镜的焦距,所述校正系数包括所述天线透镜的曲面曲率系数。
7.如权利要求1-6任一项所述的天线透镜生产参数确定方法,其特征在于,所述天线透镜为一个实心的曲面体透镜。
8.如权利要求1-6任一项所述的天线透镜生产参数确定方法,其特征在于,所述天线透镜参数函数用于表征天线透镜横截面外轮廓的曲线,且包括以下参数:所述天线透镜的透镜高度、所述天线透镜的底部半径、所述天线透镜的曲面曲率系数、所述天线透镜的焦距。
9.一种天线透镜生产参数确定装置,其特征在于,所述装置包括:
处理模块,用于通过设定的天线透镜参数函数基于天线透镜的至少一个结构参数,处理得到用于表征天线基于目的天线馈源通过天线透镜发射出的仿真电磁波和所述仿真电磁波对应的窄波方向数据;
确定模块,用于在所述仿真电磁波的类型为平面波且当前波束宽度符合第一预设宽度的情况下,确定当前天线透镜参数函数中的结构参数为用于生产所述天线透镜的生产参数。
10.一种计算机设备,其特征在于,包括:存储器、处理器,所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时,实现上述权利要求1至8任一项所述的方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
12.一种雷达装置,其特征在于,所述雷达装置包括:
发射天线;
接收天线;以及,
天线罩,所述天线罩设于所述发射天线以及所述接收天线外,所述天线罩上设置有所述天线透镜,所述天线透镜设置于所述发射天线和所述接收天线中的至少一个的辐射路径上;
其中,所述天线透镜的结构参数通过权利要求1-8任一项所述的天线透镜生产参数确定方法确定得到。
13.如权利要求12所述的雷达装置,其特征在于,所述天线透镜的数量包括两个,两个所述天线透镜一一对应地设置于所述发射天线和所述接收天线的辐射路径上。
14.如权利要求12所述的雷达装置,其特征在于,所述天线透镜的表面轮廓为非球面的曲面。
15.如权利要求12-14任一项所述的雷达装置,其特征在于,所述天线透镜的焦距f为1.95mm±50%,所述天线透镜的透镜高度h为7.8mm±50%,所述天线透镜的底部半径r为7.8mm±50%。
16.如权利要求12所述的雷达装置,其特征在于,两个所述天线透镜分别为第一天线透镜和第二天线透镜;
所述第一天线透镜设置于所述发射天线的辐射路径上,所述第一天线透镜与所述发射天线的距离等于所述第一天线透镜的焦距;
所述第二天线透镜设置于所述接收天线的辐射路径上,所述第二天线透镜与所述接收天线的距离等于所述第二天线透镜的焦距。
17.如权利要求12所述的雷达装置,其特征在于,两个所述天线透镜分别为第一天线透镜和第二天线透镜;
所述第一天线透镜设置于所述发射天线的辐射路径上,所述第一天线透镜的中心线与所述发射天线的中心线重合;
所述第二天线透镜设置于所述接收天线的辐射路径上,所述第二天线透镜的中心线与所述接收天线的中心线重合。
18.如权利要求16或17所述的雷达装置,其特征在于,所述第一天线透镜的底部和所述第二天线透镜的底部部分重合。
19.一种可移动平台,其特征在于,包括如权利要求12-18任一项所述的雷达装置。
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