CN114488051B - 阵列雷达的系统延迟估计方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种阵列雷达的系统延迟估计方法、装置及电子设备。该方法包括获取阵列雷达的多个雷达信号，其中，雷达信号包括直耦波信号；基于预设筛选规则，从多个雷达信号中筛选，得到多个目标直耦波信号；针对每个目标直耦波信号，确定与目标直耦波信号对应的数据集；以及根据每个目标直耦波信号对应的数据集以及雷达延迟模型，得到目标解，其中，目标解包括阵列雷达的实测系统延迟，雷达延迟模型是根据直耦波信号的时间延迟参数、发射天线的时间延迟参数、接收天线的时间延迟参数和阵列雷达的系统延迟参数构建得到的。
Description
技术领域
本公开涉及雷达技术领域，更具体地，涉及一种阵列雷达的系统延迟估计方法、阵列雷达的系统延迟估计装置、电子设备、计算机可读存储介质以及计算机程序产品。
背景技术
阵列雷达在发送雷达信号到接收到雷达信号的过程中，雷达信号在阵列雷达的系统内部会存在一定的时间延迟，同时时间延迟是随着时间和雷达系统的状态的变化而变化。使用固定的系统时间延迟会使得后期根据雷达信号进行介电常数的反演和雷达偏移成像的效果变差。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供了一种阵列雷达的系统延迟估计方法、阵列雷达的系统延迟估计装置、电子设备、计算机可读存储介质以及计算机程序产品。
本公开实施例的一个方面提供了一种阵列雷达的系统延迟估计方法，上述阵列雷达包括多个发射天线、多个接收天线和电扫描装置，上述方法包括：
获取上述阵列雷达的多个雷达信号，其中，上述雷达信号包括直耦波信号；
基于预设筛选规则，从多个上述雷达信号中筛选，得到多个目标直耦波信号；
针对每个上述目标直耦波信号，确定与上述目标直耦波信号对应的数据集，其中，上述数据集包括：用于发射上述目标直耦波信号的第一目标发射天线的标识、用于接收上述目标直耦波信号的第一目标接收天线的标识和目标直耦波信号的实测时延；以及
根据每个上述目标直耦波信号对应的数据集以及雷达延迟模型，得到目标解，其中，上述目标解包括上述阵列雷达的实测系统延迟，上述雷达延迟模型是根据上述直耦波信号的时间延迟参数、上述发射天线的时间延迟参数、上述接收天线的时间延迟参数和上述阵列雷达的系统延迟参数构建得到的。
根据本公开的实施例，每个上述雷达信号均具有用于发射上述雷达信号的上述发射天线和用于接收上述雷达信号的上述接收天线，上述雷达延迟模型如下所示：
tdc(m，n)＝tTswitch(m)+tRswitch(n)+tspread(m，n)+tconst+e
其中，tdc(m，n)为第m号发射天线发射直耦波信号、第n号接收天线接收该直耦波信号时的直耦波信号的时间延迟参数，tTswitch(m)为未知的阵列雷达选定第m号天线为发射天线时引入的发射天线的时间延迟参数，tRswitch(n)为未知的阵列雷达选定第n号天线为接收天线时引入的接收天线的时间延迟参数，tspread(m，n)为已知的雷达信号从第m号发射天线辐射至第n号接收天线的传播时间，tconst为未知的雷达系统延迟参数，e为零均值噪声。
根据本公开的实施例，上述目标解还包括分别用于发射每个上述目标直耦波信号的多个上述第一目标发射天线的实测时间延迟、上述第一目标接收天线的实测时间延迟；上述雷达信号还包括反射信号；
上述方法还包括：
针对每个上述反射信号，从多个上述发射天线和多个上述接收天线中分别确定用于发射与上述反射信号对应的发射信号的第二目标发射天线的标识和用于接收上述发射信号的第二目标接收天线的标识；
将上述第二目标发射天线的标识和上述第二目标接收天线的标识分别与上述目标解进行匹配，得到匹配结果，其中，上述匹配结果包括与上述第二目标发射天线的标识匹配的上述第一目标发射天线的实测时间延迟、和与上述第二目标接收天线的标识匹配的上述第一目标接收天线的实测时间延迟；
根据上述匹配结果和上述雷达的实测系统延迟，确定与上述反射信号对应的雷达线缆延迟；以及
根据上述雷达线缆延迟和上述反射信号的传播时间确定上述反射信号的实测传播时间，其中，上述反射信号的传播时间是根据上述第二目标发射天线发送上述反射信号的时间以及上述第二目标接收天线接收上述反射信息的时间确定的。
根据本公开的实施例，上述雷达线缆延迟如以下公式所示，上述反射信号的实测传播时间Amn，cal(t)如以下公式所示：
其中，m为与第一目标发射天线对应的第m号发射天线，n为与第一目标接收天线对应的第n号接收天线，Amn(t)是反射信号的传播时间t，为第一目标发射天线的实测时间延迟，/>为第一目标接收天线的实测时间延迟，/>为雷达的实测系统延迟，/>为雷达线缆延迟。
根据本公开的实施例，上述根据每个上述目标直耦波信号对应的数据集以及上述雷达延迟模型，得到目标解，包括：
将多个上述目标直耦波信号对应的数据集分别代入上述雷达延迟模型，得到多个待求解的关系式；以及
根据多个上述待求解的关系式，确定上述雷达的实测系统延迟。
根据本公开的实施例，上述基于预设筛选规则，在多个上述雷达信号中进行筛选，得到多个目标直耦波信号，包括：
针对每个上述雷达信号，在上述雷达信号的部分信号的置信度满足预设阈值的情况下，将上述部分信号确定为一个上述目标直耦波信号。
根据本公开的实施例，上述方法还包括：
针对每个上述雷达信号，获取上述阵列雷达的与上述雷达信号对应的时变增益值；
根据上述时变增益值对上述雷达信号进行去增益处理，得到去增益后的雷达信号；以及
对每个上述去增益后的雷达信号进行滤波处理，得到多个预处理后的雷达信号。
根据本公开的实施例，上述阵列雷达包括月壤结构探测仪。
本公开实施例的另一个方面提供了一种阵列雷达的系统延迟估计装置，上述阵列雷达包括多个发射天线、多个接收天线和电扫描装置，上述装置包括：
获取模块，用于获取上述阵列雷达的多个雷达信号，其中，上述雷达信号包括直耦波信号；
筛选模块，用于基于预设筛选规则，从多个上述雷达信号中筛选，得到多个目标直耦波信号；
确定模块，用于针对每个上述目标直耦波信号，确定与上述目标直耦波信号对应的数据集，其中，上述数据集包括：用于发射上述目标直耦波信号的第一目标发射天线的标识、用于接收上述目标直耦波信号的第一目标接收天线的标识和目标直耦波信号的实测时延；以及
求解模块，用于根据每个上述目标直耦波信号对应的数据集以及雷达延迟模型，得到目标解，其中，上述目标解包括上述阵列雷达的实测系统延迟，上述雷达延迟模型是根据上述直耦波信号的时间延迟参数、上述发射天线的时间延迟参数、上述接收天线的时间延迟参数和上述雷达的系统延迟参数构建得到的。
本公开实施例的另一个方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的方法。
本公开实施例的另一个方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。
本公开实施例的另一个方面提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。
根据本公开的实施例，通过直耦波信号的时间延迟参数、发射天线的时间延迟参数、接收天线的时间延迟参数和阵列雷达的系统延迟参数构建雷达延迟模型，并根据多个目标直耦波信号的数据集和雷达延迟模型可以实时确定阵列雷达的实测系统延迟，因此能够避免使用固定的系统时间延迟造成后期根据雷达信号进行介电常数的反演或雷达偏移成像的效果变差的问题。
附图说明
通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示意性示出了根据本公开实施例的应用阵列雷达的系统延迟估计方法的示例性系统架构；
图2示意性示出了根据本公开实施例的阵列雷达的系统延迟估计方法的流程图；
图3示意性示出了根据本公开实施例的目标直耦波信号的筛选示意图；
图4示意性示出了根据本公开另一实施例的阵列雷达的系统延迟估计方法的流程图；
图5示意性示出了根据本公开实施例的雷达信号与预处理后的雷达信号的信号剖面图；
图6示意性示出了根据本公开的实施例的系统延迟估计装置的框图；以及
图7示意性示出了根据本公开实施例的实现阵列雷达的系统延迟估计方法的电子设备的框图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。
阵列雷达在发射雷达信号时，雷达信号从发射机发射后需要途径发射线缆、电扫描组件、发射天线、介质传播、接收天线、电扫描组件和接收线缆，最后到达接收机，其完整传播时间tall如公式(1)所示。
其中，tTx表示信号自发射机传播到电扫描经过的线缆对应的时间延迟，tTswitch表示电扫描组件在选定对应天线位的发射天线时引入的时间延迟，tTantenna表示发射天线引入的时间延迟，tRantenna对应接收天线引入的时间延迟，tRswith表示电扫描组件在接收天线方向引入的时间延迟，tRx为接收方向的线缆延迟，tspreading表示雷达信号在介质传播、与发射物相互作用而返回接收天线用去的传播时间。
目前在对月壤结构探测仪在使用的过程中，认为上述变量只依赖于不同的收发天线的选择，而不随时间、系统的状态变化而变化。因此在地面验证试验时，通过对上述线缆延迟变量进行测量，并利用测量结果对实测数据进行校正。由于此法固定了时间延迟参数，忽略了发射天线、雷达系统和接收天线的时间，无法适应阵列雷达的实际工作状态。若采用上述方式中固定的时间延迟参数，会使得后期根据雷达信号进行介电常数的反演和雷达偏移成像的效果变差。
有鉴于此，本公开的实施例提供了一种阵列雷达的系统延迟估计方法、装置及电子设备。该方法包括获取阵列雷达的多个雷达信号，其中，雷达信号包括直耦波信号；基于预设筛选规则，从多个雷达信号中筛选，得到多个目标直耦波信号；针对每个目标直耦波信号，确定与目标直耦波信号对应的数据集，其中，数据集包括：用于发射目标直耦波信号的第一目标发射天线的标识、用于接收目标直耦波信号的第一目标接收天线的标识和目标直耦波信号的实测时延；以及根据每个目标直耦波信号对应的数据集以及雷达延迟模型，得到目标解，其中，目标解包括阵列雷达的实测系统延迟，雷达延迟模型是根据直耦波信号的时间延迟参数、发射天线的时间延迟参数、接收天线的时间延迟参数和阵列雷达的系统延迟参数构建得到的。
图1示意性示出了根据本公开实施例的可以应用阵列雷达的系统延迟估计方法的示例性系统架构100。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的系统架构的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。
如图1所示，根据该实施例的系统架构100可以包括终端设备101、102、103，网络104、服务器105和阵列雷达106。网络104用以在终端设备101、102、103和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线和/或无线通信链路等。
用户可以使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105交互，以接收或发送消息等。终端设备101、102、103上可以安装有各种通讯客户端应用，例如阵列雷达的系统延迟估计应用、网页浏览器应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端和/或社交平台软件等(仅为示例)。
终端设备101、102、103可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等。
服务器105可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备101、102、103所请求的阵列雷达的系统延迟估计提供支持的后台管理服务器(仅为示例)。后台管理服务器可以对接收到的用户请求等数据进行分析等处理，并将处理结果反馈给终端设备。
阵列雷达106可以利用发射天线针对被测物发射雷达信号，雷达信号在经过反射后，雷达106的接收天线接收反射信号或雷达信号。
需要说明的是，本公开实施例所提供的阵列雷达的系统延迟估计方法一般可以由服务器105执行。相应地，本公开实施例所提供的阵列雷达的系统延迟估计装置一般可以设置于服务器105中。本公开实施例所提供的阵列雷达的系统延迟估计方法也可以由不同于服务器105且能够与终端设备101、102、103和/或服务器105通信的服务器或服务器集群执行。相应地，本公开实施例所提供的阵列雷达的系统延迟估计装置也可以设置于不同于服务器105且能够与终端设备101、102、103和/或服务器105通信的服务器或服务器集群中。或者，本公开实施例所提供的阵列雷达的系统延迟估计方法也可以由终端设备101、102、或103执行，或者也可以由不同于终端设备101、102、或103的其他终端设备执行。相应地，本公开实施例所提供的阵列雷达的系统延迟估计装置也可以设置于终端设备101、102、或103中，或设置于不同于终端设备101、102、或103的其他终端设备中。
应该理解，图1中的终端设备、网络、服务器和雷达的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络、服务器和阵列雷达。
图2示意性示出了根据本公开实施例的阵列雷达的系统延迟估计方法的流程图。
如图2所示，该方法可以包括操作S201～S204。
在操作S201，获取阵列雷达的多个雷达信号，其中，雷达信号包括直耦波信号。
在操作S202，基于预设筛选规则，从多个雷达信号中筛选，得到多个目标直耦波信号。
在操作S203，针对每个目标直耦波信号，确定与目标直耦波信号对应的数据集，其中，数据集包括：用于发射目标直耦波信号的第一目标发射天线的标识、用于接收目标直耦波信号的第一目标接收天线的标识和目标直耦波信号的实测时延。
在操作S204，根据每个目标直耦波信号对应的数据集以及雷达延迟模型，得到目标解，其中，目标解包括阵列雷达的实测系统延迟，雷达延迟模型是根据直耦波信号的时间延迟参数、发射天线的时间延迟参数、接收天线的时间延迟参数和阵列雷达的系统延迟参数构建得到的。
根据本公开的实施例，直耦波信号可以指发射天线发射的发射信号未经过介质的反射直接被接收天线所接收的信号。
根据本公开的实施例，发射天线的标识或接收天线的标识可以包括但不限于用于标记不同天线的标记信息，例如天线的编号。
根据本公开的实施例，实测时延可以根据发送直耦波信号的发射天线以及接收该直耦波信号的接收天线的距离以及波速进行确定，其中，波速是根据传播介质确定的。
根据本公开的实施例，预设筛选规则可以指能够筛选出用于计算目标解的直耦波信号，例如通过预设筛选规则可以将置信度满足预设阈值的直耦波信号筛选出来作为目标直耦波信号。
根据本公开的实施例，阵列雷达可以指但不限于具有多发多收(多个发射天线和多个接收天线)的雷达，例如具有12个发射天线和12个接收天线的月壤结构探测仪等多偏移距探地雷达。其中，在确定上述月壤结构探测仪的实测系统延迟的情况下，可以至少使用132个目标直耦波信号进行联合求解。
需要说明的是，本公开的实施例中的参数为字母或字母与数字的组合，无具体数值，但与对应的参数值相对应，例如，系统延迟参数与实测系统延迟相对应。
根据本公开的实施例，在计算阵列雷达的实测系统延迟之前，可以根据直耦波信号的时间延迟参数、发射天线的时间延迟参数、接收天线的时间延迟参数和雷达的系统延迟参数建立雷达延迟模型。在雷达延迟模型建立后可以从阵列雷达获取多个直耦波信号，并基于预设筛选规则筛选出能够用于计算实测系统延迟的多个目标直耦波信号，根据每个目标直耦波信号确定与其对应的数据集，例如用于发射该目标直耦波信号的第一目标发射天线的标识、用于接收该目标直耦波信号的第一目标接收天线的标识和目标直耦波信号的实测时延。
根据本公开的实施例，将每个目标直耦波信号对应的数据集代入雷达延迟模型，可以得到一个待求解的关系式。根据多个待求解的关系式共同求解阵列雷达的实测系统延迟。
根据本公开的实施例，通过直耦波信号的时间延迟参数、发射天线的时间延迟参数、接收天线的时间延迟参数和阵列雷达的系统延迟参数构建雷达延迟模型，并根据多个目标直耦波信号的数据集和雷达延迟模型可以实时确定阵列雷达的实测系统延迟，因此能够避免使用固定的系统时间延迟造成后期根据雷达信号进行介电常数的反演或雷达偏移成像的效果变差的问题。
图3示意性示出了根据本公开实施例的目标直耦波信号的筛选示意图。
如图3所示，基于预设筛选规则，在多个雷达信号中进行筛选，得到多个目标直耦波信号，可以包括如下操作：
针对每个雷达信号，在雷达信号的部分信号的置信度满足预设阈值的情况下，将部分信号确定为一个目标直耦波信号。
根据本公开的实施例，为了能够较为准确地求解出阵列雷达的实测系统延迟，可以对每个直耦波信号进行筛选，以从每个直耦波信号中得到质量较好的目标直耦波信号。图3示例性示出了对其中一个雷达信号中选取目标直耦波信号，其中圆形标记即为最终选取得到的该目标直耦波信号。
根据本公开的实施例，在获取的多个直耦波信号中，通过置信度的预设阈值将能够用于求解阵列雷达的实测系统延迟的目标直耦波信号进行筛选。
根据本公开的实施例，每个雷达信号均具有用于发射雷达信号的发射天线和用于接收雷达信号的接收天线，雷达延迟模型如公式(2)所示：
其中，tdc(m，n)为第m号发射天线发射直耦波信号、第n号接收天线接收该直耦波信号时的直耦波信号的时间延迟参数，tTswitch(m)为未知的阵列雷达选定第m号天线为发射天线时引入的发射天线的时间延迟参数，tRswitch(n)为未知的阵列雷达选定第n号天线为接收天线时引入的接收天线的时间延迟参数，tspread(m，n)为已知的雷达信号从第m号发射天线辐射至第n号接收天线的传播时间，tconst为未知的雷达系统延迟参数，e为零均值噪声。
根据本公开的实施例，第m号和第n号均指的是发射天线和接收天线的标识。
根据本公开的实施例，根据每个目标直耦波信号对应的数据集以及雷达延迟模型，得到目标解，可以包括如下操作：
将多个目标直耦波信号对应的数据集分别代入雷达延迟模型，得到多个待求解的关系式。根据多个待求解的关系式，确定雷达的实测系统延迟。
根据本公开的实施例，将一个目标直耦波信号的数据集代入上述雷达延迟模型后，可以得到一个待求解的关系式，其中，该关系式中仅已知该目标直耦波信号对应的第一目标发射天线的标识m′、第一目标接收天线的标识n′、目标直耦波信号的实测时延t′spread(m′，n′)和直耦波信号的时间延迟t′dc(m′，n′)，未知的有第一目标发射天线的时间延迟tTswitch(m′)、第一目标接收天线的时间延迟tRswitch(n′)和雷达系统延迟参数tconst。
根据本公开的实施例，将多个目标直耦波信号的数据集分别代入上述雷达延迟模型，可以得到公式(3)所示的方程组。
其中，右侧tm→n表示第m号发射天线发射至第n号接收天线的直耦波时间延迟。左侧的第一个矩阵为此模型的系数，系数是根据公式(2)确定的。
根据本公开的实施例，利用上述方程组，拟合可得上述未知参数的参数值，其中，解方程组得到的雷达系统延迟参数tconst对应的参数值即雷达的实测系统延迟。
根据本公开的实施例，目标解还包括分别用于发射每个目标直耦波信号的多个第一目标发射天线的实测时间延迟、第一目标接收天线的实测时间延迟；雷达信号还包括反射信号。
根据本公开的实施例，反射信号可以指发射天线发射的发射信号经过介质的反射后生成反射的信号，该反射的信息被接收天线所接收的信号。
图4示意性示出了根据本公开另一实施例的阵列雷达的系统延迟估计方法的流程图。
如图4所示，根据本公开的实施例，系统延迟估计方法还可以包括如下操作S401～S404。
在操作S401，针对每个反射信号，从多个发射天线和多个接收天线中分别确定用于发射与反射信号对应的发射信号的第二目标发射天线的标识和用于接收发射信号的第二目标接收天线的标识。
在操作S402，将第二目标发射天线的标识和第二目标接收天线的标识分别与目标解进行匹配，得到匹配结果，其中，匹配结果包括与第二目标发射天线的标识匹配的第一目标发射天线的实测时间延迟、和与第二目标接收天线的标识匹配的第一目标接收天线的实测时间延迟。
在操作S403，根据匹配结果和雷达的实测系统延迟，确定与反射信号对应的雷达线缆延迟。
在操作S404，根据雷达线缆延迟和反射信号的传播时间确定反射信号的实测传播时间，其中，反射信号的传播时间是根据第二目标发射天线发送反射信号的时间以及第二目标接收天线接收反射信息的时间确定的。
根据本公开的实施例，通过对公式(3)所示的方程组进行求解可以得到第一目标发射天线的时间延迟tTswitch(m′)、第一目标接收天线的时间延迟tRswitch(n′)和雷达系统延迟参数tconst。
根据本公开的实施例，在每个第一目标发射天线的时间延迟tTswitch(m′)、每个第一目标接收天线的时间延。迟tRswitch(n′)和雷达系统延迟参数tconst分别对应的参数值已知的情况下，根据与该反射信号对应的第二目标发射天线的标识和第二目标接收天线的标识，可以从上述已知的参数值确定该第二目标发射天线的实测时间延迟和第二目标接收天线的实测时间延迟，从而确定该反射信号的实测传播时间。
根据本公开的实施例，雷达线缆延迟如公式(4)所示，反射信号的实测传播时间Amn，cal(t)如公式(5)所示。
其中，m为与第一目标发射天线对应的第m号发射天线，n为与第一目标接收天线对应的第n号接收天线，Amn(t)是反射信号的传播时间t，为第一目标发射天线的实测时间延迟，/>为第一目标接收天线的实测时间延迟，/>为雷达的实测系统延迟，/>为雷达线缆延迟。
根据本公开的实施例，将上述公式(3)得到的多个第一目标发射天线的实测时间延迟、多个第一目标接收天线的实测时间延迟以及实测系统延迟代入公式(4)，可得到雷达线缆延迟从而在发射信号Amn(t)已知的情况下，通过公式(5)可以得到反射信号的实测传播时间Amn，cal(t)。
图5示意性示出了根据本公开实施例的雷达信号与预处理后的雷达信号的信号剖面图。
根据本公开的实施例，阵列雷达的系统延迟估计方法还可以包括如下操作：
针对每个雷达信号，获取阵列雷达的与雷达信号对应的时变增益值。根据时变增益值对雷达信号进行去增益处理，得到去增益后的雷达信号。对每个去增益后的雷达信号进行滤波处理，得到多个预处理后的雷达信号。
根据本公开的实施例，去增益是为了消去雷达系统在接收信号时施加的时变增益，从而还原雷达信号的原始幅度。
在一种示例性的实施例中，时变增益的位置为包含于每个雷达信号的数据道头中的240字节，其中前1～239点增益每点增益值对应4点雷达数据的增益值，共1～956点；第240点增益对应剩余第957～3000点的数据增益值。因此，去增益可以用公式(6)描述。
其中，Ain(n)和Aout(n)分别为原始的雷达信号和去增益后的雷达信号，G(n)为直接读出得到的设备增益值，ceil(x)指向上取整。
根据本公开的实施例，滤波处理的目的是滤除雷达自身的低频噪声，滤波处理可以采用通带为雷达辐射信号的工作频段的带通滤波器，例如工作频段可以为1～3GHz，也可以通过傅里叶变换滤波器或者其他FIR(Finite Impulse Response)滤波器、IIR(InfiniteImpulse Response)滤波器进行滤波处理。
根据本公开的实施例，在获取的多个雷达信号中，根据每个雷达信号对应的时变增益值对该雷达信号进行去增益处理，得到去增益后的雷达信号，再对得到去增益后的雷达信号进行滤波处理，以得到如图5所示的信号质量较佳的预处理后的雷达信号，从而根据预处理后的雷达信号计算阵列雷达的实测系统延迟。
图6示意性示出了根据本公开的实施例的系统延迟估计装置的框图。
如图6所示，阵列雷达包括多个发射天线、多个接收天线和电扫描装置，阵列雷达的系统延迟估计装置600可以包括获取模块610、筛选模块620、确定模块630和求解模块640。
获取模块610，用于获取阵列雷达的多个雷达信号，其中，雷达信号包括直耦波信号。
筛选模块620，用于基于预设筛选规则，从多个雷达信号中筛选，得到多个目标直耦波信号。
确定模块630，用于针对每个目标直耦波信号，确定与目标直耦波信号对应的数据集，其中，数据集包括：用于发射目标直耦波信号的第一目标发射天线的标识、用于接收目标直耦波信号的第一目标接收天线的标识和目标直耦波信号的实测时延。
求解模块640，用于根据每个目标直耦波信号对应的数据集以及雷达延迟模型，得到目标解，其中，目标解包括阵列雷达的实测系统延迟，雷达延迟模型是根据直耦波信号的时间延迟参数、发射天线的时间延迟参数、接收天线的时间延迟参数和雷达的系统延迟参数构建得到的。
根据本公开的实施例，通过直耦波信号的时间延迟参数、发射天线的时间延迟参数、接收天线的时间延迟参数和阵列雷达的系统延迟参数构建雷达延迟模型，并根据多个目标直耦波信号的数据集和雷达延迟模型可以实时确定阵列雷达的实测系统延迟，因此能够避免使用固定的系统时间延迟造成后期根据雷达信号进行介电常数的反演或雷达偏移成像的效果变差的问题。
根据本公开的实施例，每个雷达信号均具有用于发射雷达信号的发射天线和用于接收雷达信号的接收天线，雷达延迟模型如下所示：
tdc(m，n)＝tTswitch(m)+tRswitch(n)+tspread(m，n)+tconst+e
其中，tdc(m，n)为第m号发射天线发射直耦波信号、第n号接收天线接收该直耦波信号时的直耦波信号的时间延迟参数，tTswitch(m)为未知的阵列雷达选定第m号天线为发射天线时引入的发射天线的时间延迟参数，tRswitch(n)为未知的阵列雷达选定第n号天线为接收天线时引入的接收天线的时间延迟参数，tspread(m，n)为已知的雷达信号从第m号发射天线辐射至第n号接收天线的传播时间，tconst为未知的雷达系统延迟参数，e为零均值噪声。
根据本公开的实施例，目标解还包括分别用于发射每个目标直耦波信号的多个第一目标发射天线的实测时间延迟、第一目标接收天线的实测时间延迟；雷达信号还包括反射信号。
根据本公开的实施例，系统延迟估计装置600还可以包括第二确定模块、匹配模块、第三确定模块和第四确定模块。
第二确定模块，用于针对每个反射信号，从多个发射天线和多个接收天线中分别确定用于发射与反射信号对应的发射信号的第二目标发射天线的标识和用于接收发射信号的第二目标接收天线的标识。
匹配模块，用于将第二目标发射天线的标识和第二目标接收天线的标识分别与目标解进行匹配，得到匹配结果，其中，匹配结果包括与第二目标发射天线的标识匹配的第一目标发射天线的实测时间延迟、和与第二目标接收天线的标识匹配的第一目标接收天线的实测时间延迟。
第三确定模块，用于根据匹配结果和雷达的实测系统延迟，确定与反射信号对应的雷达线缆延迟。
第四确定模块，用于根据雷达线缆延迟和反射信号的传播时间确定反射信号的实测传播时间，其中，反射信号的传播时间是根据第二目标发射天线发送反射信号的时间以及第二目标接收天线接收反射信息的时间确定的。
根据本公开的实施例，雷达线缆延迟如以下公式所示，反射信号的实测传播时间Amn，cal(t)如以下公式所示：
其中，m为与第一目标发射天线对应的第m号发射天线，n为与第一目标接收天线对应的第n号接收天线，Amn(t)是反射信号的传播时间t，为第一目标发射天线的实测时间延迟，/>为第一目标接收天线的实测时间延迟，/>为雷达的实测系统延迟，/>为雷达线缆延迟。
根据本公开的实施例，求解模块640可以包括代入单元和确定单元。
代入单元，用于将多个目标直耦波信号对应的数据集分别代入雷达延迟模型，得到多个待求解的关系式。
确定单元，用于根据多个待求解的关系式，确定雷达的实测系统延迟。
根据本公开的实施例，筛选模块620可以包括筛选单元。
筛选单元，用于针对每个雷达信号，在雷达信号的部分信号的置信度满足预设阈值的情况下，将部分信号确定为一个目标直耦波信号。
根据本公开的实施例，系统延迟估计装置600还可以包括第二获取模块、增益模块和滤波模块。
第二获取模块，用于针对每个雷达信号，获取阵列雷达的与雷达信号对应的时变增益值。
增益模块，用于根据时变增益值对雷达信号进行去增益处理，得到去增益后的雷达信号。
滤波模块，用于对每个去增益后的雷达信号进行滤波处理，得到多个预处理后的雷达信号。
根据本公开的实施例，阵列雷达包括月壤结构探测仪。
根据本公开的实施例的模块、单元中的任意多个、或其中任意多个的至少部分功能可以在一个模块中实现。根据本公开实施例的模块、单元中的任意一个或多个可以被拆分成多个模块来实现。根据本公开实施例的模块、单元中的任意一个或多个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Arrays，PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式的硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，根据本公开实施例的模块、单元中的一个或多个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
例如，获取模块610、筛选模块620、确定模块630和求解模块640中的任意多个可以合并在一个模块/单元中实现，或者其中的任意一个模块/单元可以被拆分成多个模块/单元。或者，这些模块/单元中的一个或多个模块/单元的至少部分功能可以与其他模块/单元/子单元的至少部分功能相结合，并在一个模块/单元中实现。根据本公开的实施例，获取模块610、筛选模块620、确定模块630和求解模块640中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，获取模块610、筛选模块620、确定模块630和求解模块640中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
需要说明的是，本公开的实施例中阵列雷达的系统延迟估计装置部分与本公开的实施例中阵列雷达的系统延迟估计方法部分是相对应的，阵列雷达的系统延迟估计装置部分的描述具体参考阵列雷达的系统延迟估计方法部分，在此不再赘述。
图7示意性示出了根据本公开实施例的适于实现上文描述的方法的电子设备的框图。图7示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图7所示，根据本公开实施例的电子设备700包括处理器701，其可以根据存储在只读存储器(Read-Only Memory，ROM)702中的程序或者从存储部分708加载到随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)703中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器701例如可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器701还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器701可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。
在RAM 703中，存储有电子设备700操作所需的各种程序和数据。处理器701、ROM702以及RAM 703通过总线704彼此相连。处理器701通过执行ROM 702和/或RAM 703中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除ROM 702和RAM703以外的一个或多个存储器中。处理器701也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。
根据本公开的实施例，电子设备700还可以包括输入/输出(I/O)接口705，输入/输出(I/O)接口705也连接至总线704。系统700还可以包括连接至I/O接口705的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分706；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等以及扬声器等的输出部分707；包括硬盘等的存储部分708；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分709。通信部分709经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器710也根据需要连接至I/O接口705。可拆卸介质711，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器710上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分708。
根据本公开的实施例，根据本公开实施例的方法流程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分709从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质711被安装。在该计算机程序被处理器701执行时，执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
本公开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可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。
根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质。例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(Computer Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
例如，根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM 702和/或RAM 703和/或ROM 702和RAM 703以外的一个或多个存储器。
本公开的实施例还包括一种计算机程序产品，其包括计算机程序，该计算机程序包含用于执行本公开实施例所提供的方法的程序代码，当计算机程序产品在电子设备上运行时，该程序代码用于使电子设备实现本公开实施例所提供的阵列雷达的系统延迟估计方法。
在该计算机程序被处理器701执行时，执行本公开实施例的系统/装置中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
在一种实施例中，该计算机程序可以依托于光存储器件、磁存储器件等有形存储介质。在另一种实施例中，该计算机程序也可以在网络介质上以信号的形式进行传输、分发，并通过通信部分709被下载和安装，和/或从可拆卸介质711被安装。该计算机程序包含的程序代码可以用任何适当的网络介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
根据本公开的实施例，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例提供的计算机程序的程序代码，具体地，可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。程序设计语言包括但不限于诸如Java，C++，python，“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
Claims (10)
1.一种阵列雷达的系统延迟估计方法，所述阵列雷达包括多个发射天线、多个接收天线和电扫描装置，所述方法包括：
获取所述阵列雷达的多个雷达信号，其中，所述雷达信号包括直耦波信号；
基于预设筛选规则，从多个所述雷达信号中筛选，得到多个目标直耦波信号；
针对每个所述目标直耦波信号，确定与所述目标直耦波信号对应的数据集，其中，所述数据集包括：用于发射所述目标直耦波信号的第一目标发射天线的标识、用于接收所述目标直耦波信号的第一目标接收天线的标识和目标直耦波信号的实测时延；以及
根据每个所述目标直耦波信号对应的数据集以及雷达延迟模型，得到目标解，其中，所述目标解包括所述阵列雷达的实测系统延迟，所述雷达延迟模型是根据所述直耦波信号的时间延迟参数、所述发射天线的时间延迟参数、所述接收天线的时间延迟参数和所述阵列雷达的系统延迟参数构建得到的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个所述雷达信号均具有用于发射所述雷达信号的所述发射天线和用于接收所述雷达信号的所述接收天线，所述雷达延迟模型如下所示：
tdc(m，n)＝tTswitch(m)+tRswitch(n)+tspread(m，n)+tconst+e
其中，tdc(m，n)为第m号发射天线发射直耦波信号、第n号接收天线接收该直耦波信号时的直耦波信号的时间延迟参数，tTswitch(m)为未知的阵列雷达选定第m号天线为发射天线时引入的发射天线的时间延迟参数，tRswitch(n)为未知的阵列雷达选定第n号天线为接收天线时引入的接收天线的时间延迟参数，tspread(m，n)为已知的雷达信号从第m号发射天线辐射至第n号接收天线的传播时间，tconst为未知的雷达系统延迟参数，e为零均值噪声。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标解还包括分别用于发射每个所述目标直耦波信号的多个所述第一目标发射天线的实测时间延迟、所述第一目标接收天线的实测时间延迟；所述雷达信号还包括反射信号；
所述方法还包括：
针对每个所述反射信号，从多个所述发射天线和多个所述接收天线中分别确定用于发射与所述反射信号对应的发射信号的第二目标发射天线的标识和用于接收所述发射信号的第二目标接收天线的标识；
将所述第二目标发射天线的标识和所述第二目标接收天线的标识分别与所述目标解进行匹配，得到匹配结果，其中，所述匹配结果包括与所述第二目标发射天线的标识匹配的所述第一目标发射天线的实测时间延迟、和与所述第二目标接收天线的标识匹配的所述第一目标接收天线的实测时间延迟；
根据所述匹配结果和所述雷达的实测系统延迟，确定与所述反射信号对应的雷达线缆延迟；以及
根据所述雷达线缆延迟和所述反射信号的传播时间确定所述反射信号的实测传播时间，其中，所述反射信号的传播时间是根据所述第二目标发射天线发送所述反射信号的时间以及所述第二目标接收天线接收所述反射信息的时间确定的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述雷达线缆延迟如以下公式所示，所述反射信号的实测传播时间Amn，cal(t)如以下公式所示：
其中，m为与第一目标发射天线对应的第m号发射天线，n为与第一目标接收天线对应的第n号接收天线，Amn(t)是反射信号的传播时间t，为第一目标发射天线的实测时间延迟，/>为第一目标接收天线的实测时间延迟，/>为雷达的实测系统延迟，/>为雷达线缆延迟。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据每个所述目标直耦波信号对应的数据集以及所述雷达延迟模型，得到目标解，包括：
将多个所述目标直耦波信号对应的数据集分别代入所述雷达延迟模型，得到多个待求解的关系式；以及
根据多个所述待求解的关系式，确定所述雷达的实测系统延迟。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于预设筛选规则，在多个所述雷达信号中进行筛选，得到多个目标直耦波信号，包括：
针对每个所述雷达信号，在所述雷达信号的部分信号的置信度满足预设阈值的情况下，将所述部分信号确定为一个所述目标直耦波信号。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
针对每个所述雷达信号，获取所述阵列雷达的与所述雷达信号对应的时变增益值；
根据所述时变增益值对所述雷达信号进行去增益处理，得到去增益后的雷达信号；以及
对每个所述去增益后的雷达信号进行滤波处理，得到多个预处理后的雷达信号。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阵列雷达包括月壤结构探测仪。
9.一种阵列雷达的系统延迟估计装置，所述阵列雷达包括多个发射天线、多个接收天线和电扫描装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述阵列雷达的多个雷达信号，其中，所述雷达信号包括直耦波信号；
筛选模块，用于基于预设筛选规则，从多个所述雷达信号中筛选，得到多个目标直耦波信号；
确定模块，用于针对每个所述目标直耦波信号，确定与所述目标直耦波信号对应的数据集，其中，所述数据集包括：用于发射所述目标直耦波信号的第一目标发射天线的标识、用于接收所述目标直耦波信号的第一目标接收天线的标识和目标直耦波信号的实测时延；以及
求解模块，用于根据每个所述目标直耦波信号对应的数据集以及雷达延迟模型，得到目标解，其中，所述目标解包括所述阵列雷达的实测系统延迟，所述雷达延迟模型是根据所述直耦波信号的时间延迟参数、所述发射天线的时间延迟参数、所述接收天线的时间延迟参数和所述雷达的系统延迟参数构建得到的。
10.一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1～8中任一项所述的方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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