CN115865142B - 一种雷达天线波束指向校准方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雷达天线波束指向校准方法、系统、装置及存储介质，方法包括：根据目标雷达的时空信息，确定太阳理论位置；基于太阳理论位置，获取二维扇扫的太阳辐射数据；对太阳辐射数据进行预处理，得到二维栅格数据；基于二维栅格数据，确定太阳辐射信号幅值，得到三维曲面数据；对三维曲面数据进行第二处理，确定目标幅度峰值点；根据目标幅度峰值点，确定波束指向误差，实现波束指向校准。本发明通过二维扇扫获取太阳辐射数据，进而基于太阳辐射数据得到二维栅格数据，通过高维度数据得到更高数据精度，降低了信噪比要求，同时实现高精度，实现高精度的快速波束校准，可广泛应用于雷达校准技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及雷达校准技术领域，尤其是一种雷达天线波束指向校准方法、系统、装置及存储介质。
背景技术
雷达通过天线发射电磁波来探测目标，天线波束指向的正确性直接影响目标探测强度、探测精度和空域覆盖。
雷达天线波束指向误差是指雷达天线实际的指向与要求指向的方向间的角度差，是多种误差相互作用的结果，主要的误差来源是天线安装误差和随机幅相误差，若是采用有源相控阵天线，则单元间的互耦、天线方向图的不一致性以及天线罩的影响等都会造成波束指向偏差；并且雷达天线波束指向偏差会影响天线波束覆盖范围，使得波束照射区域与指定的区域出现偏移，导致雷达探测到的气象目标强度和位置标注不准确，甚至会带来杂波影响，造成雷达探测性能的损失。为了保证雷达能够精确获取气象信息，且消除杂波干扰，需要对雷达天线波束指向进行定期的波束指向校准。
雷达天线波束指向校准是指对雷达的天线波束指向进行测试，计算出实际的天线波束指向与理论天线波束指向的误差，通过调整雷达配置参数，使得实际值与理论值相同。现有技术存在基于太阳法的雷达天线波束指向校准方法，通过一维线扫扫描太阳，为完成精确的校准，需要多次一维线扫，并且一维线扫后的数据处理是平滑和线性拟合，需要比较高的信噪比，才能得到比较高的精度。因此，现有技术存在校准流程复杂、处理时间长以及精度较差的缺点。对此，如何实现高效、易行的测试方法来检验天线波束指向的正确性，保证雷达整机的功能、性能正常是亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种雷达天线波束指向校准方法、系统、装置及存储介质，能够实现高效快速以及高精度的校准。
一方面，本发明实施例提供了一种雷达天线波束指向校准方法，包括：
根据目标雷达的时空信息，确定太阳理论位置；
基于所述太阳理论位置，获取二维扇扫的太阳辐射数据；
其中，所述二维扇扫的角度包括方位角和俯仰角；所述太阳辐射数据包括水平极化数据和垂直极化数据；
对所述太阳辐射数据进行预处理，得到二维栅格数据；
基于所述二维栅格数据，确定太阳辐射信号幅值，得到三维曲面数据；
对所述三维曲面数据进行第二处理，确定目标幅度峰值点；
根据所述目标幅度峰值点，确定波束指向误差，实现波束指向校准。
可选地，所述根据目标雷达的时空信息，确定太阳理论位置，包括：
根据所述目标雷达的时空信息，通过太阳理论计算方法，确定太阳理论位置；
其中，所述时空信息包括所述目标雷达所述位置的时区、经度、维度、海拔高度、气压和温度，以及标准时间；所述太阳理论计算方法包括海军天文台矢量天体测量软件开源库、太阳位置算法以及简化计算太阳位置开源库。
可选地，所述基于所述太阳理论位置，获取二维扇扫的太阳辐射数据，包括：
以所述太阳理论位置为中心，基于预设范围，在方位和俯仰两个维度同时进行扇扫，得到太阳辐射数据。
可选地，所述对所述太阳辐射数据进行预处理，得到二维栅格数据，包括：
根据所述太阳辐射数据的均方根电压或功率，确定所述太阳辐射数据的噪声值；
基于所述噪声值，通过预设噪声门限筛选所述太阳辐射数据，根据筛选结果按照所述二维扇扫的扫描范围保存为二维栅格数据。
可选地，所述太阳辐射信号幅值包括水平极化太阳辐射信号幅值和垂直极化太阳辐射信号幅值，所述三维曲面数据包括水平极化三维曲面数据和垂直极化三维曲面数据，所述基于所述二维栅格数据，确定太阳辐射信号幅值，得到三维曲面数据，包括：
基于所述二维栅格数据中各个二维栅格的波束，对水平极化数据的电压或功率进行平均处理，确定各波束的水平极化太阳辐射信号幅值；和，对垂直极化数据的电压或功率进行平均处理，确定各波束的垂直极化太阳辐射信号幅值；
通过方位角、俯仰角以及所述水平极化太阳辐射信号幅值分别对应三维坐标系各轴，得到水平极化三维曲面数据；
和，通过方位角、俯仰角以及所述垂直极化太阳辐射信号幅值分别对应三维坐标系各轴，得到垂直极化三维曲面数据。
可选地，所述对所述三维曲面数据进行第二处理，确定目标幅度峰值点，包括：
对所述三维曲面数据进行滤波处理，和，基于预设角度分辨率进行插值处理；
在处理后的三维曲面数据搜索最大幅度峰值点确定为目标幅度峰值点。
可选地，所述根据所述目标幅度峰值点，确定波束指向误差，实现波束指向校准，包括：
根据所述目标幅度峰值点，确定波束指向实际位置的方位角度和俯仰角度；
基于所述目标幅度峰值点对应的时空信息，确定目标太阳理论位置；
根据所述波束指向实际位置的方位角度和俯仰角度以及所述目标太阳理论位置，确定波束指向误差，实现波束指向校准；
其中，所述波束指向误差包括方位波束指向误差和俯仰波束指向误差。
另一方面，本发明实施例提供了一种雷达天线波束指向校准系统，包括：
第一模块，用于根据目标雷达的时空信息，确定太阳理论位置；
第二模块，用于基于所述太阳理论位置，获取二维扇扫的太阳辐射数据；其中，所述二维扇扫的角度包括方位角和俯仰角；所述太阳辐射数据包括水平极化数据和垂直极化数据；
第三模块，用于对所述太阳辐射数据进行预处理，得到二维栅格数据；
第四模块，用于基于所述二维栅格数据，确定太阳辐射信号幅值，得到三维曲面数据；
第五模块，用于对所述三维曲面数据进行第二处理，确定目标幅度峰值点；
第六模块，用于根据所述目标幅度峰值点，确定波束指向误差，实现波束指向校准。
另一方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序；
所述处理器执行所述程序实现如前面所述的方法。
另一方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如前面所述的方法。
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前面的方法。
本发明的实施例首先根据目标雷达的时空信息，确定太阳理论位置；基于所述太阳理论位置，获取二维扇扫的太阳辐射数据；其中，所述二维扇扫的角度包括方位角和俯仰角；所述太阳辐射数据包括水平极化数据和垂直极化数据；对所述太阳辐射数据进行预处理，得到二维栅格数据；基于所述二维栅格数据，确定太阳辐射信号幅值，得到三维曲面数据；对所述三维曲面数据进行第二处理，确定目标幅度峰值点；根据所述目标幅度峰值点，确定波束指向误差，实现波束指向校准。本发明基于理论太阳位置通过二维扇扫获取太阳辐射数据，实现数据的快速扫描获取；进而基于太阳辐射数据得到二维栅格数据，通过高维度数据得到更高数据精度，进而降低信噪比要求，同时实现高精度；最终通过信号幅值在三维曲面实现快速确定目标幅度峰值点，实现高精度的快速波束校准。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
图1为本发明实施例提供雷达天线波束指向校准方法的整体步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的方位、俯仰以及太阳辐射信号幅度的三维示意图；
图3为本发明实施例提供的滤波处理后的三维示意图；
图4为本发明实施例提供的插值处理后的三维示意图；
图5为本发明实施例提供雷达天线波束指向校准方法的具体实施的步骤流程图；
图6为本发明实施例提供的雷达天线波束指向校准示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
针对现有技术存在的问题，一方面，本发明实施例提供了一种雷达天线波束指向校准方法，参照图1，包括以下步骤：
S100、根据目标雷达的时空信息，确定太阳理论位置；
需要说明的是，一些实施例中，根据目标雷达的时空信息，通过太阳理论计算方法，确定太阳理论位置；其中，时空信息包括目标雷达位置的时区、经度、维度、海拔高度、气压和温度，以及标准时间；太阳理论计算方法包括海军天文台矢量天体测量软件开源库、太阳位置算法以及简化计算太阳位置开源库。
具体地，根据目标雷达工作所在位置信息，包括不限于时间（以具体实施过程时的标准时间为准）、时区、经度、维度、海拔高度、气压和温度，计算得到太阳理论位置（包括不限于方位角、俯仰角和天顶角），计算太阳理论位置的方法有多种，如利用海军天文台矢量天体测量软件(NOVAS: Naval Observatory Vector Astrometry Software)开源库计算，利用美国国家可再生能源实验室(NREL)提出的太阳位置算法(SPA: Solar PositionAlgorithm)计算，以及各种开源的简化计算太阳位置的开源库。
S200、基于太阳理论位置，获取二维扇扫的太阳辐射数据；
需要说明的是，二维扇扫的角度包括方位角和俯仰角；太阳辐射数据包括水平极化数据和垂直极化数据；一些实施例中，以太阳理论位置为中心，基于预设范围，在方位和俯仰两个维度同时进行扇扫，得到太阳辐射数据。
具体地，通过雷达使用扇扫扫描模式，在方位（azimuth）和俯仰（elevation）两个维度同时扫描太阳理论位置，记录二维栅格雷达接收太阳辐射数据，完成一个扇扫扫描周期后，存储为一个扇扫扫描周期雷达接收太阳辐射数据（包括不限于雷达波束指向位置信息，对应的，通过方位维度扫描的雷达水平极化接收信号为水平极化数据，通过俯仰维度扫描的雷达垂直极化接收信号为垂直极化数据）；其中，通过预设的扇扫范围（包括水平方位扫描范围、俯仰方位扫描范围以及步进度数）进行扇扫扫描；并且，一些实施例中，为满足数据要求，根据需要可以顺时针、逆时针，反复多次扫描，得到多组扇扫扫描数据。理论上，校准测试太阳应该位于雷达扇扫扫描的正中心，但是由于雷达开机时间延迟，可能位于偏离正中心的位置。雷达进行重复扇扫并记录多组扇扫数据。
S300、对太阳辐射数据进行预处理，得到二维栅格数据；
需要说明的是，根据太阳辐射数据的均方根电压或功率，确定太阳辐射数据的噪声值；基于噪声值，通过预设噪声门限筛选太阳辐射数据，根据筛选结果按照二维扇扫的扫描范围保存为二维栅格数据。
具体地，太阳的雷达辐射信号类似噪声。将一个扇扫扫描周期雷达接收太阳辐射数据计算均方根电压或功率，并在此基础上确定太阳辐射数据对应的噪声功率，设置噪声门限，基于噪声功率通过噪声门限对太阳辐射数据进行筛选，删除不符合要求的太阳辐射数据；筛选完成后，按扇扫扫描范围记成二维栅格数据，以二维数组或矩阵保存。
S400、基于二维栅格数据，确定太阳辐射信号幅值，得到三维曲面数据；
需要说明的是，太阳辐射信号幅值包括水平极化太阳辐射信号幅值和垂直极化太阳辐射信号幅值，三维曲面数据包括水平极化三维曲面数据和垂直极化三维曲面数据；一些实施例中，基于二维栅格数据中各个二维栅格的波束，对水平极化数据的电压或功率进行平均处理，确定各波束的水平极化太阳辐射信号幅值；和，对垂直极化数据的电压或功率进行平均处理，确定各波束的垂直极化太阳辐射信号幅值；通过方位角、俯仰角以及水平极化太阳辐射信号幅值分别对应三维坐标系各轴，得到水平极化三维曲面数据；和，通过方位角、俯仰角以及垂直极化太阳辐射信号幅值分别对应三维坐标系各轴，得到垂直极化三维曲面数据。
S500、对三维曲面数据进行第二处理，确定目标幅度峰值点；
需要说明的是，一些实施例中，对三维曲面数据进行滤波处理，和，基于预设角度分辨率进行插值处理；在处理后的三维曲面数据搜索最大幅度峰值点确定为目标幅度峰值点。
其中，三维曲面数据包括水平极化三维曲面数据和垂直极化三维曲面数据，对应的，确定的目标幅度峰值点包括水平极化目标幅度峰值点和垂直极化目标幅度峰值点。
S600、根据目标幅度峰值点，确定波束指向误差，实现波束指向校准。
需要说明的是，一些实施例中，根据目标幅度峰值点，确定波束指向实际位置的方位角度和俯仰角度；基于目标幅度峰值点对应的时空信息，确定目标太阳理论位置；根据波束指向实际位置的方位角度和俯仰角度以及目标太阳理论位置，确定波束指向误差，实现波束指向校准；其中，波束指向误差包括方位波束指向误差和俯仰波束指向误差。
其中，目标幅度峰值点包括水平极化目标幅度峰值点和垂直极化目标幅度峰值点，对应的，波束指向误差包括了水平极化波束指向误差和垂直极化波束指向误差。
具体地，一些具体实施例中，基于S400、S500和S600的相关步骤流程确定波束指向误差包括了确定水平极化波束指向误差和确定垂直极化波束指向误差。
得到水平极化波束指向误差具体实现步骤为：
（1）雷达接收太阳辐射的信号类似噪声。针对每个二维栅格上的波束，对雷达水平极化接收信号（即水平极化数据）所有有效距离库内的信号电压或功率作平均处理，得到不同波束的水平极化雷达接收太阳辐射信号的幅值（即水平极化太阳辐射信号幅值）；
（2）以x轴为方位角、y轴为俯仰角、z轴为水平极化雷达接收太阳辐射信号的幅值（上一步骤的结果），打印出雷达水平极化接收太阳辐射信号的三维图（即水平极化三维曲面数据），如图2所示，雷达接收太阳辐射信号表现为类似于山包的三维曲面；
（3）一个二维栅格扇扫数据内，对水平极化雷达接收太阳辐射信号（上一步骤的结果）预处理数据电压或功率，做二维滤波（即滤波处理），滤波结果如图3所示；
（4）根据需要的角度分辨率，对滤波后的水平极化雷达接收太阳辐射信号（上一步骤的结果）做二维内插（即插值处理），插值结果如图4所示；
（5）在信号处理过的三维曲面上搜索找幅度的最大峰值点（即水平极化目标幅度峰值点）；
（6）根据最大点，计算水平极化雷达天线波束指向实际位置的方位角度和俯仰角度；
（7）通过该最大峰值点对应数据信息的时空信息，计算出太阳的理论位置的方位度和俯仰角度；
（8）根据实际位置的方位角度和俯仰角度与太阳的理论位置方位角度和俯仰角度，计算出水平极化方位和俯仰波束指向误差；
（9）选取多个扇扫接收数据，对（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）步骤处理后的多组计算结果进一步取统计平均，和标准差（均方根），得到水平极化更精确的指向估计误差。
得到垂直极化波束指向误差具体实现步骤为：
（1）雷达接收太阳辐射的信号类似噪声。针对每个二维栅格上的波束，对雷达垂直极化接收信号（即垂直极化数据）所有有效距离库内的信号电压或功率作平均处理，得到不同波束的垂直极化雷达接收太阳辐射信号的幅值（即垂直极化太阳辐射信号幅值）；
（2）以x轴为方位角、y轴为俯仰角、z轴为垂直极化雷达接收太阳辐射信号的幅值（上一步骤的结果），打印出雷达垂直极化接收太阳辐射信号的三维图（即垂直极化三维曲面数据），如图2所示，雷达接收太阳辐射信号表现为类似于山包的三维曲面；
（3）一个二维栅格扇扫数据内，对垂直极化雷达接收太阳辐射信号（上一步骤的结果）预处理数据电压或功率，做二维滤波（即滤波处理），滤波结果如图3所示；
（4）根据需要的角度分辨率，对滤波后的垂直极化雷达接收太阳辐射信号（上一步骤的结果）做二维内插（即插值处理），插值结果如图4所示；
（5）在信号处理过的三维曲面上搜索找幅度的最大峰值点（即垂直极化目标幅度峰值点）；
（6）根据最大点，计算垂直极化雷达天线波束指向实际位置的方位角度和俯仰角度；
（7）通过该最大峰值点对应数据信息的时空信息，计算出太阳的理论位置的方位度和俯仰角度；
（8）根据实际位置的方位角度和俯仰角度与太阳的理论位置方位角度和俯仰角度，计算出垂直极化方位和俯仰波束指向误差；
（9）选取多个扇扫接收数据，对（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）步骤处理后的多组计算结果进一步取统计平均，和标准差（均方根），得到垂直极化更精确的指向估计误差。
对于计算得到的水平极化和垂直极化的方位和俯仰波束指向误差值进行存储，在雷达使用过程中调用该值进行波束指向误差校准。
下面结合具体实施例详细描述本发明的雷达天线波束指向校准的实现原理，下述是对本发明的解释，不能看做对本发明的限制：
本发明针对人工手动测量天线波束指向误差难度大、测试场地受限等现实难题，提出了基于太阳法的X波段双线偏振/单线偏振有源相控阵天气雷达的一种雷达天线波束指向校准方法。使用太阳作为全极化辐射源的方案，结合双线偏振雷达快速扇扫的特点，使用二维图像高分辨处理算法，在很低信噪比条件下，也可以进行快速精确的校准气象雷达天线波束指向误差，提高天线指向精度，实现气象目标的精确探测与显示，改善气象雷达探测性能。
通过利用太阳作为全极化辐射源，雷达水平极化和垂直极化接收辐射能量相等，并且不相关，具体地，利用美国国家海洋及大气管理局(NOAA)公开的太阳辐射通量密度，通过三次样条（cubic spline）插值拟合得到X波段工作频点的太阳辐射通量密度，结合雷达天线有效孔径面积和接收机工作带宽，计算出雷达接收机等效太阳辐射接收功率，该太阳辐射接收功率在二维栅格平面上的山包峰值点决定雷达天线波束指向测量方位角和俯仰角。
如图5所示，本发明具体实施例的实现步骤包括：
1、图6为雷达天线波束指向校准示意图，如图6所示，根据雷达101所在位置和标定时间信息，计算太阳201理论位置，即太阳理论方位角和俯仰角（或天顶角）；雷达配置的GPS或北斗系统可以精确获取时间、经度、维度和海拔高度，根据时间和位置信息，利用开源库计算太阳理论位置。
2、如图6，以计算的太阳201理论位置为中心，在方位和俯仰两个维度，例如，方位[-5，+5]范围，俯仰[-3，+4.8]范围，步进0.2度配置雷达扇扫扫描。
3、雷达开机测试，记录扇扫扫描雷达接收太阳辐射数据。理论上，校准测试太阳应该位于雷达扇扫扫描的正中心，但是由于雷达开机时间延迟，可能位于偏离正中心的位置。雷达进行重复扇扫并记录多组扇扫数据。
4、对雷达接收太阳辐射数据进行初步预处理；太阳的雷达辐射信号类似噪声。计算雷达接收太阳辐射信号均方根电压或功率，进而雷达接收太阳辐射信号的噪声功率；预处理扇扫扫描数据，对于太阳和噪声功率低于1dB的数据，做无效数据，删除，大于等于1dB的数据，按扇扫扫描范围记成二维栅格数据，以二维数组或矩阵保存。
5、对二维栅格水平极化数据做滤波，插值处理，计算找到最大值；
首先对雷达水平极化和垂直极化接收太阳辐射信号所有有效距离库内的信号电压或功率作平均处理，得到不同波束的水平极化和垂直极化雷达接收太阳辐射信号的幅值。进而包括以下步骤：
5.1、以x轴为方位角、y轴为俯仰角、z轴为雷达接收太阳辐射信号的幅值，打印出雷达接收太阳辐射信号的三维图，太阳的信号表现为类似于山包的三维曲面；
5.2、一个二维栅格扇扫数据内，对雷达接收太阳辐射信号（上一步骤的结果）预处理数据电压或功率，做二维快速傅里叶变换进行二维滤波，变换到相同维度的二维栅格平面；
5.3、根据需要的角度分辨率，对滤波后频域内的雷达接收太阳辐射信号（上一步骤的结果）做二维内插，例如步进0.2度，角度精度要求0.02度，则做10倍内插；
5.4、在滤波和插值信号处理过的三维曲面上搜索找幅度的最大峰值点。
6、根据最大值点，计算雷达观测到的太阳方位角和俯仰角，以及太阳理论方位角和俯仰角：
6.1、根据最大点，计算雷达天线波束指向观测的太阳方位角度和俯仰角；azimuthmeasured和elevationmeasured；
6.2、通过该最大峰值点所在数据信息包括不限于时空信息，计算出太阳理论位置的方位和俯仰角度：azimuthexpect和elevationexpect；
6.3、计算一个扇扫的天线波束指向角度误差为errorazimuth=azimuthmeasured-azimuthexpect和errorelevation= elevationmeasured- elevationexpect；
7、选取多个扇扫雷达接收太阳辐射信号数据，对（5）、（6）步骤处理后的多组计算结果进一步取统计平均，和标准差（均方根），得到水平极化更精确的估计误差，平均值记为雷达天线水平极化波束指向误差，标准差记为雷达天线水平极化波束指向精度；
8、对二维栅格垂直极化数据做滤波，插值处理，计算找到最大值：重复（5）、（6）、（7），得到垂直极化更精确的估计误差，平均值记为雷达天线垂直极化波束指向误差，标准差记为雷达天线垂直极化波束指向精度；
9、存储天线水平极化和垂直极化波束指向误差到雷达中，根据误差校准雷达天线波束指向到正确位置。
综上所述，本发明使用太阳作为全极化辐射源的方案，结合双线偏振雷达快速扇扫的特点，使用二维图像高分辨处理算法，在低信噪比条件下，也可以进行快速精确的校准，鲁棒性好。本发明包括以下有益效果：
（1）由于太阳位置高度等参数可以精确的确定，以太阳为中心二维扇扫，速度快；
（2）二维扇扫的平面栅格数据，使用高分辨图像处理算法，得到最大峰值点，精度高；
（3）高分辨二维图像处理算法包括不限于滤波，内插，对于低信噪比，甚至是负信噪比的太阳扇扫扫描数据，也能准确得到最大峰值点，算法适应性强。
另一方面，本发明实施例提供了一种雷达天线波束指向校准系统，包括：
第一模块，用于根据目标雷达的时空信息，确定太阳理论位置；
第二模块，用于基于太阳理论位置，获取二维扇扫的太阳辐射数据；其中，二维扇扫的角度包括方位角和俯仰角；太阳辐射数据包括水平极化数据和垂直极化数据；
第三模块，用于对太阳辐射数据进行预处理，得到二维栅格数据；
第四模块，用于基于二维栅格数据，确定太阳辐射信号幅值，得到三维曲面数据；
第五模块，用于对三维曲面数据进行第二处理，确定目标幅度峰值点；
第六模块，用于根据目标幅度峰值点，确定波束指向误差，实现波束指向校准。
本发明方法实施例的内容均适用于本装置实施例，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
本发明实施例的另一方面还提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；
存储器用于存储程序；
处理器执行所述程序实现如前面的方法。
本发明方法实施例的内容均适用于本电子设备实施例，本电子设备实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
本发明实施例的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，存储介质存储有程序，程序被处理器执行实现如前面的方法。
本发明方法实施例的内容均适用于本计算机可读存储介质实施例，本计算机可读存储介质实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前面的方法。
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品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）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种雷达天线波束指向校准方法，其特征在于，包括：
根据目标雷达的时空信息，确定太阳理论位置；
基于所述太阳理论位置，获取二维扇扫的太阳辐射数据；
其中，所述二维扇扫的角度包括方位角和俯仰角；所述太阳辐射数据包括水平极化数据和垂直极化数据；
对所述太阳辐射数据进行预处理，得到二维栅格数据；
其中，所述对所述太阳辐射数据进行预处理，得到二维栅格数据，包括：
根据所述太阳辐射数据的均方根电压或功率，确定所述太阳辐射数据的噪声值；
基于所述噪声值，通过预设噪声门限筛选所述太阳辐射数据，根据筛选结果按照所述二维扇扫的扫描范围保存为二维栅格数据；
基于所述二维栅格数据，确定太阳辐射信号幅值，得到三维曲面数据；其中，所述太阳辐射信号幅值包括水平极化太阳辐射信号幅值和垂直极化太阳辐射信号幅值，所述三维曲面数据包括水平极化三维曲面数据和垂直极化三维曲面数据；所述基于所述二维栅格数据，确定太阳辐射信号幅值，得到三维曲面数据，包括：
基于所述二维栅格数据中各个二维栅格的波束，对水平极化数据的电压或功率进行平均处理，确定各波束的水平极化太阳辐射信号幅值；和，对垂直极化数据的电压或功率进行平均处理，确定各波束的垂直极化太阳辐射信号幅值；
通过方位角、俯仰角以及所述水平极化太阳辐射信号幅值分别对应三维坐标系各轴，得到水平极化三维曲面数据；
和，通过方位角、俯仰角以及所述垂直极化太阳辐射信号幅值分别对应三维坐标系各轴，得到垂直极化三维曲面数据；
对所述三维曲面数据进行第二处理，确定目标幅度峰值点；
根据所述目标幅度峰值点，确定波束指向误差，实现波束指向校准。
2.根据权利要求1所述的一种雷达天线波束指向校准方法，其特征在于，所述根据目标雷达的时空信息，确定太阳理论位置，包括：
根据所述目标雷达的时空信息，通过太阳理论计算方法，确定太阳理论位置；
其中，所述时空信息包括所述目标雷达所述位置的时区、经度、维度、海拔高度、气压和温度，以及标准时间；所述太阳理论计算方法包括海军天文台矢量天体测量软件开源库、太阳位置算法以及简化计算太阳位置开源库。
3.根据权利要求1所述的一种雷达天线波束指向校准方法，其特征在于，所述基于所述太阳理论位置，获取二维扇扫的太阳辐射数据，包括：
以所述太阳理论位置为中心，基于预设范围，在方位和俯仰两个维度同时进行扇扫，得到太阳辐射数据。
4.根据权利要求1所述的一种雷达天线波束指向校准方法，其特征在于，所述对所述三维曲面数据进行第二处理，确定目标幅度峰值点，包括：
对所述三维曲面数据进行滤波处理，和，基于预设角度分辨率进行插值处理；
在处理后的三维曲面数据搜索最大幅度峰值点确定为目标幅度峰值点。
5.根据权利要求1所述的一种雷达天线波束指向校准方法，其特征在于，所述根据所述目标幅度峰值点，确定波束指向误差，实现波束指向校准，包括：
根据所述目标幅度峰值点，确定波束指向实际位置的方位角度和俯仰角度；
基于所述目标幅度峰值点对应的时空信息，确定目标太阳理论位置；
根据所述波束指向实际位置的方位角度和俯仰角度以及所述目标太阳理论位置，确定波束指向误差，实现波束指向校准；
其中，所述波束指向误差包括方位波束指向误差和俯仰波束指向误差。
6.一种雷达天线波束指向校准系统，其特征在于，包括：
第一模块，用于根据目标雷达的时空信息，确定太阳理论位置；
第二模块，用于基于所述太阳理论位置，获取二维扇扫的太阳辐射数据；其中，所述二维扇扫的角度包括方位角和俯仰角；所述太阳辐射数据包括水平极化数据和垂直极化数据；
第三模块，用于对所述太阳辐射数据进行预处理，得到二维栅格数据；
其中，所述对所述太阳辐射数据进行预处理，得到二维栅格数据，包括：
根据所述太阳辐射数据的均方根电压或功率，确定所述太阳辐射数据的噪声值；
基于所述噪声值，通过预设噪声门限筛选所述太阳辐射数据，根据筛选结果按照所述二维扇扫的扫描范围保存为二维栅格数据；
第四模块，用于基于所述二维栅格数据，确定太阳辐射信号幅值，得到三维曲面数据；其中，所述太阳辐射信号幅值包括水平极化太阳辐射信号幅值和垂直极化太阳辐射信号幅值，所述三维曲面数据包括水平极化三维曲面数据和垂直极化三维曲面数据；所述基于所述二维栅格数据，确定太阳辐射信号幅值，得到三维曲面数据，包括：
基于所述二维栅格数据中各个二维栅格的波束，对水平极化数据的电压或功率进行平均处理，确定各波束的水平极化太阳辐射信号幅值；和，对垂直极化数据的电压或功率进行平均处理，确定各波束的垂直极化太阳辐射信号幅值；
通过方位角、俯仰角以及所述水平极化太阳辐射信号幅值分别对应三维坐标系各轴，得到水平极化三维曲面数据；
和，通过方位角、俯仰角以及所述垂直极化太阳辐射信号幅值分别对应三维坐标系各轴，得到垂直极化三维曲面数据；
第五模块，用于对所述三维曲面数据进行第二处理，确定目标幅度峰值点；
第六模块，用于根据所述目标幅度峰值点，确定波束指向误差，实现波束指向校准。
7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序；
所述处理器执行所述程序实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。
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