CN117053894B - 一种基于相控阵的3d雷达物位扫描仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，涉及3D雷达物位扫描仪技术领域。该3D雷达物位扫描仪包括：控制板以及多个相控阵天线板，通过控制板控制多个相控阵天线板上的每一条相控阵雷达天线的相位，使多条相控阵雷达天线进行多角度电子扫描，在料仓物位发生变化时，控制板控制相控阵雷达天线的相位做调整，因而测量目标点的相对位置不会发生变化，提高了测量数据的精度。此外，本发明采用控制板控制多个相控阵天线板对待测料仓进行扫描代替了传统3D雷达物位扫描仪中电机带动雷达探头往复循环扫描，因而摆脱了电机驱动结构的限制，单次测量周期在几十毫秒到几百毫秒之间，单次测量周期更短，从而能够满足对实时性要求更高的场所。

Description

一种基于相控阵的3D雷达物位扫描仪

技术领域

本发明涉及3D雷达物位扫描仪技术领域，特别是涉及一种基于相控阵的3D雷达物位扫描仪。

背景技术

3D雷达物位扫描仪一般是基于在多个方向上发射调频连续波进行物位测量的。随着工业自动化智能化的发展，工业现场对3D雷达物位扫描仪的需求越来越多。目前，3D雷达物位扫描仪多采用电机驱动机构进行循环扫描。目前3D雷达物位扫描仪主要采用电机驱动循环扫描式和阵列多测点式两种方式制造。

电机驱动循环扫描式3D雷达物位扫描仪，一般都是依靠电机带动雷达探头在水平方向和俯仰方向做循环往复运动，达到对料仓物位进行三维扫描的目的。由于电机驱动循环扫描式3D雷达物位扫描仪存在复杂的机械结构，导致这种扫描方式的3D雷达物位扫描仪的体积较大，组装工艺复杂，使用寿命较短。并且，该扫描方式的3D雷达物位扫描仪的扫描速度也受到电机驱动结构的限制，单次测量周期较长，一般场所完成一个扫描周期需要几十秒，甚至几分钟，无法满足对实时性要求更高的场所。

阵列多测点式的3D雷达物位扫描仪采用多个雷达测量单元同时对多个目标进行测量的方法，虽然测量周期比较快，但是，由于测量角度固定，所以在料仓物位发生变化时，测量的目标点的相对位置也会随之变化，进而导致料形失真，测量数据不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，以解决现有技术中的3D雷达物位扫描仪，由于需要电机带动雷达探头往复循环扫描，而导致测量周期长，雷达测量单元测量角度固定而导致测量数据精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，包括：

控制板以及多个相控阵天线板；

所述控制板设于所述相控阵天线板上；每个所述相控阵天线板上设置有多条相控阵雷达天线；所述控制板用于控制所述相控阵天线板上的每条所述相控阵雷达天线的相位；

一个所述相控阵天线板包括：发射雷达天线阵列和接收雷达天线阵列；所述发射雷达天线阵列用于按照所述相控阵雷达天线的当前相位发出发射波束信号；所述发射波束信号扫描料仓的一条扫描直线；所述接收雷达天线阵列用于接收所述扫描直线反射的接收波束信号；

所述相控阵天线板用于对所述发射波束和所述接收波束进行混频处理生成与所述扫描直线对应的中频信号；

所述控制板，还用于根据所述中频信号运算处理得到所述扫描直线上各测量点的物位信息。

可选地，所述控制板，具体包括：相控阵雷达信号处理单元及多个外部接口信号单元；

所述相控阵雷达信号处理单元，分别与多个所述相控阵天线板连接，用于接收多个所述相控阵天线板输出的中频信号，并分别对多个所述中频信号进行采样、滤波及数据运算得到各所述测量点的物位信息；

所述相控阵雷达信号处理单元还用于按照预设时间及预设移相值调整各所述相控阵天线板的相位；

多个所述外部接口信号单元，与所述相控阵雷达信号处理单元连接，用于汇总多个所述测量点的物位信息，并通过工业控制接口输出各所述测量点的平均料位、最高料位及最低料位。

可选地，所述外部接口信号单元还包括：电源变换器；

所述电源变换器，分别与所述相控阵雷达信号处理单元及多个所述相控阵天线板连接，用于为所述相控阵雷达信号处理单元及多个所述相控阵天线板提供电源。

可选地，还包括：透波挡板及外壳；

所述相控阵天线板安装于所述透波挡板上；

所述外壳与所述透波挡板固定连接；所述相控阵天线板与所述控制板集成于所述外壳与所述透波挡板之间。

可选地，所述相控阵天线板还包括：射频电路；

所述射频电路具体包括：频率合成器、模拟移相器、发送器、接收器及混频器；

所述频率合成器用于生成高频信号；

所述模拟移相器分别与所述相控阵雷达天线、所述频率合成器及所述发射雷达天线阵列连接；所述模拟移相器用于改变各条所述相控阵雷达天线的相位，并将所述高频信号合成为与所述相控阵雷达天线的相位同方向的所述发射波束信号，再将所述发射波束信号输出至所述发射雷达天线阵列；

所述发送器，与所述发射雷达天线阵列连接，用于接收所述发射雷达天线阵列发出的所述发射波束信号，并发出所述发射波束信号至所述扫描直线；

所述接收器，与所述接收雷达天线阵列连接，用于接收所述扫描直线反射的所述接收波束信号，并将所述接收波束信号发送至所述接收雷达天线阵列；

所述混频器，分别与所述发射雷达天线阵列及所述接收雷达天线阵列连接，用于将所述发射波束信号和所述接收波束信号进行乘法及低频滤波处理，得到中频信号。

可选地，所述控制板与各所述相控阵天线板通过板对板的电连接器相连。

可选地，所述相控阵天线板为矩形微带天线。

可选地，所述相控阵雷达天线与所述射频电路的馈电方式采用共面波阻抗的微带线处理方式。

可选地，所述相控阵天线板的个数为两个或三个；

当所述相控阵天线板的个数为两个时，两个所述相控阵天线板位于同一平面，且两个所述相控阵天线板的中心线相互垂直；

当所述相控阵天线板的个数为三个时，三个所述相控阵天线板位于同一平面，且三个所述相控阵天线板等间隔设置。

可选地，所述外壳上设置有安装螺纹孔。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，通过控制板控制多个相控阵天线板上的每一个相控阵天线板上的各条相控阵雷达天线的相位，使多个相控阵天线板上的相控阵雷达天线进行多角度电子扫描，即使在料仓物位发生变化时，由于控制板会控制相控阵雷达天线的相位做调整，进而改变雷达波束的发射角度，从而不会导致测量的目标点的相对位置发生变化，提高了测量数据的精度。此外，由于本申请采用控制板控制多个相控阵天线板对待测料仓进行扫描代替了传统3D雷达物位扫描仪中电机带动雷达探头往复循环扫描，因而，摆脱了电机驱动结构的限制，单次测量周期在几十毫秒到几百毫秒之间，单次测量周期更短，从而能够满足对实时性要求更高的场所。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪的内部结构剖视图；

图2为本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪的内部结构图；

图3为本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪的本体外观图；

图4为本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪的相控阵雷达天线板的天线阵列布局图；

图5为本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪包括两个相控阵雷达天线板的相控阵雷达天线板排列图；

图6为本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪包括三个相控阵雷达天线板的相控阵雷达天线板排列图；

图7为本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪的安装两个相控阵雷达天线板的料仓现场示意图；

图8为本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪的安装方式图。

符号说明：

控制板—1，相控阵天线板—2，透波挡板—3，外壳—4，插座—5，航空电连接器—6，铜螺柱—7，螺丝—8，吊装杆—9，料仓顶部—10，安装法兰—11，基于相控阵的3D雷达物位扫描仪—12。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，安装于料仓顶部，通过外部接口信号，连接到上位机或可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，通过控制板控制多个相控阵天线板进行多角度电子扫描，从而不会导致测量的目标点的相对位置发生变化，提高了测量数据的精度。此外，由于本申请摆脱了电机驱动结构的限制，不仅减小了体积，而且单次测量周期在几十毫秒到几百毫秒之间，单次测量周期更短，从而能够满足对实时性要求更高的场所。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图4所示，本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪12，主要包括控制板1以及多个相控阵天线板2。

控制板1设于相控阵天线板2上；每个相控阵天线板2上设置有多条相控阵雷达天线；控制板1用于控制相控阵天线板2上的每条相控阵雷达天线的相位。

一个相控阵天线板2包括：发射雷达天线阵列和接收雷达天线阵列。发射雷达天线阵列用于按照相控阵雷达天线的当前相位发出发射波束信号；发射波束信号扫描料仓的一条扫描直线；接收雷达天线阵列用于接收扫描直线反射的接收波束信号。其中，待测料仓内存放的是各种物料：如煤、粮食、化工材料等。

相控阵天线板2用于对发射波束和接收波束进行混频处理生成与扫描直线对应的中频信号。

控制板1，用于根据中频信号运算处理得到扫描直线上各测量点的物位信息。其中，物位信息包括：料仓的平均料位，最高料位，最低料位等信息。

具体的，每个相控阵天线板2包含有一组相控阵收发波束，可以进行一条线扫操作。根据不同的料仓扫描要求，按照一定的相对角度布置多个相控阵天线板2，就可以进行多条线扫，得到关于料仓扫描的布点方案。控制板1基于得到的所有扫描点的距离信息，利用成像算法，就可以生成料仓的三维图像，并且得到料仓的平均料位，最高料位，最低料位等信息。

进一步的，控制板1，具体包括：相控阵雷达信号处理单元及多个外部接口信号单元。

相控阵雷达信号处理单元，分别与多个相控阵天线板2连接，用于接收多个相控阵天线板2输出的中频信号，并分别对多个中频信号进行采样、滤波及数据运算得到各测量点的物位信息。

相控阵雷达信号处理单元还用于按照预设时间及预设移相值调整各相控阵天线板2的相位。具体的，相控阵雷达信号处理单元通过串行总线控制相控阵天线板2上的每一路天线阵元的模拟移相值，实现相控阵天线阵列波束的相位扫描，改变相控阵天线的波束指向。

多个外部接口信号单元，与相控阵雷达信号处理单元连接，用于汇总多个测量点的物位信息，并通过工业控制接口输出各测量点的平均料位、最高料位及最低料位。

其中，外部接口信号单元包含电源变换器和各种工业控制信号接口。

电源变换器，分别与相控阵雷达信号处理单元及多个相控阵天线板2连接，用于为相控阵雷达信号处理单元及多个相控阵天线板2提供电源。

工业控制信号接口提供包括485，模拟量输出，蓝牙，无线通讯等信号，方便与外部设备进行信息交互。外部接口信号单元在没有计算机成像软件的情况下，也可以进行各个测量点的信息汇总，并通过工业控制接口输出用户关心的平均料位、最高料位、最低料位等信息。

进一步的，还包括：透波挡板3及外壳4。相控阵天线板2安装于透波挡板3上；外壳4与透波挡板3固定连接；相控阵天线板2与控制板1集成于外壳4与透波挡板3之间。

具体的，相控阵天线板2通过螺柱安装在透波挡板3上，控制板1与相控阵天线板2通过接插件连接，控制板1通过螺丝8固定在安装于相控阵天线板2的铜螺柱7上。透波挡板3通过螺钉固定在外壳4上。外壳4上有航空电连接器6，航空电连接器6引出的导线通过插头与控制板1上的插座5连接。

进一步的，相控阵天线板2还包括：射频电路。

射频电路具体包括：频率合成器、模拟移相器、发送器、接收器及混频器。

频率合成器用于生成高频信号。

模拟移相器分别与相控阵雷达天线、频率合成器及发射雷达天线阵列连接；模拟移相器用于改变各条相控阵雷达天线的相位，并将高频信号合成为与相控阵雷达天线的相位同方向的发射波束信号，再将发射波束信号输出至发射雷达天线阵列。

发送器，与发射雷达天线阵列连接，用于接收发射雷达天线阵列发出的发射波束信号，并发出发射波束信号至扫描直线。

接收器，与接收雷达天线阵列连接，用于接收扫描直线反射的接收波束信号，并将接收波束信号发送至接收雷达天线阵列。

混频器，分别与发射雷达天线阵列及接收雷达天线阵列连接，用于将发射波束信号和接收波束信号进行乘法及低频滤波处理，得到中频信号。

进一步的，控制板1与各相控阵天线板2通过板对板的电连接器相连。

进一步的，相控阵天线板2为矩形微带天线。具体的，在高频基板上铺设金属辐射片的方式来实现。

进一步的，相控阵雷达天线与射频电路的馈电方式采用共面波阻抗的微带线处理方式。

如图5-图6所示，相控阵天线板2的个数为两个或三个。

当相控阵天线板2的个数为两个时，两个相控阵天线板2位于同一平面，且两个相控阵天线板2的中心线相互垂直；

当相控阵天线板2的个数为三个时，三个相控阵天线板2位于同一平面，且三个相控阵天线板2等间隔设置。

如图7-图8所示，本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪12，还包括吊装杆9和安装法兰11。吊装杆9安装于外壳4上，外壳4上设置有安装螺纹孔，用于现场装配使用。具体的，本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪12通过吊装杆9及安装法兰11与安装钢板连接，用螺母固定。在料仓顶部10开孔，将本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪12吊装至料仓内。

需要说明的是，为了提高测量精度，在本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪12扫描工作时，需要对相控阵天线板2进行校准。

具体的，相控阵天线板2的校准分为相控阵雷达天线阵元之间的软件校准和相控阵雷达合成波束的角度校准。相控阵雷达天线阵元之间软件校准用于消除在各个天线阵元的移相角相同条件下，天线阵元、馈线存在的相位偏差。相控阵雷达合成波束的角度校准用于消除微带矩形贴片采用串联连接带来的俯仰角度偏差。

下面从相控阵雷达天线阵元之间的软件校准和相控阵雷达合成波束的角度校准两个方面对相控阵天线板2的校准过程，以及工作过程进行详细介绍。

第一，相控阵天线板2采用多组阵元组成线性阵列，配合适当的阵元间距，得到用于本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪12所需的较小的水平相控阵雷达合成波束；阵元间距不宜过大，否则会形成栅瓣，造成相控阵雷达波束的空间混叠。阵元间距的选取以能够满足最大阵列合成波束的扫描角度下，不会造成空间混叠为原则。本发明的最大阵列合成波束的扫描角度为45度，选取了1.1倍的半波长为阵元间距。多个微带矩形贴片串联、中心边缘馈电的放置方式，可以得到本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪12所需的较小的俯仰相控阵雷达合成波束。

用于发射发射波束的相控阵雷达发射阵列和用于接收接受波束的相控阵雷达接收阵列采用完全相同的布置方式。相控阵天线板2的左侧为相控阵雷达发射阵列，右侧为相控阵雷达接收阵列，两组阵列采用平行排列放置，在较小的俯仰相控阵雷达合成波束条件下，可以得到更好的接收效果。

具体实施中，相控阵雷达天线阵列布置在高频基板上，高频基板的另一侧做全铺地处理。相控阵雷达天线与射频电路的馈电线采用共面波阻抗的微带线处理。

第二，相控阵雷达天线与射频电路的馈电线采用了不等长处理，消除了走线空间狭小造成的等长走线时复杂绕线处理带来的信号质量变差的问题。由于采用了不等长馈线，需要在软件上对每一根天线阵元进行相位补偿，使所有的天线阵元在移相角相同的情况下，具有相同的相位。

相控阵雷达发射天线阵列的校准，首先选取某一根发射天线阵元作为基准，用于校正其余的发射天线阵元。基准发射阵元与其它的任一根发射天线阵元一起发射固定频率的信号，利用频谱分析仪对相控阵雷达合成信号进行接收分析，通过修改待校正阵元的相位差，可以得到不同的合成幅值。所有合成幅值中的最大值所对应的相位差，就是待校正发射天线阵元的相位补偿值。

相控阵雷达接收天线阵列的校准，需要在接收天线阵列的正前方放置一个射频发射源，用以模拟相控阵雷达回波信号。然后选取某一根接收天线阵元为基准，用于校正其余的接收天线阵元。相控阵天线板2内部产生一个与射频发射源同频率的射频信号，同时打开基准接收阵元和待校正的任一根接收天线阵元，用频谱分析仪观测经过混频器处理后的中频信号。改变待校正接收天线阵元的相位差，可以得到不同幅值的中频信号。幅值最大的中频信号对应的相位差，即是待校正接收天线阵元的相位补偿值。

在对不等长馈线进行相位补偿的基础上，在相邻天线阵元之间再统一叠加一个相位差，就可以改变相控阵的合成波束指向。相控阵雷达发射天线阵列和相控阵雷达接收天线阵列需要设置成相同的合成波束指向。

第三，相控阵雷达发射波束信号与相控阵雷达接收波束信号经过混频器后，得到的中频信号，由模数转换器转换成数字信号，送入相控阵雷达信号处理单元进行运算处理。一帧相控阵雷达信号包含多个调频连续波，需要进行多次距离维度的快速傅里叶变换，对变换后的结果进行非相干积累，显著提高了信噪比。在得到距离值后，需要进行频谱细分，来获得更高的距离分辨率。

为了减少计算时间，仅需要对一次距离维度的原始模数采样数据分析即可。遍历所有的距离维度的快速傅里叶变换结果，找到一个与非相干积累结果一致的一组距离维度的原始模数采样数据。对选定的原始模数采样数据做频谱细分处理，得到测量精细值，与非相干积累得到的测量粗略值相加，就得到高分辨率的测量值。

第四，相控阵雷达合成波束的角度校准指的是微带矩形贴片采用串联连接带来的俯仰角度偏差。每个相控阵天线板2都可以进行一条线扫，但是扫描线束并不与相控阵雷达天线阵列所在的基板平面相互垂直，而是有一个小的俯仰夹角存在，一般是5度以内。在料仓测量点的布置上，需要考虑到这个俯仰角度偏差，得到准确的物料形状。

第五，本发明通过布置多个相控阵天线板2，在料仓选定区域内，进行均匀的测量点布置。考虑到本发明所提供的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪12的体积、测量速度及功耗方面的影响，相控阵天线板2的数量在2-3个为宜，特殊情况下可以考虑布置4个。相控阵天线板2的数量越多，对料仓三维成像的还原度越高。每个相控阵天线板2都可以进行一条一定角度(比如正负45度)范围内的线扫操作，线扫操作是通过改变相控阵雷达合成波束的扫描角度来实现的。2个相控阵天线板2的布置方案，可以进行2条线扫操作，2条扫描线的夹角为90度；3个相控阵天线板2的布置方案，可以进行3条线扫操作，3条扫描线中相邻的2条夹角60度。对应的4个相控阵天线板2的布置方案，可以得到相邻夹角45度的4条扫描线。

为了消除相控阵天线板2之间在同时工作时的隔离度不足造成的信号串扰问题，每个相控阵天线板2需要分时工作。工作时序由相控阵雷达信号处理单元控制，每个时刻只有一个相控阵天线板2在工作。相控阵雷达信号处理单元按照外部下达的扫描指令，通过改变天线阵元之间的相位差，控制合成波束的扫描角度，完成各个测量点的扫描。

第六，上位机软件根据各个相控阵天线板2在相控阵雷达合成波束的扫描角度为0时测得的数据平均值，来判断料位整体上的高低程度。料位越高，则所需要的线扫角度范围越大。在线扫角度范围内，可以等间隔的分成数个扫描点；扫描点数越多，则扫描结果越精细。具体实施时，每条扫描线的扫描点数取4-10个为宜，料位越高，需要的扫描点数就越多。每台基于相控阵的3D雷达物位扫描仪12会根据设定的线扫扫描范围和扫描点数依次进行各个相控阵天线板2的角度扫描，扫描结束后，将每个扫描点对应的角度和距离信息传送给上位机软件进行三维成像处理。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个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结构及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，其特征在于，包括：控制板以及多个相控阵天线板；

所述控制板设于所述相控阵天线板上；每个所述相控阵天线板上设置有多条相控阵雷达天线；所述控制板用于控制所述相控阵天线板上的每条所述相控阵雷达天线的相位；

一个所述相控阵天线板包括：发射雷达天线阵列和接收雷达天线阵列；所述发射雷达天线阵列用于按照所述相控阵雷达天线的当前相位发出发射波束信号；所述发射波束信号扫描料仓的一条扫描直线；所述接收雷达天线阵列用于接收所述扫描直线反射的接收波束信号；

所述相控阵天线板用于对所述发射波束和所述接收波束进行混频处理生成与所述扫描直线对应的中频信号；

所述控制板，还用于根据所述中频信号运算处理得到所述扫描直线上各测量点的物位信息；

所述相控阵天线板还包括：射频电路；

所述射频电路具体包括：频率合成器、模拟移相器、发送器、接收器及混频器；

所述频率合成器用于生成高频信号；

所述模拟移相器分别与所述相控阵雷达天线、所述频率合成器及所述发射雷达天线阵列连接；所述模拟移相器用于改变各条所述相控阵雷达天线的相位，并将所述高频信号合成为与所述相控阵雷达天线的相位同方向的所述发射波束信号，再将所述发射波束信号输出至所述发射雷达天线阵列；

所述发送器，与所述发射雷达天线阵列连接，用于接收所述发射雷达天线阵列发出的所述发射波束信号，并发出所述发射波束信号至所述扫描直线；

所述接收器，与所述接收雷达天线阵列连接，用于接收所述扫描直线反射的所述接收波束信号，并将所述接收波束信号发送至所述接收雷达天线阵列；

所述混频器，分别与所述发射雷达天线阵列及所述接收雷达天线阵列连接，用于将所述发射波束信号和所述接收波束信号进行乘法及低频滤波处理，得到中频信号；

所述相控阵雷达天线与所述射频电路的馈电线采用了不等长处理。

2.根据权利要求1所述的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，其特征在于，所述控制板，具体包括：相控阵雷达信号处理单元及多个外部接口信号单元；

所述相控阵雷达信号处理单元，分别与多个所述相控阵天线板连接，用于接收多个所述相控阵天线板输出的中频信号，并分别对多个所述中频信号进行采样、滤波及数据运算得到各所述测量点的物位信息；

所述相控阵雷达信号处理单元还用于按照预设时间及预设移相值调整各所述相控阵天线板的相位；

多个所述外部接口信号单元，与所述相控阵雷达信号处理单元连接，用于汇总多个所述测量点的物位信息，并通过工业控制接口输出各所述测量点的平均料位、最高料位及最低料位。

3.根据权利要求2所述的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，其特征在于，所述外部接口信号单元还包括：电源变换器；

所述电源变换器，分别与所述相控阵雷达信号处理单元及多个所述相控阵天线板连接，用于为所述相控阵雷达信号处理单元及多个所述相控阵天线板提供电源。

4.根据权利要求3所述的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，其特征在于，还包括：透波挡板及外壳；

所述相控阵天线板安装于所述透波挡板上；

所述外壳与所述透波挡板固定连接；所述相控阵天线板与所述控制板集成于所述外壳与所述透波挡板之间。

5.根据权利要求1所述的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，其特征在于，所述控制板与各所述相控阵天线板通过板对板的电连接器相连。

6.根据权利要求5所述的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，其特征在于，所述相控阵天线板为矩形微带天线。

7.根据权利要求1所述的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，其特征在于，所述相控阵雷达天线与所述射频电路的馈电方式采用共面波阻抗的微带线处理方式。

8.根据权利要求6所述的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，其特征在于，所述相控阵天线板的个数为两个或三个；

当所述相控阵天线板的个数为两个时，两个所述相控阵天线板位于同一平面，且两个所述相控阵天线板的中心线相互垂直；

当所述相控阵天线板的个数为三个时，三个所述相控阵天线板位于同一平面，且三个所述相控阵天线板等间隔设置。

9.根据权利要求4所述的基于相控阵的3D雷达物位扫描仪，其特征在于，所述外壳上设置有安装螺纹孔。