KR20210093960A - 레이더 회전식 안테나 시스템을 교정하는 방법 및 시스템 - Google Patents

레이더 회전식 안테나 시스템을 교정하는 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20210093960A
KR20210093960A KR1020217018474A KR20217018474A KR20210093960A KR 20210093960 A KR20210093960 A KR 20210093960A KR 1020217018474 A KR1020217018474 A KR 1020217018474A KR 20217018474 A KR20217018474 A KR 20217018474A KR 20210093960 A KR20210093960 A KR 20210093960A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
target element
measured
radar antenna
rotatable support
Prior art date
Application number
KR1020217018474A
Other languages
English (en)
Inventor
마이클 미흘린
Original Assignee
엘타 시스템즈 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘타 시스템즈 리미티드 filed Critical 엘타 시스템즈 리미티드
Publication of KR20210093960A publication Critical patent/KR20210093960A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • G01S7/4026—Antenna boresight
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/76—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
    • G01S13/865—Combination of radar systems with lidar systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • G01S7/4026—Antenna boresight
    • G01S7/403—Antenna boresight in azimuth, i.e. in the horizontal plane
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • G01S7/4026—Antenna boresight
    • G01S7/4034—Antenna boresight in elevation, i.e. in the vertical plane
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4052—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4052—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes
    • G01S7/4082—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes using externally generated reference signals, e.g. via remote reflector or transponder
    • G01S7/4086—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes using externally generated reference signals, e.g. via remote reflector or transponder in a calibrating environment, e.g. anechoic chamber
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4052—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes
    • G01S7/4082—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes using externally generated reference signals, e.g. via remote reflector or transponder
    • G01S7/4095—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes using externally generated reference signals, e.g. via remote reflector or transponder the external reference signals being modulated, e.g. rotating a dihedral reflector or modulating a transponder for simulation of a Doppler echo
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/125—Means for positioning
    • H01Q1/1257—Means for positioning using the received signal strength
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
    • H01Q3/08—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole for varying two co-ordinates of the orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/267—Phased-array testing or checking devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/10—Monitoring; Testing of transmitters
    • H04B17/11—Monitoring; Testing of transmitters for calibration
    • H04B17/12—Monitoring; Testing of transmitters for calibration of transmit antennas, e.g. of the amplitude or phase

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

회전식 지지대 상의 기준점에 대해 사전에 결정된 위치에 장착된 레이더 안테나를 교정하는 기법들이 개시되어 있다. 상기 교정은 기준 위치에 대한 타깃 요소의 위치, 및 상기 기준 위치에 대한 상기 회전식 지지대 상의 상기 기준점의 위치를 나타내는 기준 데이터, 상기 회전식 지지대의 적어도 하나의 각도 위치를 나타내는 배향 데이터, 및 상기 기준 타깃 요소로부터 상기 레이더 안테나에 의해 수신된 전자기 에코 신호들을 나타내는 안테나 측정 데이터를 이용한다. 상기 레이더 안테나에 대한 상기 타깃 요소의 측정된 위치는 상기 안테나 측정 데이터의 적어도 일부에 기초하여 결정된다. 상기 레이더 안테나에 대한 상기 타깃 요소의 기준 위치는 상기 기준 데이터에 기초하여 그리고 상기 배향 데이터의 적어도 일부에 기초하여 결정된다. 상기 안테나 측정 데이터 및 상기 배향 데이터의 적어도 하나에 연관된 적어도 하나의 바이어스 값 또는 함수는 상기 결정된 타깃 요소의 기준 위치 및 상기 결정된 타깃 요소의 측정된 위치 간 편차에 기초하여 결정된다.

Description

레이더 회전식 안테나 시스템을 교정하는 방법 및 시스템
본 발명은 일반적으로 레이더 안테나 교정 분야에 속하는 것으로, 특히 외부에서 볼 수 없는 레이더 회전식 안테나의 교정에 관한 것이다.
안테나의 위상 중심을 측정하는 데 사용될 수 있는 고정 지점에 대해 타깃 위치를 정확하게 측정하는 것은 레이더 시스템에서 필수적이다. 일반적으로 이러한 측정에는 다음과 같은 레이더 안테나의 2가지 측정 시스템이 수반된다:
(i) 레이더 안테나의 공간에서 배향을 측정하도록 구성된 안테나 배향 측정 시스템; 및
(ii) 레이더 안테나의 위치에 대해 타깃의 좌표들을 측정하도록 구성된 타깃 위치 측정 시스템.
안테나 배향 측정 시스템은, 일반적으로 여러 센서 장치를 이용해 북쪽 방향 및 수평면(다시 말하면, 중력 벡터에 수직인 평면)에 대해 레이더 안테나의 배향을 측정함으로써 상기 안테나가, 결정된 방향으로/으로부터 전자기 신호를 전송 및 수신하기 위하여, 그리고/또는 특정 방향성 요건(예컨대, 빔 조향(beam steering))에 순응하도록 상기 전송/수신된 신호들을 조정하기 위해 적절히 배치되게 한다.
타깃 위치 측정 시스템은 일반적으로 레이더 안테나의 장치들을 이용해 레이더 안테나에 대한 전자기 에코 신호들의 도착 방향, 및/또는 레이더 안테나 및 전자기 에코 신호들이 도착하는 타깃 간 거리(범위)를 측정한다.
그러나 안테나 배향 측정 시스템에서 사용되는 센서들 및 타깃 위치 측정 시스템에서 사용되는 장치들은 일반적으로 비-선형 동작 영역들, 가변 정확도 범위들 및/또는 환경 조건(예컨대, 온도, 압력 등)에 대한 민감도를 지닌다. 또한, 레이더 시스템의 기계적 구조는 다른 여러 기계적 및 환경적 조건으로 인해 시간의 경과에 따라 변화하고 있다. 따라서, 타깃 위치 측정 시스템 및 안테나 배향 측정 시스템은 레이더 시스템의 지속적이고 신뢰성 있는 동작을 보장하도록 순서대로 정기적으로 교정되어야 한다(예컨대, 안테나 배향 측정 시스템 및 타깃 위치 측정 시스템의 출력들에서 도입된 바이어스 값들/기능들은 필터링하여 제거되어야 한다). 레이더 안테나가 일반적으로 환경적 마모/손상을 방지하기 위해 그리고/또는 안테나를 은닉하기 위해 보호용 인클로저(예컨대, 레이돔(Radome)) 내에 둘러싸여 있기 때문에, 일반적으로 안테나 배향에 대한 외부 검사가 불가능하게 되거나 달성하기 어렵게 된다(다시 말하면, 상기 보호용 레이돔이 제거되어야 한다).
예를 들어, 레이더 시스템의 교정은 일반적으로 교정 비행(calibration flight; CF) 또는 교정 타워(calibration tower; CT) 기법들을 사용하여 공지된 기준 타깃(reference target; RFT)으로부터 수신된 레이더 신호들을 측정함으로써 수행된다.
상기 교정 비행의 수법에서는 레이더 시스템의 안테나는 고정된 위치에 있으며, 이동 타깃, 예컨대 교정 항공기를 추적하도록 작동된다. 이러한 기법에서의 교정에는 이동 타깃의 정확한 궤적에 대한 지식이 필요한데, 이는 레이더 시스템에 의해 측정된 궤적과 이동 타깃의 알려진 궤적 간 차이들에 기초하여 바이어스 값들을 계산하는 데 사용된다. 그러나 상기 교정 비행의 기법은, 적절한 이동 타깃이 특정 설정들에 대해서만 안테나 교정에 사용될 수 있으므로, 특정 애플리케이션들/시나리오들에서 구현될 수 없다. 또한, 이동 타깃 및/또는 레이터 시스템의 안테나의 정확한 위치는 예컨대 GPS 위성들의 수신이 없거나 제한되어 있는 경우 획득하기 어렵거나 불가능할 수 있으며, 이러한 기법에서의 거리 정확도(range accuracy)가 글린트(glint) 오차들/잡음으로 인해 제한된다.
상기 교정 타워의 수법은, RF 트랜스폰더(RF transponder; RFT) 안테나의 위치를 측정하기 위해 레이더 안테나의 원거리 필드에서 고정된 알려진 지리적 위치에 위치한 고정 타깃 안테나에 연결된 RFT를 이용한다. 상기 바이어스 값들은 이러한 수법에서 레이더 시스템에 의해 측정된 타깃 안테나 위치의 위치와 고정 RFT 안테나의 알려진 위치 간 차이에 기초하여 계산된다. 그러나 상기 교정 비행의 수법에서와같이, RFT 시스템 및/또는 레이더 시스템의 안테나의 정확한 위치들은, 예컨대 GPS 위성들의 수신이 없거나 제한되어 있는 경우 항상 제공되는 것이 아니다.
중국 특허공보 제101101332호에는 CCD 레이저 경위의(經緯儀) 동적 레이더 교정 방법이 기재되어 있다. 레이저 거리 측정기, 경위의, CCD 카메라 및 GPS 타이밍 구성요소들을 사용하여 선박 운반 좌표 동적 교정을 이루고 교정 과정에서 선박 운반 레이더 동적 교정을 위해 UTM 좌표들과 WGS-84 좌표들 간 변환을 적용하는 측정 시스템이 기재되어 있다. 10s의 각도 정확도와, 0.5m의 위치 정확도가 획득된 고 정밀도의 측정이 보고된다. 위에 기재된 방법은, CCD 카메라를 사용하여 레이더 피드 상태를 실시간으로 그리고 사후 처리를 위해 기록하고 그리고 장비 탑재 및 해안 기반 레이더 교정기가 통합되어 있기 때문에 많은 인력과 재료 자원을 절약할 수 있다.
중국 특허공보 제102854497호에는 레이더 안테나의 영점 교정 방법이 기재되어 있다. 레이더 유닛을 외부 필드에서 조립해제하지 않는 조건하에서, 광학 측정과 레이더 각도 전기 매개변수 측정을 비교하는 방법을 독창적으로 채택함으로써 정기적인 점검 및 교정이 수행되고, 현장의 온보드 레이더 안내에서 각도 추적 매개변수들 후에 결함 격리가 수행될 수 있고 레이더 안테나의 제로 오프셋으로 인해 고장이 생기는지가 판단될 수 있다. 또한, 상기 방법은 레이더 안테나를 정기적으로 점검하고, 레이더 안테나의 기계적 매개변수 및 전기적 매개변수를 측정 및 영점 조정하는 데 사용될 수 있다. 위 설계에 의하면, 상기 교정 방법은 레이더 안테나의 임의의 위치 각도를 교정할 수 없는 어려움을 해결한다.
작동 필드 안테나들은 일반적으로 광학적으로 불투명한 보호 구조물들 내부에 포함되어 있다. 위에서 설명한 안테나 교정 기법들은 외부에서 볼 수 없는 안테나의 정확한 교정에 적합하지 않다. 따라서, 안테나 시스템이 작동 필드 조건들에 있는 동안 가능한 안테나 배향의 전체 범위에 걸쳐 안테나 시스템들에 대한 정확한 교정 바이어스 값을 결정하고 안테나의 작동 직후에, 다시 말하면 안테나 보호 인클로저를 제거하지 않고 그리고 GPS(Global Positioning System)와 같은 위치 결정 장비를 사용하지 않고 안테나의 강력한 교정을 허용할 수 있는 안테나 교정 기법들이 당 업계에 필요하다.
본원 명세서에 개시되어 있는 레이더 시스템의 교정 기법들은 임의로 배치된 고정 타깃 요소(또한, 본원 명세서에서 기준 타깃 요소 - RFT -라고도 언급됨), 교정중인 레이더 안테나를 운반하는 회전식 받침대(본원 명세서에서는 회전식 지지대)의 배향을 나타내는 배향 데이터/신호들을 생성하기 위한 적어도 하나의 센서, 레이더 안테나에 대한 전자기 에코 신호의 도달 방향 및/또는 레이더 안테나와 타깃 간 거리(범위)를 측정하고 대응하는 방향 데이터를 생성하도록 구성된 레이더 시스템 장치들, 타깃과 회전식 받침대에 연관된 기준 위치 데이터/신호들을 생성하는 임의로 배치된 고정 측량 장치, 및 배향 데이터/신호들, 방향 데이터, 및 기준 위치 데이터를 처리하고 그에 기초하여 레이터 시스템에 대한 교정 데이터를 결정하는 유닛을 이용한다.
일부 실시 예들에서 타깃 요소(예컨대, 도 6의 참조번호 1 참조)는 RF 안테나(1) 및 이에 연결된 트랜스폰더(18)에 의해 구현된다. 트랜스폰더(18)는 일부 실시 예에서 트랜스폰더의 입력 레이더 신호들(7i)과 출력 레이더 신호들(7u, 다시 말하면 레이더 안테나로 복귀되는 에코 신호들) 간의 분리를 제공하도록 구성된 서큘레이터(circulator; 2)와, 상기 입력 레이터 신호들 및 상기 출력 레이더 신호들 간의 지연을 증가시키도록 구성된 지연 라인(3)을 포함한다. 타깃 RF 안테나(1)는 교정중인 레이더 안테나(12)의 원거리 필드 영역(안테나에 의해 전송되는 방사 패턴의 형상이 안테나로부터의 거리에 대해 변하지 않는 영역)에 임의(다시 말하면, 타깃 안테나의 지리적 좌표들/위치를 알 수 없음) 배치된 조정 가능한 컬럼/포스트(예컨대, 삼각대) 상에 장착될 수 있다.
상기 측량 장치는 거리 측정기(range finder)(예컨대, 레이저 거리 센서(laser distance sensor)-LDM과 같지만 이에 국한되지 않는 거리 센서의 유형) 및 각도 측정기(예컨대, 경위의, 전자 나침반) 유닛들에 의해 구현될 수 있으며, 상기 거리 측정기 및 각도 측정기 유닛들은 교정중이고 회전식 받침대 상의 기준점 및 타깃 안테나(1)의 위치(극좌표, 예컨대, 방위각, 고도, 및 거리)를 측정하도록 협동적으로 배치된 레이더 안테나(12)를 운반하는 회전식 받침대에 대한 시야 방향(line-of-sight)으로 임의(다시 말하면 거리 측정기 및 각도 측정기 유닛들의 지리적 좌표들/위치를 알 수 없음) 배치된다. 선택적으로, 그러나 일부 실시 예들에서는 바람직하게, 상기 측량 장치는 상기 측량 장치의 위치에 대한, 타깃 안테나 및 회전식 받침대의 중심의 극좌표들을 측정하는 데 사용된다.
일부 실시 예들에서, 상기 측량 장치는 자이로 경위의(gyro theodolite; GT)와 같지만 이에 국한되지 않는 전자 거리 측정(electronic distance measurement; EDM) 미터와 협동적으로 배치된 전자 경위의를 포함하는 토탈 스테이션 서베이어(total station surveyor)의 유형에 의해 구현된다. 자이로 경위의는 일반적으로 방위각을 측정하기 위해 경위의에 장착된 자이로스코프 나침반, 자이로 경위의의 위치에 대한 타깃의 고도 각들을 측정하는 틸트(tilt) 센서, 및 자이로 경위의와 타깃 간 거리를 측정하는 EDM 미터를 포함한다. 자이로 경위의는 관찰된 물체의 방위각(진북과 자이로 경위의의 수평면상으로 관찰된 물체에 대한 방향의 투영 간의 각도)과 관찰된 물체의 고도(관찰된 물체에 대한 방향과 자이로 경위의의 수평면상으로 관찰된 물체에 대한 방향의 투영 간의 각도)를 결정하는데 사용되고, 상기 EDM(예컨대, 레이저 거리 측정기)은 상기 자이로 경위의 및 상기 관찰된 물체 간의 거리를 측정하는데 사용된다.
따라서 이러한 설정은 회전식 받침대의 중심 및 기준 타깃 요소(1)의 지리적 극좌표들을 결정하도록 사용될 수 있으며, 이들은 자이로 경위의의 위치에 대한 데카르트 좌표들 또는 다른 어느 적절한 좌표계로 변환될 수 있다. 방위각 및 고도에서의 자이로 경위의의 측정 정확도는 일반적으로 0.1 밀리-라디안보다 양호하며 EDM 미터의 거리 정확도는 일반적으로 1cm보다 양호하다. 따라서, 이러한 GT/EDM 설정의 기능들은 레이더 안테나 시스템들의 교정에 유리하다.
본원 명세서에 개시되어 있는 주제의 하나의 진보적인 실시형태는 회전식 지지대 상에 장착된 레이더 안테나를 교정하는 방법에 관한 것이며, 상기 레이더 안테나는 회전식 지지대 상의 기준점에 대해 사전에 결정된 위치에 장착된다. 상기 방법은 기준 위치에 대한 타깃 요소의 위치, 및 상기 기준 위치에 대한 회전식 지지대 상의 기준점의 위치를 나타내는 기준 데이터를 수신하는 단계, 상기 회전식 지지대의 적어도 하나의 각도 위치를 나타내는 배향 데이터, 및 상기 기준 타깃 요소로부터 상기 레이더 안테나에 의해 수신된 전자기 에코 신호들을 나타내는 안테나 측정 데이터를 수신하는 단계, 상기 안테나 측정 데이터의 적어도 일부에 기초하여 상기 레이더 안테나에 대한 상기 타깃 요소의 측정된 위치를 결정하는 단계, 상기 기준 데이터에 기초하여 그리고 상기 배향 데이터의 적어도 일부에 기초하여, 상기 레이더 안테나에 대한 상기 타깃 요소의 기준 위치를 결정하는 단계, 및 상기 결정된 타깃 요소의 기준 위치 및 상기 결정된 타깃 요소의 측정된 위치 간 편차에 기초하여 상기 안테나 측정 데이터 및 상기 배향 데이터의 적어도 하나에 연관된 적어도 하나의 바이어스 값 또는 함수를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 일부 실시 예들에서, 회전식 지지대를 2개 이상의 상이한 각도 위치로 회전시키는 단계, 상기 회전식 지지대의 상이한 각도 위치들 각각에 대해 2개 이상의 대응하는 배향 데이터 인스턴스를 결정하는 단계, 상기 2개 이상의 각도 위치에서 레이더 안테나에 의해 수신된 대응하는 전자기 에코 신호들에 기초하여 상기 타깃 요소의 상응하는 2개 이상의 측정된 위치 인스턴스를 결정하는 단계, 상기 기준 데이터 및 상기 대응하는 2개 이상의 배향 데이터 인스턴스에 기초하여 타깃 요소의 상응하는 기준 위치 인스턴스들을 결정하는 단계, 및 상기 회전식 지지대의 2개 이상의 상이한 각도 위치들 각각에 대해 결정된 타깃 요소의 결정된 기준 위치 및 상기 측정된 위치 간 편차에 기초하여 상기 회전식 지지대의 2개 이상의 상이한 각도 위치 각각에 대한 적어도 하나의 바이어스 값 또는 함수를 결정하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 그러나 일부 실시 예들에서는 바람직하게, 곡선 피팅(curve fitting) 프로세스는 대응하는 타깃 요소의 결정된 측정 위치와 기준 위치 인스턴스들 간의 편차에 기초하여 적어도 하나의 바이어스 값 또는 함수를 결정하는 데 사용된다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 곡선 피팅 프로세스는 최소 평균 제곱 오차 최소화(least mean squares error minimization) 프로세스를 포함할 수 있다.
상기 회전식 지지대의 적어도 하나의 각도 위치는 일부 실시 예들에서, 회전식 지지대의 측정된 방위각; 회전식 지지대의 측정된 롤-틸트(roll tilt) 각; 및 회전식 지지대의 측정된 피치 틸트(pitch tilt) 각; 중의 적어도 하나를 포함한다. 타깃 요소의 기준 위치를 결정하는 것은 회전식 지지대의 적어도 하나의 각도 위치를 나타내는 데이터를 처리하는 것을 포함할 수 있다. 상기 타깃 요소의 측정된 위치를 결정하는 것은 일부 실시 예들에서 타깃 요소로부터 수신된 전자기 에코 신호를 나타내는 데이터를 처리하는 것을 포함한다.
일부 가능한 실시 예들에서, 상기 타깃 요소의 기준 위치 및 측정된 위치는 레이더 안테나의 중심에 대해 결정된다. 따라서 타깃 요소의 기준 위치를 결정하는 것은 회전식 지지대의 기준점에 대한 레이더 안테나의 중심 위치를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
레이더 안테나는 위상 배열 안테나의 유형일 수 있다. 이 경우에 타깃 요소의 기준 위치 및 측정된 위치는 위상 배열 안테나의 위상 중심에 대해 결정된다. 따라서 타깃 요소의 기준 위치를 결정하는 것은 회전식 지지대의 기준점에 대한 레이더 안테나의 위상 중심의 위치를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
선택적으로, 그러나 일부 실시 예들에서는 바람직하게, 회전식 지지대상의 기준점은 회전식 지지대의 중심이다. 배향 데이터는 레이더 안테나의 측정된 고도 각을 포함할 수 있다. 타깃 요소의 기준 위치를 결정하는 것은 측정된 고도 각에 기초하여 회전식 지지대의 기준점에 대한 레이더 안테나의 중심 위치를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 일부 실시 예들에서 기준 위치에 대한 기준점 및 타깃 요소의 극좌표들을 측정하도록 구성된 측량 시스템에 의해 기준 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
적어도 하나의 바이어스 값은 일부 실시 예들에서, 회전식 지지대의 측정된 방위각의 바이어스; 안테나의 측정된 고도 각의 바이어스; 회전식 지지대의 측정된 롤 틸트 각의 바이어스, 및 회전식 지지대의 측정된 피치 틸트 각의 바이어스; 중의 적어도 하나를 포함한다. 선택적으로 회전식 지지대의 측정된 피치 틸트 각은 안테나의 측정된 고도 각의 바이어스로부터 획득된다.
본원 명세서에 개시되어 있는 주제의 또 다른 진보적인 실시형태는 회전식 지지대상의 기준점에 대해 사전에 결정된 위치에서 회전식 지지대 상에 장착된 레이더 안테나를 포함하는 레이더 시스템의 교정 시스템에 관한 것이다. 상기 교정 시스템은, 회전식 지지대의 적어도 하나의 배향 각도를 측정하고 회전식 지지대의 적어도 하나의 각도 위치를 나타내는 배향 데이터를 생성하도록 구성된 배향 측정 시스템, 타깃 요소의 위치 및 회전식 지지대상의 기준점의 위치를 측정하고, 이를 나타내는 기준 데이터를 생성하도록 구성된 측량 장치, 및 기준 타깃 요소로부터 레이더 안테나에 의해 수신된 전자기 에코 신호들을 나타내는 안테나 측정 데이터를 수신하고, 안테나 측정 데이터의 적어도 일부에 기초하여 레이더 안테나에 대한 타깃 요소의 측정된 위치를 결정하며, 상기 기준 데이터에 기초하여 그리고 상기 배향 데이터의 적어도 일부에 기초하여 레이더 안테나에 대한 타깃 요소의 기준 위치를 결정하고, 상기 결정된 타깃 요소의 측정된 위치 및 기준 위치 간의 편차에 기초하여 안테나 측정 데이터 및 배향 데이터 중 적어도 하나에 연관된 적어도 하나의 바이어스 값 또는 바이어스 함수를 결정하도록 구성되어 동작 가능한, 하나 이상의 프로세서들 및 메모리들을 포함하는 제어 유닛을 포함한다.
제어 유닛은 일부 실시 예들에서 회전식 지지대를 2개 이상의 상이한 각도 위치로 회전시키기 위한 명령어들을 생성하고, 회전식 지지대의 상이한 각도 위치들 각각에 대한 2개 이상의 대응하는 배향 데이터 인스턴스를 배향 측정 시스템으로부터 수신하며, 2개 이상의 상이한 각도 위치에서 레이더 안테나에 의해 수신된 대응하는 전자기 에코 신호들에 기초하여 타깃 요소의 상응하는 2개 이상의 대응하는 측정된 위치 인스턴스를 결정하고, 상기 대응하는 2개 이상의 배향 데이터 인스턴스 및 기준 데이터에 기초하여 타깃 요소의 상응하는 기준 위치 인스턴스들을 결정하며, 그리고 상기 2개 이상의 상이한 각도 위치 각각에서 결정된 대응하는 타깃 요소의 기준 위치 및 타깃 요소의 측정된 위치 간의 편차에 기초하여 회전식 지지대의 2개 이상의 상이한 각도 위치 각각에 대한 적어도 하나의 바이어스 값 또는 함수를 결정하도록 구성되어 동작 가능하다.
제어 유닛은 상기 결정된 대응하는 타깃 요소의 측정된 위치 및 기준 위치 인스턴스들 간의 편차에 기초하여 곡선 피팅 프로세스를 적용하고, 그리고 이로부터 적어도 하나의 바이어스 값 또는 함수를 획득하도록 구성되어 동작 가능할 수 있다. 선택적으로, 그러나 일부 실시 예들에서는 바람직하게, 상기 배향 측정 시스템에 의해 측정된 회전식 지지대의 적어도 하나의 각도 위치는, 회전식 지지대의 측정된 방위각; 회전식 지지대의 측정된 롤 틸트 각; 및 회전식 지지대의 측정된 피치 틸트 각; 중의 적어도 하나를 포함한다.
제어 유닛은 일부 실시 예들에서 레이더 안테나의 중심에 대한 타깃 요소의 기준 위치 및 측정된 위치를 결정하도록 구성되어 동작 가능하다. 이러한 방식으로, 타깃 요소의 기준 위치는 회전식 지지대의 기준점에 대한 레이더 안테나의 중심 위치에 기초하여 제어 유닛에 의해 결정될 수 있다. 레이더 안테나는 위상 배열 안테나의 유형일 수 있다. 따라서 제어 유닛은 위상 배열 안테나의 위상 중심에 대한 타깃 요소의 기준 위치 및 측정된 위치를 결정하고, 그리고 회전식 지지대의 기준점에 대한 레이더 안테나의 위상 중심의 위치에 기초하여 타깃 요소의 기준 위치를 결정하도록 구성되어 동작 가능할 수 있다. 기준점은 일부 실시 예들에서 회전식 지지대의 중심이다. 제어 유닛은 결과적으로 회전식 지지대의 기준점에 대한 레이더 안테나의 중심 위치에 기초하여 타깃 요소의 기준 위치를 결정하도록 구성되어 동작 가능할 수 있다.
배향 데이터는 일부 실시 예들에서 레이더 안테나의 측정된 고도 각을 포함한다. 제어 유닛은 측정된 고도 각에 기초하여 회전식 지지대의 기준점에 대한 레이더 안테나의 중심 위치를 결정하도록 구성되어 동작 가능할 수 있다. 측량 장치는 일부 실시 예들에서 측량 장치와 타깃 요소 간의 거리를 측정할 수 있는 거리 측정기를 포함한다. 측량 장치는 또한, 측량 장치에 대한 타깃 요소의 각도 위치를 측정할 수 있는 각도 측정기를 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 측량 장치는 자이로 경위의를 포함한다. 선택적으로, 그러나 일부 실시 예들에서는 바람직하게, 타깃 요소는 레이더 안테나에 의한 타깃 요소로부터의 전자기 신호들의 수신시 시간 지연(예컨대, 발신 레이더 신호와 에코 신호들의 지상 반사 로브들과의 분리를 위한 1 밀리초 미만의 시간 지연)을 유발하도록 구성된 트랜스폰더에 연결된 적어도 하나의 안테나 요소를 포함한다. 제어 유닛은, 회전식 지지대의 측정된 방위각; 안테나의 측정된 고도 각; 회전식 지지대의 측정된 롤 틸트 각; 및 회전식 지지대의 측정된 피치 틸트 각; 중의 적어도 하나에 대한 바이어스 값 또는 함수를 결정하도록 구성되어 동작 가능할 수 있다.
본 발명을 이해하고 본 발명이 실제로 어떻게 구현될 수 있는지를 보기 위해, 지금부터 단지 비-제한적인 예로만 첨부도면들을 참조하여 실시 예들이 설명될 것이다. 도면에 도시된 특징들은 달리 암시적으로 나타나 있지 않은 한, 본 발명의 일부 실시 예들만을 예시하기 위한 것들이다. 도면들에서 유사한 참조 번호들은 상응하는 부분들을 나타내는데 사용된다.
도 1은 일부 가능한 실시 예들에서 교정될 수 있는, 레이더 안테나 및 RFT 안테나의 배치, 기계적 설치 구조 및 그의 배향 매개변수들을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 일부 가능한 실시 예들에 따른 안테나 교정 설정을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 교정 설정과 함께 사용 가능한 안테나 교정 기법을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 일부 가능한 실시 예들에 따른 안테나 교정 프로세스를 개략적으로 보여주는 흐름도이다.
도 5는 일부 가능한 실시 예들에 따른 안테나 교정 시스템을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 6은 RF 타깃 구조를 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 7은 일부 가능한 실시 예들에 따른 레이더 작동 타깃 측정 동안 정의된 바이어스의 이용을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.
이하, 본 개시내용의 하나 이상의 특정 실시 예들이 모든 실시형태들에서 단지 예시적인 것일 뿐, 어떤 방식으로든 제한적이지 않은 것으로 간주하여야 하는 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 이러한 실시 예들의 간결한 설명을 제공하기 위한 노력의 일환으로, 실제 구현 예의 모든 특징들이 본원 명세서에서 설명되지는 않는다. 도면들에 도시된 요소들은 반드시 일정한 비율로나 또는 정확한 비례 관계로 이루어진 것이 아닌데, 그 이유는 이러한 비율 또는 비례 관계가 중요한 것이 아니기 때문이다. 그 대신에, 일단 통상의 기술자가 개시되어 있는 기법들의 원리들을 이해하면 본원 명세서에 개시되어 있는 교정 설정을 이루어서 사용할 수 있을 정도로 본 발명의 원리를 명확하게 설명하는 것이 강조된다. 본 개시내용은 본원 명세서에서 설명되는 본질적인 특성들로부터 벗어나지 않고 다른 특정 형태들 및 실시 예들로 제공될 수 있다.
지금까지 사용된 안테나 교정 기법들은 글로벌 포지셔닝 시스템(global positioning system)들 및/또는 안테나의 직접적인 시야를 요구했으므로, 글로벌 포지셔닝 데이터 없이 광학적으로 불투명한 보호 구조물 내부에 은닉된 안테나 시스템들에 대한 바이어스 값들을 결정하는데 사용될 수 없다. 본 개시내용은 안테나 자체의 직접적인 시야를 지니지 않고(다시 말하면, 안테나가 광학적으로 불투명한 구조물 내에 둘러싸여 있음), 광학적 (육상) 측량 장비(예컨대, EDM이 장착된 자이로 경위의)를 사용하여 회전식 지지대(또한, 본원 명세서에서 회전식 받침대라고 언급됨)상의 사전에 결정된 위치상에 장착된 안테나의 교정 기법들을 제공한다. 교정 프로세스는,
- 회전식 지지대의 중심에 대한 안테나의 알려진 위치;
- 측량 장비가 위치하는 기준 위치에 대해 측량 장비에 의해 측정된 기준 타깃 요소의 위치;
- 측량 장비가 위치하는 기준 위치에 대해 측량 장비에 의해 측정된 회전식 지지대의 중심 위치;
- 안테나 배향 시스템의 하나 이상의 센서 장치들에 의해 측정되는 교정중인 회전식 지지대/안테나의 배향 매개변수들;
- 기준 타깃 요소로부터 교정중인 레이더 안테나에 의해 수신되는 전자기 에코 신호들을 사용하여 레이더 시스템의 타깃 위치 측정 시스템에 의해 측정되는, 교정중인 안테나에 대한 기중 타깃 요소의 레이더 안테나 좌표들(예컨대, 극, 사인 공간 좌표들);
과 같은 데이터에 적어도 기초하여 안테나 시스템들에 의해 측정되는 여러 매개변수의 바이어스 값들을 결정하는 것을 목적으로 한다.
여기서 유념할 점은 비록 교정 프로세스 동안 교정 중인 안테나가 회전식 지지대상의 고정된 알려진 위치에 유지되지만, 일부 실시 예들에서 회전식 지지대상에서 교정중인 안테나의 위치/배향이 조정될 수 있다는 것이다.
일부 실시 예들에서, 결정된 바이어스 값들은, 배향 매개변수의 바이어스 값; 회전식 지지대의 측정된 배향 방위각(Azpm)을 교정하기 위한 방위각 바이어스 값(BAz); 안테나의 측정된 배향 고도 각(Elam)을 교정하기 위한 고도 바이어스 값(BEl); 회전식 지지대의 측정된 배향 롤 각(Trm)을 교정하기 위한 롤 바이어스 값(BTr); 및 기준 타깃 요소로부터 교정중인 레이더 안테나에 의해 수신되는 전자기 에코 신호들에 기초하여 레이더 시스템의 타깃 위치 측정 시스템에 의해 측정된 바와 같은, 교정중인 레이더 시스템에 대한 기준 타깃 요소의 좌표들(또한, 본원 명세서에서는 레이더 안테나 측정 좌표들로서 언급됨) 중 적어도 하나의 좌표; 중의 적어도 하나를 포함한다.
교정중인 레이더 안테나에 의해 측정된 기준 타깃 요소의 좌표들의 바이어스 값은 일부 실시 예들에서, 기준 타깃 측정 방위각(um)을 교정하기 위한 안테나 측정 방위각 바이어스(Bu); 기준 타깃 측정 고도 각(vm)을 교정하기 위한 안테나 측정 고도 바이어스(Bv); 및 기준 타깃 측정 범위/거리(rm)를 교정하기 위한 안테나 측정 범위/거리 바이어스(Br) 값; 중의 적어도 하나를 포함한다.
선택적으로, 회전식 지지대의 측정된 피치 각도(Tpm)를 교정하기 위한 피치 바이어스 값(BTp)도 결정된다. 일부 실시 예들에서, 피치 바이어스 값(BTp)은 고도 바이어스 값(BE1)의 일부이고, 이 경우에 그것을 별도로 정의할 필요가 없다. 레이더 안테나 시스템이 회전식 지지대의 평면이 수평면과 평행하도록 배치된 경우, 배향 매개변수들의 교정 프로세스는 방위각 바이어스 값(BAz), 고도 바이어스 값(BE1), 및/또는 안테나 측정 좌표들의 바이어스 값들(Bu, Bv, Br)을 결정하는 것으로만 제한될 수 있다.
교정 프로세스는 일부 실시 예들에서 기준 타깃의 레이더 안테나 측정 좌표들(SRFT,APC,m), 및 기준 타깃의 레이더 안테나 기준 좌표들(SRFT,APC,r)을 이용하며, 상기 좌표들 양자 모두는 레이더 안테나 측정 좌표계에 있는 것들이다. 기준 타깃의 레이더 안테나 측정 좌표들(다시 말하면, 안테나의 중심을 중심으로 한 좌표계, 예컨대 사인(sine) 공간을 사용함)는, 레이더 안테나의 특정 위치/배향에 대해 기준 타깃 요소(reference target element; RFT)로부터 교정중인 레이더 안테나에 의해 수신되는 전자기 에코 신호들의 측정으로부터 획득되는 기준 타깃의 레이더 안테나 좌표들(RFT)이다. 레이더 안테나 기준 좌표들은,
Figure pct00001
기준 타깃 요소의 광학적으로 측정된 위치;
Figure pct00002
측량 장비의 기준 위치에 대한 회전식 지지대의 중심의 광학적으로 측정된 위치;
Figure pct00003
안테나 배향 측정 시스템에 의해 측정된 바와 같은, 레이더 안테나의 각도 위치 매개변수(또한 본원 명세서에서는 배향 데이터로서 언급됨);
와 같은 기준 데이터를 사용하여 계산에 의해 구해진 기준 타깃 요소(RFT)의 레이더 안테나 좌표들이다.
교정중인 레이더 안테나의 각도 위치 매개변수들은 일부 실시 예들에서 회전식 지지대의 측정된 방위각(Azpm) 및 아마도 또한 교정중인 레이더 안테나의 측정된 고도 각(Elam), 및/또는 회전식 지지대의 측정된 롤 틸트 각, 및/또는 회전식 지지대의 측정된 피치 틸트 각;을 포함한다.
여기서 유념할 점은 기준 타깃의 레이더 안테나 측정 좌표들, 및 계산된 기준 좌표들이 복수 개의 상이한 안테나 각도 위치 매개변수들에 대해 결정될 수 있다는 것이다.
일부 실시 예들에서, 기준 타깃의 레이더 안테나 측정 좌표들 및 기준 타깃의 기준 레이더 안테나 측정 좌표들은 레이더 안테나의 교정을 위한 바이어스 값들을 생성하도록 구성된 최적화 프로세스에 사용된다. 바이어스 계산 프로세스는 일부 실시 예들에서 레이더 안테나 측정 좌표들과 계산된 레이더 안테나 기준 좌표 값들 간의 차이를 최소화하는 피팅 절차를 포함한다. 선택적으로, 그러나 일부 실시 예들에서는 바람직하게, 피팅 절차는 최소 평균 제곱 최소화를 이용한다. 이러한 방식으로 안테나가 외부에서 볼 수 없게 되어 있고 글로벌 포지셔닝 데이터를 요구하지 않는 모든 가능한 각도 배향에서 회전식 안테나 시스템을 교정하기 위해 효과적이고 정확한 바이어스 값들이 구해질 수 있다.
본 발명의 여러 전형적인 특징, 프로세스 단계 및 원리의 개요에 대해서는, 도면들에 개략적으로 그리고 도식적으로 도시된 타깃 요소로부터의 안테나 배향 및 그 거리를 결정하기 위한 전형적인 실시 예들이 레이더 안테나들의 교정을 위한 것이다. 이러한 배향 및 위치 측정 시스템들은 회전식 레이더 안테나에 대한 교정 바이어스 값들을 결정하는 데 사용되는 여러 특징, 프로세스 및 원리를 보여주는 하나의 전형적인 구현 예로서 보인 것이지만, 다른 애플리케이션들에도 유용하며 다양한 변형 예로 이루어질 수 있다. 그러므로 이러한 설명은 도시된 레이더 안테나의 예들을 참조하여 진행될 것이지만, 일단 원리들이 본원 명세서의 기재들, 설명들, 및 도면들로부터 이해되면, 이하의 청구항들에 기재되어 있는 발명은 여러 다른 방식으로 그리고 다른 유형의 이동식 안테나를 교정하기 위해 구현될 수도 있다. 통상의 기술자에게 명백하고 안테나 교정 애플리케이션들에 유용한 다른 어느 수정 예들뿐만 아니라 이러한 모든 변형 예들은 적절하게 채용될 수 있으며, 본 개시내용의 범위 내에 속하는 것으로 의도된 것이다.
도 1은 회전식 안테나 시스템(10s)에 대한 교정 바이어스 값들을 결정하기 위한 기준 타깃 요소(RFT)를 사용하는 교정 설정(10)을 개략적으로 보여준다. 안테나 시스템(10s)은 상부에 장착된 안테나(12)를 결정된 배향으로 위치시키도록 구성된 회전식 지지대(11)를 포함하며, 안테나(12)는 광학적으로 불투명한 구조물(12r) (예컨대, 레이돔(Radome)) 내부에 둘러싸여 있다. 따라서, 회전식 지지대(11)의 각각의 각도 이동은 적어도 기준 타깃(RFT) 및 안테나(12)의 위상 중심(APC) 간의 벡터(
Figure pct00004
), 및 안테나의 방위각(Azp), 다시 말하면 북쪽 방향(N)과 수평면(15) 상으로의 안테나 광측 벡터(antenna broad side vector)(12b)의 직교 투영(Vzh)(안테나(12t)의 표면에 수직임) 간의 각도가 변하는 결과를 초래한다. 레이더 안테나(12)의 고도 각(Ela), 다시 말하면 안테나 광측 벡터(12b)와 회전식 지지대 평면(13) 상으로의 그의 직교 투영(Vzs) 간의 각도는 수직 평면에서의 안테나 광측 벡터 위치를 나타낸다.
회전식 지지대(11)의 평면(13)이 수평면(15)과 평행하지 않으면, 회전식 지지대(11)의 각각의 각도 이동에서,
Figure pct00005
벡터(
Figure pct00006
)에 대한 회전식 지지대(11)의 회전으로 인해 변하게 되는 회전식 지지대(11)의 롤 틸트 각(Tr); 및
Figure pct00007
회전식 지지대(11)의 피치 틸트 각(Tp), 다시 말하면 수평면(15) 상으로의 안테나 광측 벡터(12b)의 직교 투영(Vzh)과 회전식 지지대(11)의 평면(13) 상으로의 그의 직교 투영(Vzs) 간의 각도;
와 같은 각도들도 변하게 된다.
가능한 실시 예의 교정 타워 설정들에서, RFT는 고정 타워/포스트 상에 장착되고, RFT 및 APC의 정확한 지리적 위치는 교정 바이어스 값들을 결정하기 위한 글로벌 포지셔닝 시스템들을 사용하여 획득된다. 이하에 개시되어 있는 실시 예들의 교정 스킴들은 글로벌 포지셔닝 시스템들에 의존하지 않는다. 그 대신에, 광학 측량 장비가 안테나 시스템(10s)을 교정하기 위한 기준 데이터를 결정하는 데 사용된다. 그러나 안테나(12)가 광학 측량 장비에 의해 볼 수 없게 되어 있는 보호 구조물(12r) 내부에 둘러싸여 있으므로, 회전식 지지대(11)상의 기준점의 극좌표를 측정하기 위해 광학 측량 장비를 사용해 기준 데이터가 결정된다. 선택적으로 그러나 일부 실시 예들에서는 바람직하게, 회전식 지지대(11)상에서 측정된 기준점은 회전식 지지대(11)의 중심(또한 본원 명세서에서 받침대 방위각 회전 중심(pedestal azimuth revolving center) - PARC 로서 언급됨)이다.
도 2는 레이더 안테나(12)의 교정을 위한 교정 설정(20)을 개략적으로 보여준다. 교정 설정(20)은 (예컨대, 포스트/삼각대(18t) 상에 장착된) 고정 기준 타깃 요소(1)(RFT)를 포함하고, 고정 기준 타깃 요소(1)(RFT)는 레이더에 의해 레이더 안테나 방향으로 전송되는 전자기 에코 신호들을 복귀시키는 트랜스폰더(18), 및 (예컨대, 포스트/삼각대(17) 상에 장착된) 고정 측량 시스템(17)에 연결되어 있다. 비록 이러한 구체적이고 비-제한적인 예에서 레이더 안테나(12)가 이동식 플랫폼/차량(22)상에 장착되지만, 교정 프로세스 동안 안테나 이동식 플랫폼/차량(22)은 고정되어 있고 그럼으로써 안테나(12)의 샤프트(11x)를 중심으로 한 안테나(12)의 회전 이동만이 영향을 받게 된다. 교정 프로세스 후에는 이동식 플랫폼/차량(22)이 필요한 경우 새로운 위치로 이동 가능하며, 안테나가 결정된 바이어스 값들을 사용하여 새로운 위치에서 작동 가능하다. 선택적으로, 기준 타깃 요소(RFT) 및 광학 측량 시스템(17) 중 적어도 하나는 또한 이동 가능한 플랫폼/차량 상에 장착되지만 또한 교정 프로세스 동안 고정 상태로 유지된다.
레이더 안테나 시스템(10s)은 그의 배향 각도들을 측정하기 위해 사용되는 하나 이상의 센서들을 포함한다. 일부 실시 예들에서 적어도 하나의 방위각 센서 장치(14z)는 회전식 지지대(11)의 방위각(Azpm)을 측정하기 위해 사용되며, 적어도 하나의 센서 장치(14e)는 회전식 지지대에 대한 안테나(12)의 고도 각(Elam)을 측정하는 데 사용되고, 적어도 하나의 롤 틸트 센서(14r)는 회전식 지지대(11)의 틸트 롤 각(Trm)을 측정하기 위해 사용되며, 적어도 하나의 피치 틸트 센서(14p)는 회전식 지지대(11)의 틸트 피치 각(Tpm)을 측정하기 위해 사용된다.
제어 유닛(21)은 배향 측정 시스템의 배향 센서 장치들로부터의 측정된 데이터/신호들(14e로부터의 Elam, 14z로부터의 Azpm, 14r로부터의 Trm, 14p로부터의 Tpm), 광학 측량 시스템(17)으로부터의 측정된 데이터/신호들, 그리고 레이더 안테나(12)에 의해 기준 타깃 요소(1)(RFT)로부터 수신된 전자기 에코 신호들(12f)을 수신하고, 그에 기초하여, 회전식 지지대의 측정된 방위각(Azpm)을 교정하기 위한 방위각 바이어스(BAz); 안테나의 측정된 고도 각(Elam)을 교정하기 위한 고도 바이어스(BEl); 안테나의 측정된 롤 틸트 각(Trm)을 교정하기 위한 롤 틸트 각 바이어스(BTr); 기준 타깃의 레이더 안테나 측정 방위각(um) 값을 교정하기 위한 레이더 안테나 측정 방위각 바이어스(Bu); 기준 타깃의 측정된 레이더 안테나 고도각(vm) 값을 교정하기 위한 레이더 안테나 측정 고도 바이어스(Bv); 및 기준 타깃의 측정된 레이더 안테나 범위/거리(xRFT,APC) 값들 교정하기 위한 레이더 안테나 측정 범위/거리 바이어스(Br);와 같은 교정 바이어스 값들 중의 적어도 하나를 결정하는데 사용될 수 있다. 배향 측정 시스템의 센서 장치들로부터의 측정된 데이터(Azpm, Elam, Trm, Tpm)는 또한 본원 명세서에서 배향 데이터(OD)로서 언급된다. 레이더 안테나(12)의 타깃 위치 측정 시스템으로부터의 측정된 데이터(12f)(RFT의 측정된 안테나 좌표들)는 또한 본원 명세서에서 안테나 측정 데이터(MD)로서 언급된다.
광학 측량 시스템(17)은 자이로 경위의(gyro theodolite; GT) 및 전자 거리 측정(electronic distance measurement; EDM) 미터를 포함하는 종합 측량 스테이션의 유형일 수 있으며, 상기 미터는 광학 측량 시스템(17)의 기준 위치에 대한 벡터(xRFT,GT), 다시 말하면 기준 타깃(RFT) 및 자이로 경위의(GT) 간의 벡터의 지리적 극좌표들([PRFT,GT])을 측정하고, 그리고 광학 측량 시스템(17)의 기준 위치에 대한 벡터(xPARC,GT), 다시 말하면 자이로 경위의(GT) 및 회전식 지지대의 중심(PARC) 간의 벡터의 지리적 극좌표들([PPARC,GT])을 측정하도록 구성된다. 벡터(xRFT,GT)의 지리적 극좌표들은, 하기 수학식
Figure pct00008
과 같이 표기될 수 있고, 상기 수학식에서, AzRFT,GT는 GT에 대한 RFT의 지리적 방위각이며, ElRFT,GT는 GT에 대한 RFT의 지리적 고도이고, 그리고 RRFT,GT는 RFT와 GT 간의 거리이다. 마찬가지로, 벡터(xPARC,GT)는 하기 수학식
Figure pct00009
과 같이 표기될 수 있으며, 상기 수학식에서, AzPARC,GT는 GT에 대한 PARC의 지리적 방위각이고, ElPARC,GT는 GT에 대한 PARC의 지리적 고도이며, RPARC,GT는 PARC와 GT 간의 거리이다. 광학 측량 시스템(17)에 의해 측정된 데이터는 또한 본원 명세서에서 기준 데이터(RD)로서 언급되며, 이는 기준 타깃(RFT)의 레이더 안테나 기준 좌표들을 계산하는데 사용된다.
도 3은 도 2에 도시된 교정 설정(20)을 이용하여 일부 가능한 실시 예들의 교정 프로세스에서 광학 측량 시스템(17)에 의해 측정된 위치들의 벡터 표현을 보여준다. 본 실시 예에서, 받침대 방위각 회전 중심(PARC)은 회전식 지지대(11) 상의 기준점으로서 사용된다. PARC의 극좌표는 광학 측량 시스템(17)에 의해 측정된다.
일부 실시 예의 교정 프로세스는 PARC(xAPC,PARC)에 대한 APC의 벡터를 사용하여 안테나 위상 중심(APC)(xRFT,APC)에 대한 RFT 벡터의 계산을 요구한다. xRFT,APC 벡터는, 하기 수학식
Figure pct00010
과 같이 계산될 수 있다.
지지대 플랫폼의 각각의 새로운 각도 위치에 대해 새로운 xAPC,PARC 벡터는 안테나의 기하학적 치수들, 지지대 플랫폼에 대한 레이더 안테나의 위치, 및/또는 안테나 배향 측정 시스템에 의해 측정된 안테나 배향 매개변수들(예컨대, 안테나의 측정된 고도각(Elam)에 기초하여 계산된다. 일부 가능한 실시 예들에서 xAPC,PARC 벡터의 크기(다시 말하면, 안테나 중심 센터 및 지지대 플랫폼의 중심 간의 거리)는 실질적으로 변하지 않게 되고, 지지대 플랫폼의 각각의 각도 이동에 대해 단지 그 방향만 변하게 된다.
xRFT,GT 및 xPARC,GT 벡터들은 GT(17)에 의해 측정되며, PARC(xAPC,PARC,ggc)에서 원점을 갖는 지리적 직교 좌표(Geographic Cartesian coordinate)들의 벡터(xAPC,PARC)는 안테나 치수들 및 회전식 지지대(11)에 대한 그의 위치, 및 안테나 배향 매개변수들, 다시 말하면 회전식 지지대의 방위각(Azp), 안테나 고도 각(Ela), 롤 틸트 각(Tr) 및 피치 틸트 각(Tp);의 함수이다. 결과적으로, 상기 시스템은 안테나 각도 위치 매개변수들의 각각의 세트에 대해 벡터(xAPC,PARC,ggc)를 결정해야 한다. 벡터(xAPC,PARC,ggc)의 계산은, 이하의 단계들을 수행함으로써 안테나 배향 측정 시스템 매개변수들에 의해 측정된 매개변수들을 사용하여 수행될 수 있으며, 상기 이하의 단계들은,
Figure pct00011
안테나 치수들, 회전식 지지대(11)에 대한 그의 위치, 및 안테나 고도(Ela)의 함수들인, PARC에서 원점을 갖는 지리적 직교 좌표들 내 PARC(xAPC,PARC,p = [XAPC,PARC,p YAPC,PARC,p])에 대한 APC의 좌표들을 결정하는 단계;
Figure pct00012
안테나 배향 측정 시스템에 의해 측정된 지지대 플랫폼의 배향 각도들에 따라, 회전식 지지대의 좌표계를 그의 좌표계 축을 중심으로 회전시킴으로써 PARC에서 원점을 갖는 지리적 좌표들 내에서 xAPC,PARC,ggc=[XAPC,PARC YAPC,PARC ZAPC,PARC]를 결정하는 단계;
를 포함한다.
구체적으로 기술하면, xAPC,PARC,ggc의 지리적 직교 좌표들을 결정하기 위해 수행되는 변환 요소들은 측정된 회전식 지지대 위치 각도 매개변수들(Azp, Tr, Tp)의 함수들이다. xAPC,PARC,ggc 벡터는 하기 수학식
Figure pct00013
와 같은 계산에 의해 결정될 수 있으며, 상기 수학식에서, TGP는 회전식 지지대의 각각의 위치에 대해 하기 수학식
Figure pct00014
과 같이 각각의 회전식 지지대에 대해 계산되는, 회전식 지지대 좌표들의 변환에 대한 지리적 직교이고, 상기 수학식에서,
Figure pct00015
이다.
측량 장비(17)는,
Figure pct00016
GT에 대한 PARC의 방위각(AzPARC,GT)
Figure pct00017
GT에 대한 PARC의 고도(ElPARC,GT)
Figure pct00018
PARC에서부터 GT에 이르기까지의 거리(RPARC,GT)
Figure pct00019
GT에 대한 RFT의 방위각(AzRFT,GT)
Figure pct00020
GT에 대한 RFT의 고도(ElRFT,GT)
Figure pct00021
RFT에서부터 GT에 이르기까지의 거리(RRFT,GT)
와 같은 기준 데이터를 제공한다고 가정하기로 한다.
따라서, GT에 대한 PARC 벡터의 지리적 직교 좌표들(xPARC,GT)(xPARC,GT, ggc=[XPARC,GT YPARC,GT ZPARC,GT])은, 하기 수학식
Figure pct00022
과 같이 측량 장비(17)에 의해 측정된 PARC의 극좌표들을 지리적 직교 좌표들로 변환함으로써 계산될 수 있으며, GT에 대한 RFT 벡터의 지리적 직교 좌표들(xPARC,GT)(xRFT,GT,ggc=[XRFT,GT YRFT,GT ZRFT,GT])은, 하기 수학식
Figure pct00023
과 같이 측량 장비(17)에 의해 측정된 RFT의 극좌표들을 지리적 직교 좌표들로 변환함으로써 계산될 수 있다.
GT에 대한 APC 및 RFT 벡터들의 지리적 직교 좌표들과 PARC에 대한 APC 벡터의 지리적 직교 좌표들을 사용함으로써, 상기 시스템은, 하기 수학식 1
Figure pct00024
과 같이 회전식 지지대(11)의 특정 각도 위치/배향에 대해 APC에 대한 RFT의 지리적 직교 좌표들을 결정할 수 있다.
일부 실시 예들에서 RFT(xRFT,APC,ggc)의 계산된 기준 좌표들은 안테나(12)의 평면에 대한 레이더 안테나 측정 좌표계(예컨대, 극, 사인 공간)으로 변환된다.
예를 들어, 레이더 안테나 측정 좌표계가 사인 공간 좌표계일 경우에, APC에 대한 RFT의 지리 직교 좌표 좌표들(xRFT,APC,ggc)은 SRFT,APC,r=[ur vr rr]로서 지정된 레이더 안테나 사인 공간 좌표계로 변환되어야 한다. 이러한 변환은 이하의 단계들에 의해 수행될 수 있으며, 상기 이하의 단계들은,
Figure pct00025
지리적 직교 좌표들(xRFT,APC,ggc=[XRFT,APC YRFT,APC ZRFT,APC])로부터 지리 극 안테나 좌표계(PRFT,APC=[AzRFT,APC ElRFT,APC RRFT,APC])로 변환하는 단계 - 하기 수학식 2
Figure pct00026
과 같고, 상기 수학식 2에서 ARCTAN()는 역 탄젠트 함수이며 ARCSIN()는 역 사이너스(inverse sinus) 함수임 -;
Figure pct00027
지리적 극 안테나 좌표들로부터 레이더 안테나 사인 공간 좌표들(SRFT,APC,r=[ur vr rr])로 변환하는 단계 - 하기 수학식 3
Figure pct00028
과 같고, 상기 수학식 3에서
Figure pct00029
임 -;
을 포함한다.
교정 프로세스는 배향 측정 시스템의 배향 센서들에 의해 측정된 배향 매개변수들(Azpm, Elam, Trm)의 바이어스 값들(BAz, BEl, BTr)과, 레이더 안테나(12)에 의해 RFT로부터 수신된 전자기 에코 신호들(12f)로부터 레이더 시스템의 타깃 위치 측정 시스템에 의해 측정된 기준 타킷의 레이더 시스템 좌표들(um, vm, rm)의 바이어스 값들(Bu, Bv, Br)이 존재한다는 사실에 기초하여 이루어진다. 이러한 바이어스 값들은 배향 측정 시스템에 의해 측정된 레이더 배향 매개변수들과, 레이더 안테나의 실질적으로 임의의 가능한 배향 및 가능한 타깃 위치에서 레이더 시스템의 타깃 위치 측정 시스템에 의해 측정된 기준 타깃의 레이더 시스템 좌표들을 수정하는데 사용될 수 있다.
따라서, 기준 타깃의 레이더 시스템 좌표들, 및 안테나 배향 매개변수들의 바이어스 값들을 결정할 때, 회전식 지지대(11)의 각각의 각도 이동 후에,
- 하기 수학식 4
Figure pct00030
과 같이 수정된 배향 매개변수들(Azpc, Elac, Trc, Tpc)를 결정하는 것;
- 하기 수학식 5
Figure pct00031
과 같이 기준 타깃([uc, vc, rc])의 수정된 레이더 시스템 측정 좌표들을 결정하는 것;
과 같은 수정이 수행된다.
일부 실시 예들에서, RFT의 레이더 시스템 측정 좌표들 및 배향 매개변수들에 대한 바이어스 값들은,
(i) RFT로부터 레이더 안테나(12)에 의해 수신된 전자기 에코 신호(들)(12f)에 기초하여 상기 수학식 5에 의해 결정된 바와 같은 수정된 측정된 레이더 시스템 좌표들([uc vc rc])(또한 본원 명세서에서 수정된 측정 좌표들로서 언급됨); 및
(ii) 상기 수학식 1 내지 3에 의해 배향 매개변수들로부터 결정된 바와 같은 APC에 대한 RFT의 계산된 레이더 시스템 좌표들([uc vc rc])(또한 본원 명세서에서 기준 좌표들로서 언급됨)
간의 오차들/편차들을 최소화하도록 구성된 피팅 프로세스에 의해 결정된다.
예를 들어, 수학식 4에 따라 여러(n) 세트의 배향 매개변수들을 결정할 때, 수정된 배향 매개변수들(AZpc,i, Elac,i, Trc,i, Tpc,i)는 하기 수학식
Figure pct00032
와 같이 계산될 수 있고, 상기 수학식에서
Figure pct00033
(여기서
Figure pct00034
및
Figure pct00035
은 정수임)이며,
Figure pct00036
상응하는 세트의 기준 벡터들([ur,i, vr,i, rr,i])은 상기 세트의 수정된 배향 매개변수들에 대해 수학식 1 내지 3으로부터 획득되고,
Figure pct00037
상응하는 세트의 수정된 레이더 측정 벡터들([umc,i, vmc,i, rmc,i])은 RFT로부터 레이더 안테나(12)에 의해 수신되고 수학식 5에 따라 계산된 전자기 에코 신호(들)(12f)로부터 획득된다.
평균 제곱근 피팅 스킴(root mean square fitting scheme)을 이용하는 피팅 프로세스는 하기 수학식 6
Figure pct00038
을 최소화하는 데 사용될 수 있다.
이러한 구체적이고 비-제한적인 예에서는 하기 수학식 7
Figure pct00039
이 사용되며 상기 수학식 7에서
Figure pct00040
이고 uc,i, vc,i, 및 rc,i는 상기 수학식 5에서 정의된 바와 같이 결정되며, 도함수(derivative)들(
Figure pct00041
,
Figure pct00042
,
Figure pct00043
,
Figure pct00044
,
Figure pct00045
,
Figure pct00046
,
Figure pct00047
,
Figure pct00048
,
Figure pct00049
)은 배향 매개변수들, 다시 말하면 수학식 1-3에 의해 계산될 수 있는 Azpc,i, Elac,i, Trc,i, Tpc,i의 함수들이고 Azpc,i, Elac,i, Trc,i, Tpc,i는 상기 수학식 4에 의해 계산될 수 있다.
이 경우에 필요한 바이어스들은 하기 수학식 8
Figure pct00050
과 같은 시스템의 해로서 구해질 수 있으며, 상기 수학식 8에서
Figure pct00051
(여기서, k는 정수임)이다.
이러한 수학식 8과 같은 시스템은 다음과 같이 반복 프로세스에 의해 구해질 수 있다.
1. 제1 단계에서는, 상기 바이어스들이 0이라고 가정된다:
Figure pct00052
2. 다음으로 하기 수학식 9
Figure pct00053
와 같은 시스템의 해가 계산되고, 상기 수학식 9에서
Figure pct00054
이고,
Figure pct00055
및
Figure pct00056
는 상기 수학식 7의 수식들(Fk)의 값들 및 j번째 반복에서의 그에 상응하는 도함수들이며, 도함수들(
Figure pct00057
)은 상기 수학식 1-3 및 7에 의해 결정될 수 있다.
3. 그 후 새로운 바이어스 값들이 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure pct00058
=
Figure pct00059
+
Figure pct00060
,
Figure pct00061
=
Figure pct00062
+
Figure pct00063
,
Figure pct00064
=
Figure pct00065
+
Figure pct00066
,
Figure pct00067
=
Figure pct00068
+
Figure pct00069
,
Figure pct00070
=
Figure pct00071
+
Figure pct00072
,
Figure pct00073
=
Figure pct00074
+
Figure pct00075
이며, 여기서
Figure pct00076
,
Figure pct00077
,
Figure pct00078
,
Figure pct00079
,
Figure pct00080
, 및
Figure pct00081
는 j번째 반복에서의 상기 수학식 9와 같은 시스템의 해이다.
4.
Figure pct00082
이면, 단계 5가 수행되며, 그러하지 않으면, 프로세스가 단계 2로 복귀된다(여기서 σaz, σel, σtr, σr, σu, 및σv 는 Azp, Ela, Tr, r, u 및 v)의 요구된 바이어스들에 대한 측정 오차들의 표준 편차들이다).
5. 수학식 9와 같은 시스템의 해는 다음과 같이 결정된다:
BAz =
Figure pct00083
, BEl =
Figure pct00084
, BTr =
Figure pct00085
, Br =
Figure pct00086
, Bu =
Figure pct00087
, Bv =
Figure pct00088
.
수정된 배향 매개변수들(Azp, Ela, Tr) 및 타깃의 사인 공간 좌표들([u, v, r])은 상기 수학식 4 및 5에서 획득된 결과들에 의해 다음과 같이 계산될 수 있다:
Azpc=Azpm+BAz, Elac=Elam+BEl, Trc=Trm+BTr, rc=rm+Br, uc=um+Bu, vc=vm+Bu
이며, 여기서 Azpm, Elam 및 Trm 은 배향 매개변수 측정 값들이고 um, vm, 및 rm 은 기준 타깃의 사인 공간 측정 좌표이다.
상기 바이어스들 모두는 레이더 안테나에 대한 빔 조준 방향 좌표들 및 안테나 배향 매개변수들로부터 구성된 상수 값들 또는 함수들일 수 있다.
도 4는 레이더 안테나 시스템(10s)에 대한 바이어스 값들/함수들을 결정하는 프로세스(40s)의 흐름도이다. 바이어스 값들/함수들의 결정 프로세스(40s)는 블록 S1에서 개시되며, 블록 S1에서는 GT에 대한 RFT 및 PARC의 좌표들을 나타내는 기준 데이터/신호들(xRFT,GT, xPARC,GT)이 측량 장비(17)로부터 수신된다. 다음으로, 블록 S2에서는 개시 안테나 교정 위치가 정의되고, 블록 S3에서는 회전식 지지대(11)가 아직 그렇게 배향되어 있지 않으면 회전식 지지대(11)가 레이더 안테나(12)의 새로운 배향으로 회전된다. 일단 레이더 안테나가 그의 새로운 방향으로 배치되면, 블록 S4에서는 안테나 배향 측정 시스템의 센서들로부터의 배향 데이터가 수집되고, 단계 S5에서는 RFT로부터 레이더 안테나(12)에 의해 수신된 전자기 에코 안테나를 나타내는 데이터/신호들을 레이더 안테나(12)로부터 수신함으로써 안테나 좌표들의 측정 데이터가 수집된다.
블록 S6에서는 RFT의 기준 안테나 좌표들이 측정 오차들/편차들을 결정하도록 측량 장비로부터 블록 S1에서 수신된 데이터/신호들(xRFT,GT, xPARC,GT) 및 안테나 배향 측정 시스템으로부터 블록 S4에서 수신된 배향 센서 데이터에 기초하여 계산된다. 따라서 블록 S6은 특정 구현 예에 따라 요구될 수 있는 바와 같이 한 좌표계로부터 다른 한 좌표계로의 좌표 변환(들)을 포함할 수 있다. 다음으로, 블록 S7에서, RFT의 측정된 좌표들과 기준 좌표들 간의 차이가 결정된다. 블록 S8에 따라 바이어스 값들/함수들을 결정하기 위해 블록 S9에서보다 2개 이상(다시 말하면, n≥2)의 상이한 안테나 배향에 대한 측정된 데이터 및 기준 데이터가 필요한 경우, 회전식 지지대의 새로운 각도 위치가 결정되고, 제어는, 안테나를 새로운 위치로 이동시키고, 대응하는 배향 및 측정 데이터를 획득하며, 그리고 대응하는 측정 오차들/편차를 결정하기 위해 블록 S3 내지 S8로 다시 전달된다. 블록 S3 내지 S8의 루프는 요구된 개수의 서로 다른 안테나 배향에 대한 데이터/들이 획득될 때까지 여러 번 반복될 수 있다. 블록 S8에서 충분한 측정 및 기준 데이터가 수집되었다고 결정되면, 블록 S10은 측정 오차들/편차들을 최소화하거나 실질적으로 제거/제로화하기 위해 바이어스 값들/함수들을 정의하는 피팅 프로세스를 개시한다.
선택적으로, 제어 유닛(21)은 바이어스 값들/함수들의 정확한 결정을 위해 추가적 배향 및 측정 데이터/신호들이 필요한지를 결정하도록 구성되어 동작 가능한데, 예컨대 예를 들어 시스템의 수학식 9의 매트릭스가 양호하게 결정되는 경우(예컨대, Det[M]>0 또는 선택적으로 A가 사전에 결정된 임계값이고 Det[M]이 최후 반복으로부터 획득된 매트릭스(M)의 행렬식을 지정할 때 Det[M]>A 일 경우, 수집된 데이터는 바이어스 값들/함수들을 정확하게 결정하기에 충분함이 보장된다. 일부 가능한 실시 예들에서 3개(다시 말하면, n = 3)의 상이한 안테나 배향은 바이어스 값들/함수들의 정의의 정확한 결정에 충분하다.
도 5는 일부 가능한 실시 예들에 따라 레이더 안테나 시스템(10s)에 대한 바이어스 값들/함수들을 결정하기 위한 시스템(50)의 구성요소들을 개략적으로 예시하는 블록도이다. 시스템(50)에서 레이더 안테나 시스템(10s) 및 측량 시스템(17)은 대응하는 통신 인터페이스(I/F) 모듈들(I/F)(12i, 17i, 21i)을 통해 제어 유닛(21)에 데이터/신호들을 전달하도록 구성된다. I/F 유닛은 통신 와이어들을 통해, 예컨대 직렬(예컨대, 이더넷, SPI, UART, USB, I2C 등) 및/또는 병렬(예컨대, ISA, ATA, SCSI, PCI, 데이터 버스 등) 데이터 통신 스킴을 사용하여, 및/또는 무선으로, 예컨대 RF 데이터 통신을 사용하여 신호들/데이터를 전달하도록 구성될 수 있다.
측량 시스템(17)은 측량 시스템(17)에서부터 RFT 및 PARC에 이르기까지의 범위/거리를 결정하기 위한 거리 측정기 유닛(17r), 및 GT에 대한 RFT/PARC 극 좌표들의 적어도 하나의 각도(예컨대, 고도, 방위각)를 결정하기 위한 각도 측정기 유닛(17a)을 포함할 수 있다. 본원 명세서에서 기준 데이터(RD)로서 또한 언급되는, 거리 측정기 및 각도 측정기 유닛들(17r, 17a)에 의해 측정된 데이터/신호들은 통신 인터페이스(17i)를 통해 제어 유닛(21)으로 전송된다. 제어 유닛(21)은 통신 인터페이스(21i)를 통해 측량 시스템(17)에 데이터/명령어들, 예를 들어 레이더 안테나 시스템(12)의 원거리 필드에 있는 한 세트의 가능한 기준 타깃 요소들로부터 선택된 특정 기준 타깃 요소의 범위/각도 값들을 측정하기 위한 명령어들을 송신하고, 특정 측정 유닛들을 사용하며 그리고/또는 측량 시스템(17)을 새로운 위치로 이동시키도록 구성될 수 있다.
안테나 시스템(10s)은 레이더 안테나(12)에 의해 신호들을 송수신하기 위한 트랜시버 유닛(12x), 및 안테나 시스템(10s)을 작동시키고 내부에서 사용되는 데이터/신호들을 처리하도록 구성된 하나 이상의 처리 유닛들(14c) 및 메모리들(14m)을 포함한다. 따라서, 처리 유닛(14c)은 방위각 센서 장치(14z), 고도 센서 장치(14e), 롤 틸트 센서(14r), 피치 틸트 센서(14p)에 의해 측정된 각도들 - 본원 명세서에서 총괄적으로 방위 데이터(OD)로서도 언급됨 -, 및/또는 레이더 안테나(12)에 의해 수신된 전자기 에코 신호들 - 본원 명세서에서 안테나 측정 데이터(MD)로서도 언급됨 - 을 판독하고, 이러한 데이터를 메모리(14m)에 저장하며, 그리고/또는 그것을 통신 인터페이스(12i)를 통해 제어 유닛(21)에 송신하도록 구성될 수 있다. 처리 유닛(14c)은 레이더 안테나 시스템(10s)에 의해 측정된 매개변수들의 수정을 위해 제어 유닛(21)으로부터 본원 명세서에서 BD로서 언급되는 바이어스 값들/함수들을 수신하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(21)은 데이터/명령어들, 예를 들어, 회전식 지지대/안테나의 새로운 각도 위치를 설정하기 위한 명령어들, 새로운 OD 및 MD를 측정 및 전송하도록 하는 요청들, 특정 측정 유닛들의 사용 등을 안테나 시스템(10s) 에 전송하도록 구성될 수 있다.
제어 유닛(21)은, 적어도 안테나 시스템(10s) 및 측량 시스템(17)으로부터 각각 OD/MD 및 RD를 수신하고, 레이더 안테나 시스템(10s)의 교정을 위한 바이어스 값들/함수들을 결정하도록 상기 수신된 데이터를 처리하며, 그리고 I/F(21i)를 통해 상기 결정된 바이어스 값들/함수들을 안테나 시스템(10s)에 전달하도록 구성되어 동작 가능한 하나 이상의 처리 유닛들(21c) 및 메모리들(21m)을 포함한다. 따라서, 제어 유닛(21)은, 안테나 배향 측정 시스템(10s) 및/또는 측량 시스템(17)을 사용하여 결정된 좌표 데이터 항목들을 한 좌표계로부터 다른 한 좌표계로 변환하도록 구성되어 동작 가능한 변환 모듈(21v)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 변환 모듈(21v)은 RFT의 극(Az/El) 좌표들을 레이더 안테나 사인 공간(u/v) 좌표들로 변환하도록 구성되어 동작 가능하다. 제어 유닛(21)은 또한, OD 및 RD에 기초하여 RFT의 측정된 안테나 좌표들의 오차들/편차들을 그의 기준 좌표들로부터 결정하도록 구성되어 동작 가능한 오차 계산 모듈(21e), 및/또는 OD, RD 및 결정된 오차들/편차들에 기초하여 바이어스 값들/함수들을 결정하도록 구성되어 동작 가능한 곡선 피팅 모듈(21f)을 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 바이어스 값들(또는 함수들)은 안테나 배향 측정 시스템에 의해 측정된 배향 각도들의 정의된 범위들에 대해 결정된다. 예를 들어, 0°- 20°의 측정된 안테나 고도 각(Elam), 20°- 40° 등의 다른 바이어스 값(또는 함수)에 대해, 그리고 또한 레이더 안테나의 다른 측정된 배향 각도들, 및/또는 광측 방향들에 대해 특정 바이어스 값(또는 함수)이 결정될 수 있다. 물론, 특정한 구현 요구사항들에 따라 상이한 각도 범위들, 예컨대 0°- 10°, 10°- 20°, 20°- 30°, ...가 사용될 수 있다. 위에서 설명한 기법들을 사용하여 지지대 플랫폼, 및/또는 안테나 틸트 각도가 각각의 범위 내의 하나 이상의 각도들로 설정될 수 있으며, 대응하는 바이어스 값들(또는 함수들)이 레이더 안테나의 광측 방향, 및/또는 각각의 측정 매개변수에 대해 계산될 수 있다. 바이어스 값들 및/또는 함수들이 결정된 후에는 상기 결정된 바이어스 값들 및/또는 함수들이 차후의 사용하기 위해 시스템의 메모리에 저장될 수 있다.
도 7은 측정된 배향 매개변수들의 여러 상이한 범위에 대해 결정된 바이어스 값들/함수들에 기초하여 시스템의 작동 상태에서 레이더 타깃 좌표들을 결정하는 프로세스(70)의 흐름도이다. 블록 D1에서 레이더 안테나는 타깃 작동 레이더 측정을 위해 회전식 지지대(11) 및 레이더 안테나(12) 배향을 설정함으로써 요구된 각도 위치로 설정된다. 블록 D2에서 주어진 안테나의 배향과 빔의 광측 방향에 대한 바이어스 값들/함수들은 시스템의 메모리에서 인출된다. 블록 D3 및 D4에서 안테나 배향 측정 시스템의 배향 센서들로부터 수신된 신호들/데이터에 기초하여 안테나 배향 데이터가 생성되고, 타깃으로부터 수신된 전자기 에코 신호에 기초하여 타깃의 안테나 측정 데이터/좌표들이 생성된다.
블록 D5에서 측정된 매개변수가 속하는 범위에 따라 각각의 측정된 매개변수에 대해 대응하는 바이어스 값/함수가 메모리로부터 인출되고, 인출된 바이어스 값들/함수들은 그 후에 상기 수학식 4 및 5에 따라 타깃의 측정된 안테나 좌표들 및 측정된 배향 데이터를 수정하는 데 사용된다. 그리고 나서, 수정된 안테나 배향 데이터를 사용하여 타깃의 수정된 측정된 안테나 좌표들을 선택된 상이한 좌표계로 변환하는 것이 블록 D6에서 수행된다.
여기서 유념할 점은 프로세스 또는 방법이 도시되거나 설명되는 본 개시내용 전반에 걸쳐, 한 단계가 먼저 수행된 다른 한 단계에 의존한다는 것이 문맥상 명백하지 않는 한 상기 방법의 단계들이 임의의 순서로나 동시에 수행될 수 있다는 것이다. 여기서 또한 유념할 점은 본 개시내용에서 설명된 프로세스들/방법들이 구조화된 프로그래밍 언어 (예컨대, C 언어), C++와 같은 객체 지향 프로그래밍 언어, 또는 유닛들/시스템들과 아울러, 프로세서들, 프로세서 아키텍처들의 여러 다른 종류들의 조합들, 또는 다른 하드웨어 및 소프트웨어의 조합들 중 하나 상에서 실행하도록 저장, 컴파일 또는 인터프리트될 수 있는 다른 어느 고급 또는 저급 프로그래밍 언어(어셈블리 언어들, 하드웨어 기술 언어(hardware description language)들, 및 데이터베이스 프로그래밍 언어들 및 기술들을 포함함)를 사용하여 생성된 컴퓨터 실행가능 코드로서 실현될 수 있다는 것이다. 처리는 전용 독립형 시스템 내에 기능적으로 통합될 수 있는 여러 컴퓨터화된 장치에 걸쳐 분산될 수 있다. 이러한 모든 순열들 및 조합들은 본 개시내용의 범위 내에 속하는 것으로 의도된 것이다.
위에서 설명한 시스템(들)의 기능들은 하나 이상의 시스템들/유닛들에 설치될 수 있는 컴퓨터-기반 제어 시스템에 의해 실행되는 명령어들을 통해 제어될 수 있다. 위에서 설명한 실시 예들과 함께 사용하기에 적합한 제어 시스템은 예를 들어, 통신 버스에 연결된 하나 이상의 프로세서들, 하나 이상의 휘발성 메모리들(예컨대, 랜덤 액세스 메모리(random access memory)-RAM) 또는 비-휘발성 메모리(예컨대, 플래시 메모리)를 포함할 수 있다. 보조 메모리(예컨대, 하드 디스크 드라이브, 착탈식 저장 드라이브 및/또는 EPROM, PROM 또는 플래시 메모리와 같은 착탈식 메모리 칩)는 컴퓨터 시스템 내로 로드될 데이터, 컴퓨터 프로그램들 또는 기타 명령어들을 저장하는 데 사용될 수 있습니다.
예를 들어, 컴퓨터 프로그램들(예컨대, 컴퓨터 제어 로직)은 시스템의 하나 이상의 프로세서들에 의한 실행을 위해 보조 메모리로부터 주 메모리 내로 로드될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 컴퓨터 프로그램들은 통신 인터페이스를 통해 수신될 수 있다. 그러한 컴퓨터 프로그램들은 실행될 때 시스템이 본원 명세서에서 검토된 바와 같이 본 발명의 특정한 특징들을 수행할 수 있게 한다. 특히, 컴퓨터 프로그램들은 실행될 때 제어 프로세서가 본 발명의 특징들을 수행 및/또는 본 발명의 특징들의 수행을 야기할 수 있게 한다. 따라서, 그러한 컴퓨터 프로그램들은 컴퓨터 시스템의 제어기들을 구현할 수 있다. 본 발명이 소프트웨어를 사용하여 구현되는 실시 예에서, 소프트웨어는 컴퓨터 프로그램 제품에 저장될 수 있고 착탈식 저장 드라이브, 메모리 칩 또는 통신 인터페이스를 사용하여 컴퓨터 시스템 내로 로드될 수 있다. 제어 로직(소프트웨어)은 제어 프로세서에 의해 실행될 때 제어 프로세서가 본원 명세서에서 설명한 바와 같이 본 발명의 특정한 기능들을 수행하게 한다.
다른 한 실시 예에서, 본 발명의 특징들은 주로 예를 들어 ASIC(application specific integrated circuit)들 또는 FPGA(field-programmable gated array)들과 같은 하드웨어 구성요소들을 사용하여 하드웨어로 구현된다. 본원 명세서에서 설명한 기능들을 수행하도록 하는 하드웨어 상태 머신의 구현은 관련 기술(들)의 숙련자들에게 명백할 것이다. 또 다른 한 실시 예에서, 본 발명의 특징들은 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 사용하여 구현될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 그리고 관련 도면들에 도시한 바와 같이, 본원은 안테나 교정 설정 및 관련 방법을 제공한다. 지금까지 특정 실시 예들이 설명되었지만, 특히 전술한 교시들에 비추어 통상의 기술자에 의해 수정들이 이루어질 수 있으므로, 애플리케이션이 그에 국한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 발명은 청구항들의 범위를 벗어나지 않으면 서 위에서 설명한 기법들 모두로부터 하나 이상의 기법을 채용하여 매우 다양한 방식으로 수행될 수 있다.

Claims (26)

  1. 회전식 지지대 상에 장착된 레이더 안테나를 교정하는 방법에 있어서, 상기 레이더 안테나는 상기 회전식 지지대 상의 기준점에 대해 사전에 결정된 위치에 장착되며, 상기 레이더 안테나의 교정 방법은,
    기준 위치에 대한 타깃 요소의 위치, 및 상기 기준 위치에 대한 상기 회전식 지지대 상의 상기 기준점의 위치를 나타내는 기준 데이터를 수신하는 단계;
    상기 회전식 지지대의 적어도 하나의 각도 위치를 나타내는 배향 데이터, 및 상기 기준 타깃 요소로부터 상기 레이더 안테나에 의해 수신된 전자기 에코 신호들을 나타내는 안테나 측정 데이터를 수신하는 단계;
    상기 안테나 측정 데이터의 적어도 일부에 기초하여 상기 레이더 안테나에 대한 상기 타깃 요소의 측정된 위치를 결정하는 단계;
    상기 기준 데이터에 기초하여 그리고 상기 배향 데이터의 적어도 일부에 기초하여, 상기 레이더 안테나에 대한 상기 타깃 요소의 기준 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 타깃 요소의 기준 위치 및 상기 결정된 타깃 요소의 측정된 위치 간 편차에 기초하여 상기 안테나 측정 데이터 및 상기 배향 데이터의 적어도 하나에 연관된 적어도 하나의 바이어스 값 또는 함수를 결정하는 단계;
    를 포함하는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이더 안테나의 교정 방법은,
    상기 회전식 지지대를 2개 이상의 상이한 각도 위치로 회전시키는 단계;
    상기 회전식 지지대의 상기 상이한 각도 위치들 각각에 대해 2개 이상의 대응하는 배향 데이터 인스턴스를 결정하고, 상기 2개 이상의 각도 위치에서 상기 레이더 안테나에 의해 수신된 대응하는 전자기 에코 신호들에 기초하여 상기 타깃 요소의 상응하는 2개 이상의 측정된 위치 인스턴스를 결정하며, 그리고 상기 기준 데이터 및 상기 대응하는 2개 이상의 배향 데이터 인스턴스에 기초하여 타깃 요소의 상응하는 기준 위치 인스턴스들을 결정하는 단계; 및
    상기 회전식 지지대의 상기 2개 이상의 상이한 각도 위치들 각각에 대해 결정된 타깃 요소의 결정된 기준 위치 및 상기 측정된 위치 간 편차에 기초하여 상기 회전식 지지대의 2개 이상의 상이한 각도 위치 각각에 대한 적어도 하나의 바이어스 값 또는 함수를 결정하는 단계;
    를 포함하는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이더 안테나의 교정 방법은,
    상기 대응하는 타깃 요소의 결정된 측정 위치와 기준 위치 인스턴스들 간의 편차에 기초하여 곡선 피팅(curve fitting) 프로세스를 적용하고, 그로부터 적어도 하나의 바이어스 값 또는 함수를 획득하는 단계;
    를 포함하는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 곡선 피팅 프로세스는 최소 평균 제곱 오차 최소화(least mean squares error minimization) 프로세스를 포함하는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전식 지지대의 적어도 하나의 각도 위치는, 회전식 지지대의 측정된 방위각; 회전식 지지대의 측정된 롤 틸트(roll tilt) 각; 및 회전식 지지대의 측정된 피치 틸트(pitch tilt) 각; 중의 적어도 하나를 포함하는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타깃 요소의 기준 위치를 결정하는 것은 상기 회전식 지지대의 적어도 하나의 각도 위치를 나타내는 데이터를 처리하는 것을 포함하는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타깃 요소의 측정된 위치를 결정하는 것은 상기 타깃 요소로부터 수신된 전자기 에코 신호를 나타내는 데이터를 처리하는 것을 포함하는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타깃 요소의 기준 위치 및 측정된 위치는 레이더 안테나의 중심에 대해 결정되고, 상기 타깃 요소의 기준 위치를 결정하는 것은 상기 회전식 지지대의 기준점에 대한 상기 레이더 안테나의 중심 위치를 결정하는 것을 포함하는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이더 안테나는 위상 배열 안테나이며, 상기 타깃 요소의 기준 위치 및 측정된 위치는 상기 위상 배열 안테나의 위상 중심에 대해 결정되고, 상기 타깃 요소의 기준 위치를 결정하는 것은 상기 회전식 지지대의 기준점에 대한 레이더 안테나의 위상 중심의 위치를 결정하는 것을 포함하는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준점은 상기 회전식 지지대의 중심인, 레이더 안테나의 교정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배향 데이터는 상기 레이더 안테나의 측정된 고도 각을 포함하며, 상기 타깃 요소의 기준 위치를 결정하는 것은 상기 측정된 고도 각에 기초하여 상기 회전식 지지대의 기준점에 대한 상기 레이더 안테나의 중심 위치를 결정하는 것을 포함하는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이더 안테나의 교정 방법은,
    상기 기준 위치에 대한 상기 기준점 및 상기 타깃 요소의 극좌표들을 측정하도록 구성된 측량 시스템에 의해 기준 데이터를 생성하는 단계;
    를 포함하는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 바이어스 값은, 상기 회전식 지지대의 측정된 방위각의 바이어스; 상기 안테나의 측정된 고도 각의 바이어스; 상기 회전식 지지대의 측정된 롤 틸트 각의 바이어스, 및 상기 회전식 지지대의 측정된 피치 틸트 각의 바이어스; 중의 적어도 하나를 포함하는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 회전식 지지대의 측정된 피치 틸트 각은 상기 안테나의 측정된 고도 각의 바이어스로부터 획득되는, 레이더 안테나의 교정 방법.
  15. 회전식 지지대상의 기준점에 대해 사전에 결정된 위치에서 상기 회전식 지지대 상에 장착된 레이더 안테나를 포함하는 레이더 시스템의 교정 시스템에 있어서,
    상기 교정 시스템은,
    상기 회전식 지지대의 적어도 하나의 배향 각도를 측정하고 상기 회전식 지지대의 적어도 하나의 각도 위치를 나타내는 배향 데이터를 생성하도록 구성된 배향 측정 시스템;
    타깃 요소의 위치 및 상기 회전식 지지대상의 상기 기준점의 위치를 측정하고, 이를 나타내는 기준 데이터를 생성하도록 구성된 측량 장치; 및
    상기 기준 타깃 요소로부터 상기 레이더 안테나에 의해 수신된 전자기 에코 신호들을 나타내는 안테나 측정 데이터를 수신하고, 상기 안테나 측정 데이터의 적어도 일부에 기초하여 상기 레이더 안테나에 대한 상기 타깃 요소의 측정된 위치를 결정하며, 상기 기준 데이터에 기초하여 그리고 상기 배향 데이터의 적어도 일부에 기초하여 상기 레이더 안테나에 대한 상기 타깃 요소의 기준 위치를 결정하고, 상기 결정된 타깃 요소의 측정된 위치 및 기준 위치 간의 편차에 기초하여 안테나 측정 데이터 및 배향 데이터 중 적어도 하나에 연관된 적어도 하나의 바이어스 값 또는 바이어스 함수를 결정하도록 구성되어 동작 가능한, 하나 이상의 프로세서들 및 메모리들을 포함하는 제어 유닛;
    을 포함하는, 레이더 시스템의 교정 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 회전식 지지대를 2개 이상의 상이한 각도 위치로 회전시키기 위한 명령어들을 생성하고, 상기 회전식 지지대의 상기 상이한 각도 위치들 각각에 대한 2개 이상의 대응하는 배향 데이터 인스턴스를 상기 배향 측정 시스템으로부터 수신하며, 상기 2개 이상의 상이한 각도 위치에서 상기 레이더 안테나에 의해 수신된 대응하는 전자기 에코 신호들에 기초하여 상기 타깃 요소의 상응하는 2개 이상의 대응하는 측정된 위치 인스턴스를 결정하고, 상기 대응하는 2개 이상의 배향 데이터 인스턴스 및 기준 데이터에 기초하여 상기 타깃 요소의 상응하는 기준 위치 인스턴스들을 결정하며, 그리고 상기 2개 이상의 상이한 각도 위치 각각에서 결정된 대응하는 타깃 요소의 기준 위치 및 타깃 요소의 측정된 위치 간의 편차에 기초하여 상기 회전식 지지대의 상기 2개 이상의 상이한 각도 위치 각각에 대한 적어도 하나의 바이어스 값 또는 함수를 결정하도록 구성되어 동작 가능한, 레이더 시스템의 교정 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 결정된 대응하는 타깃 요소의 측정된 위치 및 기준 위치 인스턴스들 간의 편차에 기초하여 곡선 피팅 프로세스를 적용하고, 그리고 이로부터 적어도 하나의 바이어스 값 또는 함수를 획득하도록 구성되어 동작 가능한, 레이더 시스템의 교정 시스템.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배향 측정 시스템에 의해 측정된 회전식 지지대의 적어도 하나의 각도 위치는, 상기 회전식 지지대의 측정된 방위각; 상기 회전식 지지대의 측정된 롤 틸트 각; 및 상기 회전식 지지대의 측정된 피치 틸트 각; 중의 적어도 하나를 포함하는, 레이더 시스템의 교정 시스템.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 레이더 안테나의 중심에 대한 타깃 요소의 기준 위치 및 측정된 위치를 결정하고, 그리고 상기 회전식 지지대의 기준점에 대한 상기 레이더 안테나의 중심 위치에 기초하여 상기 타깃 요소의 기준 위치를 결정하도록 구성되어 동작 가능한, 레이더 시스템의 교정 시스템.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이더 안테나는 위상 배열 안테나이며, 상기 제어 유닛은 상기 위상 배열 안테나의 위상 중심에 대한 상기 타깃 요소의 기준 위치 및 측정된 위치를 결정하고, 그리고 상기 회전식 지지대의 기준점에 대한 상기 레이더 안테나의 위상 중심의 위치에 기초하여 상기 타깃 요소의 기준 위치를 결정하도록 구성되어 동작 가능한, 레이더 시스템의 교정 시스템.
  21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준점은 상기 회전식 지지대의 중심이며, 상기 제어 유닛은 상기 회전식 지지대의 기준점에 대한 상기 레이더 안테나의 중심 위치에 기초하여 상기 타깃 요소의 기준 위치를 결정하도록 구성되어 동작 가능한, 레이더 시스템의 교정 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 배향 데이터는 상기 레이더 안테나의 측정된 고도 각을 포함하며, 상기 제어 유닛은 상기 측정된 고도 각에 기초하여 상기 회전식 지지대의 기준점에 대한 상기 레이더 안테나의 중심 위치를 결정하도록 구성되어 동작 가능한, 레이더 시스템의 교정 시스템.
  23. 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측량 장치는 상기 측량 장치와 상기 타깃 요소 간의 거리를 측정할 수 있는 거리 측정기, 및 상기 측량 장치에 대한 상기 타깃 요소의 각도 위치를 측정할 수 있는 각도 측정기를 포함하는, 레이더 시스템의 교정 시스템.
  24. 제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측량 장치는 자이로 경위의를 포함하는, 레이더 시스템의 교정 시스템.
  25. 제15항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타깃 요소는 상기 타깃 요소로부터의 전자기 신호들의 수신시 시간 지연을 유발하도록 구성된 트랜스폰더에 연결된 적어도 하나의 안테나 요소를 포함하는, 레이더 시스템의 교정 시스템.
  26. 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 회전식 지지대의 측정된 방위각; 상기 안테나의 측정된 고도 각; 상기 회전식 지지대의 측정된 롤 틸트 각; 및 상기 회전식 지지대의 측정된 피치 틸트 각; 중의 적어도 하나에 대한 바이어스 값 또는 함수를 결정하도록 구성되어 동작 가능한, 레이더 시스템의 교정 시스템.
KR1020217018474A 2018-11-19 2019-11-18 레이더 회전식 안테나 시스템을 교정하는 방법 및 시스템 KR20210093960A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IL263136 2018-11-19
IL263136A IL263136B (en) 2018-11-19 2018-11-19 A system for a method to calibrate a rotating radar antenna
PCT/IL2019/051259 WO2020105041A1 (en) 2018-11-19 2019-11-18 System and method of calibrating a radar rotatable antenna system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210093960A true KR20210093960A (ko) 2021-07-28

Family

ID=65910795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217018474A KR20210093960A (ko) 2018-11-19 2019-11-18 레이더 회전식 안테나 시스템을 교정하는 방법 및 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11906653B2 (ko)
EP (1) EP3884292A4 (ko)
KR (1) KR20210093960A (ko)
IL (1) IL263136B (ko)
SG (1) SG11202104277UA (ko)
WO (1) WO2020105041A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102657422B1 (ko) * 2019-09-03 2024-04-16 삼성전자 주식회사 댁내 중계 장치 및 그와 연결되는 전자 장치
CN112505630B (zh) * 2020-11-18 2024-05-14 安洁无线科技（苏州）有限公司 毫米波雷达的分析补偿方法
CN113746571B (zh) * 2021-08-25 2022-05-10 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种载机天线阵的校准以及测向检验方法
CN115542277B (zh) * 2022-11-30 2023-04-28 南京慧尔视智能科技有限公司 一种雷达法线标定方法、装置、系统、设备和存储介质
CN117146802B (zh) * 2023-10-31 2024-03-26 北京融为科技有限公司 基座姿态测量方法、装置及卫星通讯终端

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7162200B2 (en) * 2003-04-15 2007-01-09 Chung Shan Institute Of Science And Technology Antenna calibration system and method
CN101101332A (zh) 2007-06-05 2008-01-09 长春理工大学 Ccd激光经纬仪动态雷达标校方法
CN102854497B (zh) 2011-11-03 2013-06-05 中国人民解放军海军航空仪器计量站 雷达外场天线零位校准方法
CN105607650B (zh) * 2015-12-24 2019-09-20 中国人民解放军63726部队 一种指向性天线的角度标校装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220365174A1 (en) 2022-11-17
EP3884292A1 (en) 2021-09-29
IL263136A (en) 2020-05-31
EP3884292A4 (en) 2022-08-24
SG11202104277UA (en) 2021-06-29
WO2020105041A1 (en) 2020-05-28
IL263136B (en) 2021-08-31
US11906653B2 (en) 2024-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210093960A (ko) 레이더 회전식 안테나 시스템을 교정하는 방법 및 시스템
CN106093892B (zh) 基于标校卫星同时开展雷达rcs标定与外测标定系统
CN104048620B (zh) 一种射电望远镜天线面形绝对定标装置和方法
US20090289850A1 (en) Gimbal System Angle Compensation
US20100109935A1 (en) Method for Processing Signals of an Airborne Radar with Correction of the Error in the Radar Beam Pointing Angle and Corresponding Device
US7558688B2 (en) Angle calibration of long baseline antennas
CN111025032B (zh) 一种基于升空平台的天线波束测量系统及方法
CN110345970B (zh) 一种光学导航敏感器标定方法及其设备
JP2021184280A (ja) 航空機着陸システム及び方法
CN208833907U (zh) 激光雷达设备误差检测设备
CN107703526A (zh) 基线测向方法、装置和系统
CN109633575A (zh) 一种星载微波光学复合雷达的三轴标定系统及方法
CN107727118B (zh) 大型飞行器中的gnc分系统设备姿态测量系统标定方法
RU2465611C1 (ru) Способ измерения пеленгационных ошибок систем антенна-обтекатель самолета с установленной на нем бортовой радиолокационной станцией
RU2697883C1 (ru) Способ измерения пеленгационных ошибок системы антенна-обтекатель радиолокационной станции
CN109212495B (zh) 一种基于陀螺仪的雷达自动校靶方法及系统
CN104535078A (zh) 一种基于标志点的光电设备对飞行目标的测量方法
CN117080743A (zh) 机扫相扫天线指向角度标定方法及系统
CN108489396B (zh) 一种二维转顶精度检测方法
US8952845B1 (en) Dynamic relative internal alignment calibration
CN113447908B (zh) 一种固定式雷达探测目标的gps北斗坐标获取方法以及装置
CN114994622A (zh) 一种基于pos的机载雷达系统静态校靶方法
Culotta-López et al. Environmental reflections diagnostics through radius flights using uass
RU2730096C1 (ru) Способ измерения пеленгационных ошибок системы ФАР-обтекатель радиолокационной станции
CN116817872B (zh) 一种无人值守全自动高精度归心测量方法