基于天线近场测试的多普勒雷达速度解算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112881990A(43)申请公布日2021.06.01(21)申请号202110054352.5(22)申请日2021.01.15(71)申请人陕西长岭电子科技有限责任公司地址721006陕西省宝鸡市渭滨区清姜路75号(72)发明人解宝同李楠陈晓东郑翕文利晓芸熊启迪何文孙明强刘宝平陈维蛇唐洪广(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人王品华(51)Int.Cl.G01S7/40(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称基于天线近场测试的多普勒雷达速度解算方法(57)摘要本发明公开了一种基于天线近场测试的多普勒雷达速度解算方法，主要解决雷达天线远场测试方法测试精度低、一致性差和雷达天线波束不对称性对雷达测速精度影响的问题。其实现方案是：1)设计天线测试工装，搭建多普勒雷达近场测试系统；2)利用多普勒雷达近场测试系统对雷达天线进行测试，得到天线4个波束的指向角数据；3)利用天线波束指向角数据解算天线方向余弦参数和波束补偿矩阵；4)根据天线方向余弦参数、波束补偿矩阵和测量的多普勒频移解算出雷达三轴向速度。本发明提升了天线的测试精度和稳定度，保证了天线测试的一致性，消除了天线波束指向角不对称性引起的测速误差，提升雷达的测速精度，可用于对雷达天线的测试。CN112881990ACN112881990A权利要求书1/2页1.一种基于天线近场测试的多普勒雷达速度解算方法，其特征在于，包括如下：(1)搭建多普勒雷达天线测试系统，获取天线波束指向角数据：(1a)设计天线测试工装结构件，并通过其将雷达天线基座装入天线近场测试系统，构成多普勒雷达天线测试系统；(1b)通过多普勒雷达天线测试系统对雷达天线基座进行测试，获取天线4个波束的前向角αi和侧向角λi，其中i＝1,2,3,4；(2)利用天线波束指向角数据计算雷达速度：(2a)根据天线的前向角αi和侧向角λi，计算雷达天线波束指向角的垂向角数据θi，并根据αi、λi和θi数据计算波束的雷达波束的前向余弦参数li、侧向余弦参数mi和垂向余弦参数ni：θi＝asin(sinλi/sin(90‑αi))*180/π，li＝sinαi*2/γ，mi＝sinλi*2*/γ，ni＝cosαi*cosθi*2/γ，其中γ为雷达载波波长；(2b)由雷达4个波束的方向余弦参数li、mi、ni，组成方向余弦矩阵P:(2c)根据方向余弦矩阵，计算波束补偿矩阵D；(2c1)由方向余弦矩阵P得到分布矩阵A：(2c2)由方向余弦矩阵P计算得到统计矩阵B：(2c3)根据统计矩阵B和分布矩阵A计算参数矩阵C：C＝B*A；(2c4)对参数矩阵C求逆，得到波束补偿矩阵D：D＝C‑1；(2d)根据三个不同方向的余弦参数li、mi、ni、波束补偿矩阵D和雷达测量的4个波束的多普勒频移f1、f2、f3和f4，解算雷达的三轴向速度Vx、Vy和Vz：2CN112881990A权利要求书2/2页(2d1)由多普勒频移f1、f2、f3和f4和三个不同方向的余弦参数li、mi、ni，解算雷达三轴向的初始速度Vx1、Vy1、Vz1：Vx1＝(f1+f2+f3+f4)/(l1+l2+l3+l4)；Vy1＝(f1‑f2+f3‑f4)/(m1+m2+m3+m4)；Vz1＝(f4‑f2+f3‑f1)/(n1+n2+n3+n4)；(2d2)由三轴向的初始速度Vx1、Vy1、Vz1和波束补偿矩阵D,计算雷达三轴向的最终速度Vx、Vy和Vz：2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(1a)中设计天线测试工装结构件，实现如下：(1a1)选取平整度为0.03mm的铝板，按照雷达天线基座安装尺寸开槽，并按照天线基座的安装要求设计测试工装的安装孔，用于将天线基座安装到天线测试系统测试支架上；(1a2)根据统一航向方向能力的需求，在天线测试工装沿航向方向两端设计的两个定位销钉孔N，雷达天线基座安装到天线测试工装时，通过对准天线基座销钉孔和天线测试工装销钉孔，保证雷达天线基座航向方向与定位销钉孔连线NN的一致；(1a3)根据测试坐标系标校的需求，在天线测试工装的定位销钉孔两端设计两个水平定位基准孔M，使水平定位基准孔中心连线MM与定位销钉孔中心连线NN在一条直线上；在天线测试工装雷达安装槽两端设计两个垂直定位基准孔m,使垂直定位基准孔中心连线mm与定位销钉孔连线NN相交于NN连线中点；(1a4)利用全自动全站仪顺序确定扫描探头扫描区域空间坐标，并通过扫描定水平定位基准孔中心连线MM和垂直定位基准孔中心连线mm,最终标校并确定测试工装的测试平面，通过电子经纬仪标校天线测试工装，将天线平面与扫描平面校准至同一平面保证多普勒雷达天线测试的精度。3.根据权利要求