一种雷达测量目标角度的实验方法
阅读说明：本技术 一种雷达测量目标角度的实验方法 (Experimental method for measuring target angle by radar ) 是由 颜卫忠 陈栋志 孔凡伟 钱婧怡 白旭东 于 2020-12-10 设计创作，主要内容包括：本发明实施例提供了一种雷达测量目标角度的实验方法,其特征在于,包括步骤：步骤1:架设雷达,选取经过雷达的第一条线,即中轴线,然后根据选取的夹角,在中轴线的两侧根据夹角选取两条标记线,所述标记线用于标记目标移动的轨迹；步骤2：雷达天线指向校准；步骤3：将目标放置在标记线上,利用雷达测量目标的角度；步骤4：对每一个角度标记线上测量的角度数据进行处理,即得到目标角度。测量的目标角度先平均,再减去天线主轴指向角度,记为最终目标角度。(The embodiment of the invention provides an experimental method for measuring a target angle by a radar, which is characterized by comprising the following steps: step 1, erecting a radar, selecting a first line passing through the radar, namely a central axis, and then selecting two marking lines on two sides of the central axis according to the included angle according to the selected included angle, wherein the marking lines are used for marking the moving track of a target; step 2: calibrating the orientation of the radar antenna; and step 3: placing the target on a marking line, and measuring the angle of the target by using a radar; and 4, step 4: and processing the angle data measured on each angle marking line to obtain the target angle. The measured target angles are averaged, and then the pointing angle of the main shaft of the antenna is subtracted, and the result is recorded as a final target angle.)
技术领域
本发明属于雷达目标测量领域，涉及一种雷达测量目标角度的实验方法。
背景技术
雷达发射机产生的信号经发射天线向外辐射，信号遇到目标后被反射或散射，雷达的接收天线将所接收的反射信号(回波信号)送入雷达接收机完成变频、滤波、放大等处理，形成中频信号。中频信号在信号处理机完成采样及数字信号处理，完成目标参数的测量。雷达能够测量目标的距离和速度，如果具有多个接收天线或者天线波束可控，则还能够测量目标的角度。针对不同的应用场景有不同体制的雷达，常见的雷达有线性调频连续波雷达、多普勒雷达、脉冲雷达等。
对于静止目标，只需确保雷达天线主轴与目标测量坐标系重合，则目标角度测量较为简单，根据雷达角度测量值与实际角度值的差异，即可确定测角误差。对于连续运动目标的测角误差的验证，角度的实时变化给测量带来了困难，且测角精度有限也会造成测量结果误差较大，让目标沿固定角度运动可减少实验复杂程度。此外，不管哪种运动状态的目标，测量前均需要对天线指向进行校准。但是目前文献中对于雷达测角方法的介绍很少，因此有必要确定不同运动状态目标的雷达测角误差的方法。
发明内容
针对当前雷达测量目标角度过程繁琐、误差大、可靠性低的问题，提出了一种雷达测量目标角度的实验方法。
一种雷达测量目标角度的实验方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1:架设雷达，选取经过雷达的第一条线，即中轴线，然后根据选取的夹角，在中轴线的两侧根据夹角选取两条标记线，所述标记线用于标记目标移动的轨迹；
步骤2：雷达天线指向校准；
步骤3：将目标放置在标记线上，利用雷达测量目标的角度；
步骤4：对每一个角度标记线上测量的角度数据进行处理，即得到目标角度。测量的目标角度先平均，再减去天线主轴指向角度，记为最终目标角度。
优选地，所述步骤2中，中轴线上放置定标体，不断调整天线指向并测量定标体的角度，使定标体的角度小于阈值δ，定标体的角度记为θT。
优选地，所述步骤2中，首次角度测量系统的中轴线上的目标角度θ0，若目标角度小于阈值δ，即|θ0|<δ，则无需校正。否则，当θ0>0，则雷达天线需顺时针转，反之，雷达天线逆时针转。天线固定后，再次测量目标角度θ1。如此反复调整天线指向，直至|θi|<δ，则校准完成，且天线主轴方向记为θT＝θi。
优选地，所述步骤3中，为了测量连续运动目标，让目标沿标记线运动，并记录测角数据。
优选地，所述步骤2中，角度误差阈值δ需根据测角精度来设置。
优选地，所述步骤2中，当测试环境或测试条件改变时需对雷达天线指向重新校准。
优选地，所述步骤4中，测量的目标角度先平均，再减去天线主轴指向角度θT，记为最终目标角度。
本发明提出了一种雷达测量目标角度的实验方法，结合对雷达回波信号的处理技术，能够较好地保证目标角度测量的准确性。
本发明的有益效果包括：
(1)可以作为雷达角度测量标定系统
在角度测量系统的中轴线上放置定标体，不断调整天线指向并测量定标体的角度，使定标体的角度小于阈值δ，这样就保证的系统的测角误差小于δ。此外，通过对每一个标记线上测量的角度数据进行处理，可使角度测量误差进一步减小。
(2)适用于其它目标参数的测量
除角度测量外，该实验方法还适用于目标距离、速度以及多目标多参数测量。
以上内容对本发明专利的实施例进行了详细地描述。需要着重强调的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，相关专业的技术人员可以在权利要求的范围内做出各种修改和拓展，但这并不影响本发明的实质内容。
附图说明
图1为本发明中雷达测量目标角度的实验系统示意图。
图2为本发明中静止目标角度测量误差示意图。
图3为本发明中运动目标角度测量的示意图。
图4为本发明中运动目标角度测量的雷达图。
具体实施方式
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。
本发明主要针对不同运动状态的目标，提出雷达测量目标角度的实验方法，具体如下：
步骤1、架设雷达，选取经过雷达的第一条线，即中轴线。根据选取的中轴线，在地面画出不同角度的标记线，便于后面目标摆放或运动。
步骤2、雷达天线指向校准。在角度测量系统的中轴线上放置定标体，不断调整天线指向并测量定标体的角度，使定标体的角度小于阈值δ，定标体的角度记为θT。
根据本发明的一个实施例，所述步骤2中，雷达天线指向校准步骤为：首次测量系统中轴线上的目标角度θ0，若目标角度小于阈值δ，即|θ0|<δ，则无需校正。否则，当θ0>0，则雷达天线需顺时针转，反之，雷达天线逆时针转。天线固定后，再次测量目标角度θ1。如此反复调整天线指向，直至|θi|<δ，则校准完成，且天线主轴方向记为θT＝θi。
其中，所述步骤2中，角度误差阈值δ需根据测角精度来设置。
其中，所述步骤2中，当测试环境或测试条件改变时需对雷达天线指向重新校准。
步骤3、将目标放置在雷达波束范围内的任意角度的标记线上，利用雷达测量目标的角度。其中，所述步骤3中，为了测量连续运动目标，让目标所在平台沿固定角度标记线运动，并记录测角数据。
步骤4、对每一个角度标记线上测量的角度数据进行处理，即得到目标角度。根据本发明的一个实施例，所述步骤4中，测量的目标角度先平均，再减去天线主轴指向角度θT，记为最终目标角度。
本发明提出的一种雷达测量目标角度的实验方法，通过这种方法能够较好地保证目标角度测量的准确性。下面以具体的实施例对本申请的方案做说明。
结合图1-图4，本发明的具体实现方案如下：
步骤1、在空间中选取经过雷达的第一条线，即中轴线，然后根据关系式tanθ＝L/H，在地面画出不同角度的标记线，便于后面目标摆放或运动，见图1。
步骤2、雷达天线指向校准。在中轴线上放置定标体，不断调整天线指向并测量定标体的角度，使定标体的角度小于阈值δ，定标体的角度记为θT。雷达天线指向校准步骤为：首次角度测量系统的中轴线上的目标角度θ0，若目标角度小于阈值δ，即|θ0|<δ，则无需校正。否则，当θ0>0，则雷达天线需顺时针转，反之，雷达天线逆时针转。天线固定后，再次测量目标角度θ1。如此反复调整天线指向，直至|θi|<δ，则校准完成，且天线主轴方向记为θT＝θi。角度误差阈值δ需根据测角精度来设置。
步骤3、将目标放置在雷达波束范围内的任意角度的标记线上，利用雷达测量目标的角度。为了测量连续运动目标，让目标所在平台沿固定角度标记线运动，并记录测角数据。
步骤4、对每一个角度标记线上测量的角度数据进行处理，即得到目标角度。测量的目标角度先平均，再减去天线主轴指向角度θT，记为最终目标角度。
下面以两个实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。实施例均以本发明技术方案为前提下进行实施，实施例给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的两个实施例。
实施例1：静止目标。
结合附图1至图2来具体说明本实施方式：
步骤1、搭建雷达测量目标角度的实验系统。首先架设雷达，确定测量系统的中轴线，取H＝5米，根据关系式L＝H·tanθ确定不同角度(±9°、±7°、±5°、±3°)的偏移量L，连接雷达在地面投影及偏移点，画出标记线，见图1。
步骤2、雷达天线指向校准。在角度测量系统的中轴线上放置定标体，不断调整天线指向并测量定标体的角度，使定标体的角度小于阈值δ(δ＝1°)，定标体的角度记为θT。
步骤3、将目标放置在雷达波束范围内的多个角度(±9°、±7°、±5°、±3°)的标记线上，利用雷达测量目标的角度。
步骤4、对每一个角度测量的一组角度数据先减去天线主轴指向角度θT，然后进行平均，再与实际角度相减得到测角误差。测量结果如图2所示。
实施例2：运动目标。
结合附图1、图3和图4来具体说明本实施方式：
步骤1、架设雷达，确定主轴，在主轴附近选择第一条线，即中轴线，并在地面画出不同角度(分别-6°、±3°)的标记线。
步骤2、雷达天线指向校准。若测试环境或测试条件未改变，则无需对雷达天线指向重新校准。设置阈值δ＝1°。
步骤3、将目标放置在雷达波束范围内的某个角度(-6°、-3°、+3°)的标记线上，并将运动平台沿标记线往复运动，利用雷达测量目标的角度。测试示意图如3所示。
步骤4、对每一个角度测量的一组角度数据先减去天线主轴指向角度θT，然后进行平均，再与实际角度相减得到测角误差。测量结果如图4所示。
我们将不同角度的测试结果进行了统计，测角结果如4所示。经统计，-6°、-3°、3°三个角度的平均测角误差分别为0.494°、0.565°以及0.516°，均小于1度。需要说明的是，该实施例中雷达天线3dB波束宽度为30°。
本发明的有益效果包括：
1)可以作为雷达角度测量标定系统
在角度测量系统的中轴线上放置定标体，不断调整天线指向并测量定标体的角度，使定标体的角度小于阈值δ，这样就保证的系统的测角误差小于δ。此外，通过对每一个标记线上测量的角度数据进行处理，可使角度测量误差进一步减小。
2)适用于其它目标参数的测量
除角度测量外，该实验方法还适用于目标距离、速度以及多目标多参数测量。
以上内容对本发明专利的实施例进行了详细地描述。需要着重强调的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，相关专业的技术人员可以在权利要求的范围内做出各种修改和拓展，但这并不影响本发明的实质内容。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种动目标检测滤波器组的优化设计方法