单脉冲雷达定向灵敏度标定方法及装置与流程

本发明涉及雷达标校领域，尤其涉及单脉冲雷达定向灵敏度标定方法及装置。

背景技术：

单脉冲雷达的定向灵敏度分为方位定向灵敏度和俯仰定向灵敏度，这两个定向灵敏度需要分别确定。

现有的标定单脉冲雷达定向灵敏度的方法是：以方位定向灵敏度为例，单脉冲雷达跟踪一个已知位置的固定标校源目标，标校源的方位为centera，俯仰为centere，保持天线的俯仰指向centere，将天线的方位从centera的-θa方向转动到θa方向，其中，θa是单脉冲雷达方位半波束宽度，在[centera-θa，centera+θa]的范围内平均设置n个采样点，当单脉冲雷达天线的方位到达预定采样点时，记录目标真实方位角误差和单脉冲雷达测得的方位角误差。记录n个采样点数据后，以目标真实方位角误差序列为x轴，单脉冲雷达测得的方位角误差序列为y轴，可以得到单脉冲雷达方位定向灵敏度曲线，对方位定向灵敏度曲线进行拟合，得到的直线的斜率即是该单脉冲雷达的方位定向灵敏度。

同样地，保持天线的方位指向centera，转动单脉冲雷达的俯仰，重复上述过程，即可得到单脉冲雷达的俯仰定向灵敏度。

然而现有标定方法具有很大的问题。由于控制单脉冲雷达天线转动的伺服系统是反馈控制系统，当天线按照预定速度从起始位置依次转过n个采样点，转动到终点位置时，其实际运动速度的特点是启动慢，逐渐加快，会大于预定速度，再慢慢趋于预定速度，最后速度再逐渐减慢直到停在终点位置，可见，雷达系统的采样精度除了受到角编码器精度的限制，还受到伺服系统速度暂态响应指标和速度精度的影响，导致现有的标定方法在标定过程得到的天线角度通常不能保证是与预定采样点最接近的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种单脉冲雷达定向灵敏度标定方法及一种单脉冲雷达定向灵敏度标定装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种单脉冲雷达定向灵敏度标定方法，包括：

通过单脉冲雷达对标校源进行探测，使所述单脉冲雷达的天线依次转过预设的n个采样点，在第i个采样点采集所述天线的m个天线角度，n≥3，m≥3，i＝1，2，…，n；

分别计算每个天线角度与所述第i个采样点的角度的差值，将所述差值的绝对值最小的天线角度作为所述第i个采样点采集到的天线角度si；

根据所述天线角度si，计算所述天线在所述第i个采样点处的实际角度误差sei，并计算在采集所述天线角度si时，所述单脉冲雷达在所述第i个采样点处探测得到的探测角度误差rei；

根据全部采样点处的所述实际角度误差sei和所述探测角度误差rei得到所述单脉冲雷达的定向灵敏度。

本发明的有益效果是：本发明提供的单脉冲雷达定向灵敏度标定方法，通过在每个采样点进行多次采样，然后根据每个天线角度与采样点的角度的差值确定合适的天线角度，能够保证得到的天线角度是与预定采样点角度最接近的天线角度，具有采样精度更高的优点，并且对考察雷达定向灵敏度的对称性和真实角误差接近0时的实测角误差帮助最大，如果伺服系统速度指标出现不符合要求，导致采样精度不够时，也能确保标定任务顺利完成。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

一种单脉冲雷达定向灵敏度标定装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序，实现如上述技术方案所述的单脉冲雷达定向灵敏度标定方法。

本发明的有益效果是：本发明提供的单脉冲雷达定向灵敏度标定装置，通过处理器在每个采样点进行多次采样，然后根据每个天线角度与采样点的角度的差值确定合适的天线角度，能够保证得到的天线角度是与预定采样点角度最接近的天线角度，具有采样精度更高的优点，并且对考察雷达定向灵敏度的对称性和真实角误差接近0时的实测角误差帮助最大，如果伺服系统速度指标出现不符合要求，导致采样精度不够时，也能确保标定任务顺利完成。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明单脉冲雷达定向灵敏度标定方法的实施例提供的流程示意图；

图2为本发明单脉冲雷达定向灵敏度标定装置的实施例提供的结构框架图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

单脉冲雷达的定向灵敏度分为方位定向灵敏度和俯仰定向灵敏度，这两个定向灵敏度需要分别标定。对于本发明而言，天线角度包括方位角和俯仰角，当需要标定方位定向灵敏度时，可以将天线的俯仰指向标校源的俯仰，保持俯仰不变，然后转动天线的方位，通过本发明提供的方法进行采样，得到方位定向灵敏度。

同理，当需要标定俯仰定向灵敏度时，可以将天线的方位指向标校源的方位，保持方位不变，然后转动天线的俯仰，通过本发明提供的方法进行采样，得到俯仰定向灵敏度。

因此，本申请中的天线角度、实际角度误差、探测角度误差等，指的是方位角、实际方位角误差、探测方位角误差，或者是俯仰角、实际俯仰角误差、探测俯仰角误差，当标定方位定向灵敏度时，保持单脉冲雷达天线的俯仰指向标校源的俯仰，保持俯仰不变，转动天线的方位即可；当标定俯仰定向灵敏度时，保持单脉冲雷达天线的方位指向标校源的方位，保持方位不变，转动天线的俯仰即可，后续不再一一解释说明。

如图1所示，为本发明单脉冲雷达定向灵敏度标定方法的实施例提供的流程示意图，该方法包括：

s1，通过单脉冲雷达对标校源进行探测，使单脉冲雷达的天线依次转过预设的n个采样点，在第i个采样点采集天线的m个天线角度，n≥3，m≥3，i＝1，2，…，n。

需要说明的是，标校源为固定标校源，其方位角和俯仰角均已知。采样点的数量n可以根据实际需求设置，优选地，采样点的数量n为奇数。在每个采样点处进行m次采样，每次采样得到一个天线角度。应理解，为了保证采样精度，m个采样点应覆盖了天线转过该采样点之前和天线转过该采样点之后的采样数据，可以通过读取伺服系统角编码器得到天线角度。

应理解，任意相邻采样点之间的角度步长、天线的运动速度的控制量等都可以根据实际需求预先设置。

应理解，当第i个采样点的第m次采样时，天线转过采样点，那么第i个采样点采样结束，一共进行m次采样。

s2，分别计算每个天线角度与第i个采样点的角度的差值，将差值的绝对值最小的天线角度作为第i个采样点采集到的天线角度si。

需要说明的是，天线角度是在每个采样点采样得到的，那么可以只将天线角度与对应的采样点的角度进行作差，得到差值。

例如，假设共有3个采样点，分别为f1、f2、f3，在每个采样点采集3次天线角度，那么在采样点f1，采集到的3个天线角度分别为s11、s12、s13；在采样点f2，采集到的3个天线角度分别为s21、s22、s23；在采样点f3，采集到的3个天线角度分别为s31、s32、s33。

那么对于采样点f1而言，可以分别用s11、s12、s13与f1作差，得到3个差值，假设经比较，s12与f1的差值的绝对值最小，即天线角度s12与实际的采样点角度f1最接近，那么可以将s12作为在采样点f1采集到的天线角度s1。其他采样点的天线角度确定方法同上，不再赘述。

s3，根据天线角度si，计算天线在第i个采样点处的实际角度误差sei，并计算在采集天线角度si时，单脉冲雷达在第i个采样点处探测得到的探测角度误差rei。

需要说明的是，实际角度误差sei可以通过天线角度si与标校源的实际角度作差得到，探测角度误差rei是单脉冲雷达探测得到。

应理解，在采集天线角度si时，采集时刻为tij，在tij时刻，单脉冲雷达探测到的角度误差就是探测角度误差rei。

例如，假设i＝3，即在第三个采样点处，采集的第2个天线角度s32为与采样点的角度最接近的天线角度，采集天线角度s32的采集时刻为t32，那么，单脉冲雷达在第三个采样点处探测到的探测角度误差re3就是单脉冲雷达在t32时刻探测到的探测角度误差。

s4，根据全部采样点处的实际角度误差sei和探测角度误差rei得到单脉冲雷达的定向灵敏度。

例如，可以将全部采样点处的实际角度误差sei和探测角度误差rei拟合成直线，确定拟合直线的斜率，即为定向灵敏度。

本实施例提供的单脉冲雷达定向灵敏度标定方法，通过在每个采样点进行多次采样，然后根据每个天线角度与采样点的角度的差值确定合适的天线角度，能够保证得到的天线角度是与预定采样点角度最接近的天线角度，具有采样精度更高的优点，并且对考察雷达定向灵敏度的对称性和真实角误差接近0时的实测角误差帮助最大，如果伺服系统速度指标出现不符合要求，导致采样精度不够时，也能确保标定任务顺利完成。

可选地，在一些实施例中，可以根据以下公式计算差值：

ξij＝minspan(fi-sij)

其中，fi为第i个采样点的角度，sij为在第i个采样点第j次采集的天线角度，j＝1，2，…，m，ξij为差值，minspan表示将角度值换算到(-180，180)度范围，或换算到(-π，π)范围。

可选地，在一些实施例中，将差值的绝对值最小的天线角度作为第i个采样点采集到的天线角度si，可以包括：

当ξij≤0，ξij-1＞0，且-ξij＜ξij-1时，则确定第j次采集的天线角度sij与第i个采样点的角度的差值的绝对值最小，将第j次采集的天线角度sij作为第i个采样点采集到的天线角度si；

当ξij≤0，ξij-1＞0，且-ξij≥ξij-1时，则确定第j-1次采集的天线角度sij-1与第i个采样点的角度的差值的绝对值最小，将第j-1次采集的天线角度sij-1作为第i个采样点采集到的天线角度si。

应理解，当ξij≤0且ξij-1＞0时，说明第i个采样点的第j次采样时，天线刚刚转过第i个采样点，此时，如果-ξij＜ξij-1，则说明相比于相邻的上一次采样，即天线还未转过第i个采样点的第j-1次采样，天线刚刚转过第i个采样点的第j次采样时，天线角度sij离预定采样点fi更近，则将第j次采集的天线角度sij作为第i个采样点采集到的天线角度si。

同样地，如果-ξij≥ξij-1，则说明相比于天线刚刚转过第i个采样点的第j次采样，相邻的上一次采样，即天线还未转过第i个采样点的第j-1次采样时，天线角度sij-1离预定采样点fi更近，则将第j-1次采集的天线角度sij-1作为第i个采样点采集到的天线角度si。

通过上述方法，在每个采样点处进行多次采样，然后通过上述判断过程，挑选出采样过程中与预定采样点最接近的天线角度，能够有效避免因天线转动速度不均匀导致的采样精度降低的问题。

可选地，在一些实施例中，可以根据以下公式计算实际角度误差sei：

sei＝minspan(c-si)

其中，c为标校源的实际角度，minspan表示将角度值换算到(-180，180)度范围，或换算到(-π，π)范围。

可选地，在一些实施例中，可以根据以下公式确定采样点的数量n：

其中，ε是雷达采样精度预设值，θa是单脉冲雷达的方位半波束宽度，θe是单脉冲雷达的俯仰半波束宽度。

通过上述方法确定采样点数量，得到的采样点数量能够在满足采样需求的情况下，减少运算次数，提高定向灵敏度的标定效率。

可选地，在一些实施例中，可以根据以下公式确定任意两个相邻采样点之间的角度步长：

或，

其中，θa是单脉冲雷达的方位半波束宽度，θe是单脉冲雷达的俯仰半波束宽度，step为角度步长。

应理解，当标定雷达的方位定向灵敏度时，使用第一个公式确定任意两个相邻采样点之间的角度步长，当标定雷达的俯仰定向灵敏度时，使用第二个公式确定任意两个相邻采样点之间的角度步长。

可选地，在一些实施例中，可以根据以下公式确定第i个采样点的角度：

fi＝c+step×(i-1)-θa

或，

fi＝c+step×(i-1)-θe

其中，c为标校源的实际角度，fi为第i个采样点的角度，i＝1，2，…，n。

应理解，当标定雷达的方位定向灵敏度时，使用第一个公式确定第i个采样点的角度，当标定雷达的俯仰定向灵敏度时，使用第二个公式确定第i个采样点的角度。

优选地，当标定雷达的方位定向灵敏度时，将单脉冲雷达的天线角度移动到c-θa-step，作为天线的起始位置；当标定雷达的俯仰定向灵敏度时，将单脉冲雷达的天线角度移动到c-θe-step，作为天线的起始位置。

优选地，当标定雷达的方位定向灵敏度时，将单脉冲雷达的天线角度移动到c+θa+step，作为天线的终点位置；当标定雷达的俯仰定向灵敏度时，将单脉冲雷达的天线角度移动到c+θe+step，作为天线的终点位置。

应理解，以标定雷达的方位定向灵敏度为例，在采用以上方法计算采样点的角度时，第一个采样点f1的角度为c-θa，那么通过将天线的起始位置设置在c-θa-step，即将天线在第一个采样点处前移step，能够减少天线在启动时因速度不稳定导致的速度不均的问题，能够使天线在到达真正的采样区间时，速度能够接近预定速度，同理，将天线的终点位置向后移动step，也是因为在天线快到达终点位置时，运动速度会减慢，通过将天线的终点位置向后移动step，能够避开天线的减速区间。

同时，还能够使在进行判断时，在第一个采样点和最后一个采样点处能够进行相同的判断，便于计算。以起始位置为例，如不进行前移，从第一个采样点开始移动，那么就会缺少在第一个采样点之前进行采样的数据，导致第一个采样点采集的数据不够准确。

可选地，在一些实施例中，可以根据以下公式确定天线的移动速度的控制量：

其中，t为采样的时间间隔，v为天线的移动速度的控制量，σ％为伺服系统速度误差带范围，ε是雷达采样精度预设值。

应理解，天线的移动速度的控制量就是预定速度。

通过上述方式设定天线的移动速度的控制量，能够保证天线角度在相邻的两个采样点之间至少采样2次，提高采样的精度。

可选地，在一些实施例中，根据全部采样点处的实际角度误差sei和探测角度误差rei得到单脉冲雷达的定向灵敏度，可以包括：

以全部采样点处的实际角度误差sei为x轴，以全部采样点处的探测角度误差rei为y轴，得到单脉冲雷达的定向灵敏度曲线；

对定向灵敏度曲线进行拟合，计算拟合后的定向灵敏度曲线的斜率，得到定向灵敏度。

优选地，当标定雷达的方位定向灵敏度时，可以取定向灵敏度曲线中心保精度范围内的数据，例如，可以为范围内的数据，即范围内的数据，能够得到更为精确的定向灵敏度。

当标定雷达的俯仰定向灵敏度时，可以取定向灵敏度曲线中心保精度范围内的数据，例如，可以为范围内的数据，即范围内的数据，能够得到更为精确的定向灵敏度。

下面以一段采样数据实例进行说明。

假设v＝0.625，c＝0，step＝0.06，ε＝0.003，以下采样数据中，第一列为采样点编号，第二列为天线的实际运动速度，第三列为天线角度，第四列为天线在第i个采样点的第j次采样时与第i个采样点最接近的点对应的实际角度误差。

50，0.625522，-0.062072，0.062072

50，0.625521，-0.057068，0.062072

51，0.625521，-0.052064，0.052064

51，0.625521，-0.047059，0.047059

51，0.625521，-0.042055，0.042055

51，0.625520，-0.037051，0.037051

51，0.625520，-0.032047，0.032047

51，0.625519，-0.027043，0.027043

51，0.625519，-0.022039，0.022039

51，0.625519，-0.017034，0.017034

51，0.625519，-0.012030，0.012030

51，0.625518，-0.007026，0.007026

51，0.625518，-0.002022，0.002022

51，0.625518，0.002982，0.002022

52，0.625518，0.007986，-0.007986

可以看出，在第51个采样点的第1次采样时，与预定点0最接近的是-0.052064，则输出的实际角度误差为0.052064。

在第51个采样点的第2次采样时，与预定点0最接近的是-0.047059，则输出的实际角度误差为0.047059。

……

在第51个采样点的第11次采样时，天线没转过预定点0，这是最接近的角度，在第12次采样时，天线刚转过0，但不是最接近的角度，因此，输出最终的实际角度误差se51为0.002022。

可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部可选实施方式。

如图2所示，在本发明的其他实施例中，还提供一种单脉冲雷达定向灵敏度标定装置，包括：

存储器1，用于存储计算机程序；

处理器2，用于执行计算机程序，实现如上述任意实施例的单脉冲雷达定向灵敏度标定方法。

本实施例提供的单脉冲雷达定向灵敏度标定装置，通过处理器在每个采样点进行多次采样，然后根据每个天线角度与采样点的角度的差值确定合适的天线角度，能够保证得到的天线角度是与预定采样点角度最接近的天线角度，具有采样精度更高的优点，并且对考察雷达定向灵敏度的对称性和真实角误差接近0时的实测角误差帮助最大，如果伺服系统速度指标出现不符合要求，导致采样精度不够时，也能确保标定任务顺利完成。

需要说明的是，本实施例是与上述各方法实施例对应的产品实施例，对于本实施例中各可选实施方式的说明可以参考上述各方法实施例中的对应说明，在此不再赘述。

读者应理解，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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。