CN106950549A - 一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法与*** - Google Patents
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Abstract
一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，包括以下步骤：提供一个包括雷达和被测目标的无线射频中继传输雷达标定***；雷达发送探测信号；射频中继传输处理任务荷载接收探测信号并转发至被测目标；被测目标接收到射频中继传输处理任务荷载转发的探测信号并进行信号反馈；射频中继传输处理任务荷载接收反馈信号并将反馈信号转发至雷达；雷达接收到反馈信号，得到被测目标的测量位置信息；测量被测目标的真值位置，得到真值位置信息；将被测目标的测量位置信息和真值位置信息进行差值处理，得到误差信息；用误差信息对雷达进行校准处理，完成标定过程。本发明具有以下有益效果：信号源可以放在地面，便于控制信号的延时、多普勒频移等参数。
Description
技术领域
本发明属于雷达标定领域，具体为一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定***和方法。
背景技术
雷达标定是指将雷达探测获得的目标测量值和目标位置真值进行数据比较，计算距离和角度测量误差的过程。利用该误差可以对雷达的探测数据进行进一步校准。雷达标定是保证雷达探测精度的重要措施。
根据标定时被测目标(一般为合作目标)是否运动，雷达标定可分为静态标定和动态标定。静态标定主要是验证雷达自身的***误差情况；动态标定主要是检验雷达的动态航迹跟踪性能。
常用的静态标定方法主要有标校塔标定方法及机械标校架方法，一般是在标校塔/机械标校架顶部安装角形反射器(通过增大雷达反射面积增强反射信号)或具有储频延时转发功能的应答信号源，雷达通过探测角形反射器/信号源，获得角形反射器/信号源目标的测量值，再与反射器/信号源目标的位置真值进行对比分析雷达探测误差。作为一种有源标定方法，应答信号源方式可设置不同的延时，模拟产生不同距离段的目标，也可对模拟目标加入多普勒频移产生模拟的运动速度，使雷达在“动目标跟踪”工作模式下也可以进行标定。相对于角形反射器方式，应答信号源方法有诸多优势，可以验证部分动态跟踪性能，在雷达标校中应用越来越广泛。
标校塔标定方法及机械标校架标定方法的工作环境对周围地物都有较严格的要求。其中，标校塔建造具有位置固定、建造费用高、高度有限等缺点；机械标校架虽可以设计成移动标校车的形式，但依然具有费用高、高度愈加有限等缺点。
动态标定方法主要有军机标定方法、气球标定方法、飞艇标定方法、民航飞机广播式自动相关监视***(ADS-B)标定方法以及民用船舶自动识别***(AIS)标定方法。其中，军机标定方法是通过在军机上加装高精度GPS获得军机的位置真值，然后与雷达对军机的测量值进行比较计算标定误差。军机标定方法受兵力调动、空域管制、天气等因素影响，具有申请程序繁琐、试验限制多、航路调整困难、周期长、费用高等缺点；气球标定方法和飞艇标定方法类似，气球或飞艇的升空都需要向航管部门进行申请，而且具有机动性能差、容易受风影响、无法进行航路规划、回收复杂等缺点；民航飞机标定方法需要应答式接收民航飞机的自动相关监视***广播(ADS-B)，该广播报文中包含了飞机的位置信息和姿态信息，可与雷达探测到的目标信息进行对比完成标定，是一种比较方便经济的标定方法，但是民航飞机的数据精度差、稳定性差，无法进行高精度标定，且受民航飞机的航路约束；民用船舶标定方法与飞机标定方法相类似，都是利用民用非合作目标提供的目标位置信息和雷达测量的数据进行对比分析完成标定。在民用船舶标定方法中，是通过接收民用船舶自动识别***(AIS)广播来获得船舶的位置信息，但是该方法同样具有精度差、不稳定、无法进行雷达仰角标定等缺点。综上所述，以上各种标定方法都存在不足。
发明内容
本发明提出了一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定***和方法，通过对雷达电磁波信号、被测目标反馈信号进行中继来实现标定的雷达标定***。
具体技术方案如下：
一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，包括以下步骤：
S100：提供一个包括雷达和被测目标的无线射频中继传输雷达标定***，其中，所述***还包括射频中继传输处理任务荷载，射频中继传输处理任务荷载位于可升高的搭载平台上，用于实现雷达与被测目标之间的无线信号转发；
S200：雷达向射频中继传输处理任务荷载发送探测信号；
S300：射频中继传输处理任务荷载接收探测信号并将探测信号转发至被测目标；
S400：被测目标接收到射频中继传输处理任务荷载转发的探测信号，对转发的探测信号进行信号反馈，向射频中继传输处理任务荷载发送反馈信号；
S500：射频中继传输处理任务荷载接收反馈信号并将反馈信号转发至雷达；
S600：雷达接收到反馈信号，得到被测目标的测量位置信息；
S700：测量被测目标的真值位置，得到真值位置信息；
S800：将被测目标的测量位置信息和真值位置信息进行差值处理，得到误差信息；
S900：用误差信息对雷达进行校准处理，完成标定过程。
进一步的，所述步骤S300中，还包括信号处理过程，中继传输处理任务荷载在接收到探测信号后，对探测信号进行放大处理之后再转发至被测目标。
进一步的，所述步骤S400中，还包括对反馈信号的信号处理过程，对反馈信号进行信号延时处理和/或多普勒频移处理之后再发送至中继传输处理任务荷载。
进一步的，所述步骤S500中，还包括信号处理过程，中继传输处理任务荷载接收到初始反馈信号后，对初始反馈信号进行放大处理在转发至雷达。
进一步的，步骤S700中得到真值位置信息的方法为：
S701：分别测量雷达、被测目标和射频中继传输任务荷载的位置数据(Jn,Wn,Hn)，n＝1,2,3,4，所述真值位置坐标中,J、W、H分别为经度、纬度和高程，分别表示雷达位置数据(J3,W3,H3)、被测目标位置数据(J1,W1,H1)、射频中继传输任务荷载位置数据(J2,W2,H2)和差分基站的位置数据(J4,W4,H4)；
S702：分别将雷达、被测目标和射频中继传输任务荷载的真值位置信息与差分基站的真值位置数据进行差分处理，分别得到雷达、被测目标和射频中继传输任务荷载的坐标值(ΔJ3,ΔW3,ΔH3)、(ΔJ1,ΔW1,ΔH1)和(ΔJ2,ΔW2,ΔH2)；
S703：通过对得到射频中继传输任务荷载与被测目标的坐标值(ΔJ1,ΔW1,ΔH1)和(ΔJ2,ΔW2,ΔH2)的计算，得到射频中继传输任务荷载与被测目标之间的距离L；
S704：计算射频中继传输任务荷载的真值位置信息(R0，A0，E0)，其中，R0为任务载荷在雷达坐标系中的距离，A0为任务载荷在雷达坐标系中的方位，E0为任务载荷在雷达坐标系中的仰角；
S705：计算被测目标的真值位置信息其中，
进一步的，步骤S703得到射频中继传输任务荷载与被测目标之间的距离L的方法为：
(1)分别计算被测目标和射频中继传输任务荷载在地心直角坐标系中的坐标(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，
其中，e为地球的第一偏心率，N为目标所在位置的曲率半径，具体计算方法如下：
其中，a为地球长半轴，b为短半轴。
其中，e为地球的第一偏心率，N为目标所在位置的曲率半径，具体计算方法如下：
其中，a为地球长半轴，b为短半轴。
(2)计算射频中继传输任务荷载与被测目标之间的距离L：
其中，(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)分别为被测目标和射频中继传输任务荷载在地心直角坐标系中的坐标。
进一步的，步骤S704中得到射频中继传输任务荷载的真值位置信息(R0，A0，E0)的方法为：
其中，x、y、z具体为
x＝(cosΔW3sinΔW2-sinΔW3cosΔW2cos(ΔJ2-ΔJ3))·(N2+ΔH2)+e·cosΔW3·(N1sinΔW3-N2sinΔW2)
y＝cosΔW2·(N2+ΔH2)·sin(ΔJ2-ΔJ3)
z＝(cosΔW3cosΔW2cos(ΔJ2-ΔJ3)+sinΔW3sinΔW2)·(N2+ΔH2)+e·sinΔW3·(N1sinΔW3-N2sinΔW2)-(N1+ΔH3)
其中，e为地球的第一偏心率，N为目标所在位置的曲率半径，具体计算方法如下：
一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，包括以下步骤：
S100：提供一个包括雷达和被测目标的无线射频中继传输雷达标定***，其中，所述***还包括射频中继传输处理任务荷载，射频中继传输处理任务荷载位于可升高的搭载平台上，用于实现雷达与被测目标之间的无线信号转发；
S200：初始时刻，雷达向中继传输处理任务荷载发送探测信号；
S300：中继传输处理任务荷载接收探测信号并将探测信号转发至被测目标；
S400：被测目标接收到中继传输处理任务荷载转发的探测信号，对转发的探测信号进行信号反馈，向中继传输处理任务荷载发送反馈信号；
S500：中继传输处理任务荷载接收反馈信号并将反馈信号转发至雷达；
S600：雷达接收到反馈信号，得到被测目标的测量位置信息；
S700：测量被测目标的真值位置，得到真值位置信息；
S800:每隔时间间隔Δt，循环运行步骤S100～S700，得到各个时刻的测量位置信息和真值位置信息；
S900：将被测目标的各个时刻的测量位置信息和真值位置信息进行差值处理，得到各个时刻的误差信息；
S1000：计算各个时刻误差信息的均方根或误差均值，完成标定过程。
进一步的，步骤S900还包括：在差值处理之前，将各个时刻的真值位置信息与测量位置信息进行时间对齐。
一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定***，包括雷达、被测目标、射频中继传输处理任务荷载和真值测量设备；
所述雷达为所要被标定的对象，可与射频中继传输处理任务荷载之间实现无线信号传输；
所述被测目标为雷达所要探测的对象，可对探测信号进行反馈，并与射频中继传输处理任务荷载之间实现无线信号传输，所述被测目标位于地面或水面；
所述射频中继传输处理任务荷载为无线中继传输设备，用于实现雷达与被测目标之间的无线信号转发，实现信号的中继传输，所述射频中继传输处理任务荷载位于可升高的搭载平台上，所述可升高的搭载平台为固定平台或可移动平台；
所述真值测量设备用于测量所述被测目标、所述雷达和所述射频中继传输处理任务荷载的位置真值。
进一步的，所述真值测量设备为卫星定位设备，数量为四个，其中一个作为差分基站，另外三个分别用于测量所述被测目标、所述雷达和所述射频中继传输处理任务荷载的位置真值。
进一步的，所述射频中继传输处理任务荷载包括射频信号收发处理组件、第一天线、第二天线，所述第一天线与第二天线极化方向正交或旋向相反。
进一步的，所述真值测量设备为卫星定位设备，数量为四个，其中一个作为差分基站，另外三个分别用于测量所述被测目标、所述雷达和所述射频中继传输处理任务荷载的位置真值。
进一步的，所述射频中继传输处理任务荷载包括射频信号收发处理组件、第一天线、第二天线，所述第一天线与第二天线极化方向正交或旋向相反。
进一步的，所述被测目标为具有储频延时转发功能的应答信号源。
进一步的，所述可升高的搭载平台包括标校塔、机械标校架、气球、飞机、飞艇和无人机。
进一步的，所述具有储频延时转发功能的应答信号源包括信号延时设置装置和多普勒频移设置装置。
本发明具有以下有益效果：
(1)信号源可以放在地面，便于控制信号的延时、多普勒频移等参数；
(2)中继载荷相对于信号源，具有简单经济、体积小、重量轻等特点，对升高/升空平台的搭载性能要求大幅降低，为运用新型升高/升空平台进行雷达标定提供了基础。比如，利用低成本多旋翼无人机携带中继任务载荷进行雷达标定，无人机悬停固定位置可实现静态标定，无人机也可按规划线路运动进行雷达动态标定。
附图说明
图1是本发明实施例2中基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法的流程图；
图2是本发明实施例3中基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法的流程图；
图3是本发明实施例2中数据处理流程图；
图4是本发明实施例1中基于无线射频中继传输技术的雷达标定***的第一种结构图；
图5是本发明实施例1中基于无线射频中继传输技术的雷达标定***的第二种结构图；
图6是本发明实施例1中具有储频延时转发功能的应答信号源。
附图中标记说明：
1、雷达；2、被测目标；3、射频中继传输任务荷载；4、第一真值测量设备；
5、第二真值测量设备；6、第三真值测量设备；7、第四真值测量设备；
31、射频信号收发组件；32、第一天线；33、第二天线；
21、应答信号源；22、信号收发装置；23、延时设置装置；24、多普勒频移设置装置。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明的技术方案做详细描述。应当理解，附图中所示各零部件是示意性而非限制性的，各特征未按比例画出。
实施例1
如图4所示，本发明提出了一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定***，包括雷达1、被测目标2射频中继传输任务荷载3和真值测量装置，其中，射频中继传输任务荷载3包括射频信号收发组件31，第一天线32和第二天线33。
所述雷达1为所要被标定的对象，可与射频中继传输处理任务荷载3之间实现无线信号传输。所述雷达1可为各种类型的雷达，如按照雷达的频段分，所述雷达1包括微波雷达、激光雷达、毫米波雷达等；按雷达的参数类型分，所述雷达1包括测高雷达、二坐标雷达、三坐标雷达、多站雷达等；从雷达的工作载体分，所述雷达1包括地面固定式雷达、车载雷达、舰载雷达和机载雷达等。以上仅列举几种雷达，本发明中所述雷达并不局限于此，本实施例中，图4所示雷达为地面固定式微波雷达，所述无线信号传输为微波信号的无线传输。
所述被测目标2为雷达1所要探测的对象，可与射频中继传输处理任务荷载3之间实现无线信号反射，所述被测目标2位于地面上。所述被测目标2为具有储频延时转发功能的应答信号源。其中，具有储频延时转发功能的应答信号源对接收到的信号进行处理，如设置不同的延时模拟产生不同距离段的目标，或对模拟目标加入多普勒频移产生模拟的运动速度，使雷达在“动目标跟踪”工作模式下也可以进行标定。本实施例中，被测目标2使用具有储频延时转发功能的，具体结构如图6所示，包括应答信号源21、信号收发装置22、延时设置装置23和多普勒频移设置装置24。其中，应答信号源21为能在收到无线询问信号时，自动对信号做出回应的电子设备，信号收发装置22为接收和发送无线信号的装置，本实施例中，使用天线结构。延时设置装置22可设置信号延时量t0，使应答信号源1在接收到信号之后，延时时间t0再发出反馈信号，实现模拟不同距离段目标的功能。多普勒频移设置装置24可设置多普勒频移变量，实现模拟以不同速度运动的被测目标的功能。
所述射频中继传输处理任务荷载3为无线中继传输设备，用于实现雷达1与被测目标2之间的无线信号中继传输，所述射频中继传输处理任务荷载3位于可升高的搭载平台上。所述可升高的搭载平台包括静态可升高设备和动态可升高设备，所述静态可升高设备包括标校塔和机械标校架，所述动态可升高设备包括气球、飞机、飞艇和无人机，本实施例中，可升高的搭载平台选用低成本的旋翼无人机。所述射频中继传输处理任务荷载3包括射频信号收发处理组件31、第一天线32、第二天线33，若所述第一天线32和所述第二天线33为线极化天线，则第一天线32与第二天线33极化方向正交，若所述第一天线32和所述第二天线33为椭圆极化天线，则第一天线32与第二天线33极化方向旋向相反。
所述真值测量设备用于测量所述被测目标、所述雷达和所述射频中继传输处理任务荷载的位置真值。本实施例中，所述真值测量设备为卫星定位设备，如图4所示，数量为四个，分别为第一真值测量设备4、第二真值测量设备5、第三真值测量设备6、第四真值测量设备7，其中，第四真值测量设备7作为差分基站，第三真值测量设备6用于测量所述被测目标的位置真值，第一真值测量设备4用于测量所述雷达的位置真值，第二真值测量设备5用于测量所述射频中继传输处理任务荷载的位置真值。所述卫星定位设备为北斗定位设备或GPS定位设备，也可采用其他定位方法，如光学坐标定位设备等。
在工作过程中，第一天线32指向雷达信号传输方向，第二天线33指向被测目标2信号传输方向，所述雷达信号传输方向即为雷达天线的极化方向，若被测目标2为角形反射器，则所述被测目标信号传输方向即为角反射器接收信号和反射信号的方向，若被测目标2为具有储频延时转发功能的应答信号源，则所述被测目标信号传输方向为信号收发装置22工作时所指方向，本实施例中，为天线结构极化方向。雷达1发送探测信号，本实施例中，探测信号为微波信号，中继传输处理任务荷载3中的第一天线32接收到该探测信号，射频信号收发组件31对接收到的探测信号进行处理，并将处理后的探测信号通过第二天线33发送出去，被测目标2接收到第二天线33发送出去的处理后的探测信号，并对该信号进行延时处理和/或多普勒频移处理，得到初始反馈信号，并将该信号发送出去，中继传输处理任务荷载3中的第二天线33接收初始反馈信号，射频信号收发处理组件31对接收到的探测信号进行处理，得到探测反馈信号，并通过第一天线32将该信号发送出去，雷达1接收到第一天线32发送的探测反馈信号，得到被测目标的测量位置信息，测量被测目标的真值位置信息，将被测目标的测量位置信息和真值位置信息进行数据处理，得到误差信息，用误差信息对雷达进行校准处理，完成标定过程。
如图5所示，为本实施例中基于无线射频中继传输技术的雷达标定***的第二种结构图。本实施例中第一种结构中，主要针对雷达位于地面或水面的雷达，如地面固定式雷达、车载雷达或舰载雷达，第二种结构中，主要针对机载雷达，第二种结构与第一种结构的工作原理相同，不同之处仅在于雷达处于空中，信号接收与发送的传输路线角度不同。图2中射频中继传输任务荷载与机载雷达水平传输信号，在具体工作中，信号传输角度可根据实际情况进行调节。
应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在上述实施例的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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该以权利要求的保护范围为准。
实施例2
如图1所示，本发明提出了一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，具体步骤为：
S100：提供一个包括雷达和被测目标的无线射频中继传输雷达标定***，其中，所述***还包括射频中继传输处理任务荷载，射频中继传输处理任务荷载位于可升高的搭载平台上，用于实现雷达与被测目标之间的无线信号转发；
S200：雷达向射频中继传输处理任务荷载发送探测信号；
S300：中继传输处理任务荷载中继传输处理任务荷载在接收到探测信号后，对探测信号进行放大处理之后再转发至被测目标。
S400：被测目标接收到中继传输处理任务荷载转发的探测信号，对转发的探测信号进行信号反馈，向中继传输处理任务荷载发送反馈信号。所述被测目标可以是角形反射器或具有储频延时转发功能的应答信号源，若被测目标为角形反射器，则通过增大雷达反射面积增强反射效果，即增强反馈信号强度；若被测目标为具有储频延时转发功能的应答信号源，可根据需要设置信号延时，模拟处于不同距离的被测目标，也可设置多普勒频移，模拟处于不同运动状态的运动被测目标。
S500：中继传输处理任务荷载接收反馈信号并将反馈信号转发至雷达，中继传输处理任务荷载接收到初始反馈信号后，对初始反馈信号进行放大处理在转发至雷达；
S600：雷达接收到反馈信号，得到被测目标的测量位置信息；
S700：测量被测目标的真值位置，得到真值位置信息；
步骤S700中得到真值位置信息的方法为：
S701：分别测量雷达、被测目标和射频中继传输任务荷载的位置数据(Jn,Wn,Hn)，n＝1,2,3,4，所述真值位置坐标中,J、W、H分别为经度、纬度和高程，分别表示雷达位置数据(J3,W3,H3)、被测目标位置数据(J1,W1,H1)、射频中继传输任务荷载位置数据(J2,W2,H2)和差分基站的位置数据(J4,W4,H4)；
S702：分别将雷达、被测目标和射频中继传输任务荷载的真值位置信息与差分基站的真值位置数据进行差分处理，分别得到雷达、被测目标和射频中继传输任务荷载的坐标值(ΔJ3,ΔW3,ΔH3)、(ΔJ1,ΔW1,ΔH1)和(ΔJ2,ΔW2,ΔH2)。
S703：通过对得到射频中继传输任务荷载与被测目标的坐标值的计算，得到射频中继传输任务荷载与被测目标之间的距离L，具体测量过程如下：
分别计算被测目标和射频中继传输任务荷载在地心直角坐标系中的坐标(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，
其中，e为地球的第一偏心率，N为目标所在位置的曲率半径，具体计算方法如下：
其中，a为地球长半轴，b为短半轴。
其中，e为地球的第一偏心率，N为目标所在位置的曲率半径，具体计算方法如下：
其中，a为地球长半轴，b为短半轴。
计算射频中继传输任务荷载与被测目标之间的距离L：
其中，(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)分别为被测目标和射频中继传输任务荷载在地心直角坐标系中的坐标。
S704：计算射频中继传输任务荷载的真值位置信息(R0，A0，E0)，其中，R0为任务载荷在雷达坐标系中的距离，A0为任务载荷在雷达坐标系中的方位，E0为任务载荷在雷达坐标系中的仰角，射频中继传输任务荷载的真值位置信息(R0，A0，E0)的方法为：
其中，x、y、z具体为
x＝(cosΔW3sinΔW2-sinΔW3cosΔW2cos(ΔJ2-ΔJ3))·(N2+ΔH2)+e·cosΔW3·(N1sinΔW3-N2sinΔW2)
y＝cosΔW2·(N2+ΔH2)·sin(ΔJ2-ΔJ3)
z＝(cosΔW3cosΔW2cos(ΔJ2-ΔJ3)+sinΔW3sinΔW2)·(N2+ΔH2)+e·sinΔW3·(N1sinΔW3-N2sinΔW2)-(N1+ΔH3)
其中，e为地球的第一偏心率，N为目标所在位置的曲率半径，具体计算方法如下：
S705：计算被测目标的真值位置信息其中，
S800：将被测目标的测量位置信息和真值位置信息进行差值处理，得到误差信息。
步骤S600～步骤S800数据处理过程如图3所示。
S900：用误差信息对雷达进行校准处理，完成标定过程。
实施例3
如图2所示，本发明提出了一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，本实施例对应于权利要求8中提出的一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法。本实施例与实施例1的区别在于，实施例1采用一次计算得到的误差信息对雷达进行标定，即用固定值进行标定，本实施例采用每隔一个时间间隔发送一次探测信号，检测一次误差信息的方法，计算各个时刻误差信息的均方根或均值，用均方根或均值对雷达进行标定，本实施例中采用的标定方法，标定所使用的参数随时间的变化而变化，是一种不断更新的自适应标定方法，不断更新标定参数，标定结果更加准确。本实施例中，时间间隔Δt可根据实际情况取值，如取值为1s或10s。
S100：提供一个包括雷达和被测目标的无线射频中继传输雷达标定***，其中，所述***还包括射频中继传输处理任务荷载，射频中继传输处理任务荷载位于可升高的搭载平台上，用于实现雷达与被测目标之间的无线信号转发；
S200：初始时刻，雷达向中继传输处理任务荷载发送探测信号；
S300：中继传输处理任务荷载接收探测信号并将探测信号转发至被测目标；
S400：被测目标接收到中继传输处理任务荷载转发的探测信号，对转发的探测信号进行信号反馈，向中继传输处理任务荷载发送反馈信号；
S500：中继传输处理任务荷载接收反馈信号并将反馈信号转发至雷达；
S600：雷达接收到反馈信号，得到被测目标的测量位置信息；
S700：测量被测目标的真值位置，得到真值位置信息；
步骤S700中得到真值位置信息的方法为：
S701：分别测量雷达、被测目标和射频中继传输任务荷载的位置数据(Jn,Wn,Hn)，n＝1,2,3,4，所述真值位置坐标中,J、W、H分别为经度、纬度和高程，分别表示雷达位置数据(J3,W3,H3)、被测目标位置数据(J1,W1,H1)、射频中继传输任务荷载位置数据(J2,W2,H2)和差分基站的位置数据(J4,W4,H4)；
S702：分别将雷达、被测目标和射频中继传输任务荷载的真值位置信息与差分基站的真值位置数据进行差分处理，分别得到雷达、被测目标和射频中继传输任务荷载的坐标值(ΔJ3,ΔW3,ΔH3)、(ΔJ1,ΔW1,ΔH1)和(ΔJ2,ΔW2,ΔH2)。
S703：通过对得到射频中继传输任务荷载与被测目标的坐标值的计算，得到射频中继传输任务荷载与被测目标之间的距离L，具体测量过程如下：
分别计算被测目标和射频中继传输任务荷载在地心直角坐标系中的坐标(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，
其中，e为地球的第一偏心率，N为目标所在位置的曲率半径，具体计算方法如下：
其中，a为地球长半轴，b为短半轴。
其中，e为地球的第一偏心率，N为目标所在位置的曲率半径，具体计算方法如下：
其中，a为地球长半轴，b为短半轴。
计算射频中继传输任务荷载与被测目标之间的距离L：
其中，(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)分别为被测目标和射频中继传输任务荷载在地心直角坐标系中的坐标。
S704：计算射频中继传输任务荷载的真值位置信息(R0，A0，E0)，其中，R0为任务载荷在雷达坐标系中的距离，A0为任务载荷在雷达坐标系中的方位，E0为任务载荷在雷达坐标系中的仰角，射频中继传输任务荷载的真值位置信息(R0，A0，E0)的方法为：
其中，x、y、z具体为
x＝(cosΔW3sinΔW2-sinΔW3cosΔW2cos(ΔJ2-ΔJ3))·(N2+ΔH2)+e·cosΔW3·(N1sinΔW3-N2sinΔW2)
y＝cosΔW2·(N2+ΔH2)·sin(ΔJ2-ΔJ3)
z＝(cosΔW3cosΔW2cos(ΔJ2-ΔJ3)+sinΔW3sinΔW2)·(N2+ΔH2)+e·sinΔW3·(N1sinΔW3-N2sinΔW2)-(N1+ΔH3)
其中，e为地球的第一偏心率，N为目标所在位置的曲率半径，具体计算方法如下：
S705：计算被测目标的真值位置信息其中，
S800:每隔时间间隔Δt，循环运行步骤S100～S700，得到各个时刻的测量位置信息和真值位置信息；
S900：将被测目标的各个时刻的测量位置信息和真值位置信息进行差值处理，得到各个时刻的误差信息；
S1000：计算各个时刻误差信息的均方根或误差均值，完成标定过程。
本实施例中，射频中继传输处理任务荷载相对雷达可为固定式，也可为可移动式。若射频中继传输处理任务荷载为固定式，则雷达探测被测目标测量位置信息是固定的，的时刻一致，可直接利用真值测量设备测量被测目标真值位置信息与其通过差值处理得到误差信息。若射频中继传输处理任务荷载为可移动式，由于被测目标相对雷达的位置坐标真值和测量值都是带时戳的离散点，它们的测量频率和节拍一般无法统一，所以要进一步进行时间对齐处理，因此，在差值处理之前，将各个时刻的真值位置信息与测量位置信息进行时间对齐，具体过程如下：
雷达探测被测目标位置信息的测量时刻为ti，真值测量设备测量被测目标真值的真值时刻为t0i，其中，i＝1,2,3…
t0i时刻，被测目标真值位置信息为(R0i,A0i,E0i)，其中，i＝1,2,3…，
ti时刻，测量位置信息为(Ri,Ai,Ei)，其中，i＝1,2,3…，
对于任意测量时刻tm，从真值位置信息中找到两个相邻的真值位置信息，(R0n,A0n,E0n)和(R0(n+1),A0(n+1),E0(n+1))，且满足t0n≤tm≤t0(n+1)，通过插值的方法得到对应时刻tm的真值(R0m,A0m,Eom)，完成真值与测量值的时间对齐处理。具体插值过程如下：
应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在上述实施例的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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该以权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，包括以下步骤：
S100：提供一个包括雷达和被测目标的无线射频中继传输雷达标定***，其中，所述***还包括射频中继传输处理任务荷载，射频中继传输处理任务荷载位于可升高的搭载平台上，用于实现雷达与被测目标之间的无线信号转发；
S200：雷达向射频中继传输处理任务荷载发送探测信号；
S300：射频中继传输处理任务荷载接收探测信号并将探测信号转发至被测目标；
S400：被测目标接收到射频中继传输处理任务荷载转发的探测信号，对转发的探测信号进行信号反馈，向射频中继传输处理任务荷载发送反馈信号；
S500：射频中继传输处理任务荷载接收反馈信号并将反馈信号转发至雷达；
S600：雷达接收到反馈信号，得到被测目标的测量位置信息；
S700：测量被测目标的真值位置，得到真值位置信息；
S800：将被测目标的测量位置信息和真值位置信息进行差值处理，得到误差信息；
S900：用误差信息对雷达进行校准处理，完成标定过程。
2.根据权利要求1所述的基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，其特征在于，所述步骤S300中，还包括信号处理过程，中继传输处理任务荷载在接收到探测信号后，对探测信号进行放大处理之后再转发至被测目标。
3.根据权利要求1所述的基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，其特征在于，所述步骤S400中，还包括对反馈信号的信号处理过程，对反馈信号进行信号延时处理和/或多普勒频移处理之后再发送至中继传输处理任务荷载。
4.根据权利要求1所述的基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，其特征在于，所述步骤S500中，还包括信号处理过程，中继传输处理任务荷载接收到初始反馈信号后，对初始反馈信号进行放大处理在转发至雷达。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，其特征在于，步骤S700中得到真值位置信息的方法为：
S701：分别测量雷达、被测目标和射频中继传输任务荷载的位置数据(Jn,Wn,Hn)，n＝1,2,3,4，所述真值位置坐标中,J、W、H分别为经度、纬度和高程，分别表示雷达位置数据(J3,W3,H3)、被测目标位置数据(J1,W1,H1)、射频中继传输任务荷载位置数据(J2,W2,H2)和差分基站的位置数据(J4,W4,H4)；
S702：分别将雷达、被测目标和射频中继传输任务荷载的真值位置信息与差分基站的真值位置数据进行差分处理，分别得到雷达、被测目标和射频中继传输任务荷载的坐标值(ΔJ3,ΔW3,ΔH3)、(ΔJ1,ΔW1,ΔH1)和(ΔJ2,ΔW2,ΔH2)；
S703：通过对得到射频中继传输任务荷载与被测目标的坐标值(ΔJ1,ΔW1,ΔH1)和(ΔJ2,ΔW2,ΔH2)的计算，得到射频中继传输任务荷载与被测目标之间的距离L；
S704：计算射频中继传输任务荷载的真值位置信息(R0，A0，E0)，其中，R0为任务载荷在雷达坐标系中的距离，A0为任务载荷在雷达坐标系中的方位，E0为任务载荷在雷达坐标系中的仰角；
S705：计算被测目标的真值位置信息其中，
6.根据权利要求5所述的基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，其特征在于，步骤S703得到射频中继传输任务荷载与被测目标之间的距离L的方法为：
(1)分别计算被测目标和射频中继传输任务荷载在地心直角坐标系中的坐标(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，
其中，e为地球的第一偏心率，N为目标所在位置的曲率半径，具体计算方法如下：
其中，a为地球长半轴，b为短半轴。
其中，e为地球的第一偏心率，N为目标所在位置的曲率半径，具体计算方法如下：
其中，a为地球长半轴，b为短半轴。
(2)计算射频中继传输任务荷载与被测目标之间的距离L：
其中，(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)分别为被测目标和射频中继传输任务荷载在地心直角坐标系中的坐标。
7.根据权利要求5所述的基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，其特征在于，步骤S704中得到射频中继传输任务荷载的真值位置信息(R0，A0，E0)的方法为：
其中，x、y、z具体为
x＝(cosΔW3sinΔW2-sinΔW3cosΔW2cos(ΔJ2-ΔJ3))·(N2+ΔH2)+e·cosΔW3·(N1sinΔW3-N2sinΔW2)
y＝cosΔW2·(N2+ΔH2)·sin(ΔJ2-ΔJ3)
z＝(cosΔW3cosΔW2cos(ΔJ2-ΔJ3)+sinΔW3sinΔW2)·(N2+ΔH2)+e·sinΔW3·(N1sinΔW3-N2sinΔW2)-(N1+ΔH3)
其中，e为地球的第一偏心率，N为目标所在位置的曲率半径，具体计算方法如下：
8.一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，包括以下步骤：
S100：提供一个包括雷达和被测目标的无线射频中继传输雷达标定***，其中，所述***还包括射频中继传输处理任务荷载，射频中继传输处理任务荷载位于可升高的搭载平台上，用于实现雷达与被测目标之间的无线信号转发；
S200：初始时刻，雷达向中继传输处理任务荷载发送探测信号；
S300：中继传输处理任务荷载接收探测信号并将探测信号转发至被测目标；
S400：被测目标接收到中继传输处理任务荷载转发的探测信号，对转发的探测信号进行信号反馈，向中继传输处理任务荷载发送反馈信号；
S500：中继传输处理任务荷载接收反馈信号并将反馈信号转发至雷达；
S600：雷达接收到反馈信号，得到被测目标的测量位置信息；
S700：测量被测目标的真值位置，得到真值位置信息；
S800:每隔时间间隔Δt，循环运行步骤S100～S700，得到各个时刻的测量位置信息和真值位置信息；
S900：将被测目标的各个时刻的测量位置信息和真值位置信息进行差值处理，得到各个时刻的误差信息；
S1000：计算各个时刻误差信息的均方根或误差均值，完成标定过程。
9.一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定方法，其特征在于，步骤S900还包括：在差值处理之前，将各个时刻的真值位置信息与测量位置信息进行时间对齐。
10.一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定***，其特征在于，包括雷达、被测目标、射频中继传输处理任务荷载和真值测量设备；
所述雷达为所要被标定的对象，可与射频中继传输处理任务荷载之间实现无线信号传输；
所述被测目标为雷达所要探测的对象，可对探测信号进行反馈，并与射频中继传输处理任务荷载之间实现无线信号传输，所述被测目标位于地面或水面；
所述射频中继传输处理任务荷载为无线中继传输设备，用于实现雷达与被测目标之间的无线信号转发，实现信号的中继传输，所述射频中继传输处理任务荷载位于可升高的搭载平台上，所述可升高的搭载平台为固定平台或可移动平台；
所述真值测量设备用于测量所述被测目标、所述雷达和所述射频中继传输处理任务荷载的位置真值。
11.根据权利要求9所述的基于无线射频中继传输技术的雷达标定***，其特征在于，所述真值测量设备为卫星定位设备，数量为四个，其中一个作为差分基站，另外三个分别用于测量所述被测目标、所述雷达和所述射频中继传输处理任务荷载的位置真值。
12.根据权利要求9所述的一种基于无线射频中继传输技术的雷达标定***，其特征在于，所述射频中继传输处理任务荷载包括射频信号收发处理组件、第一天线、第二天线，所述第一天线与第二天线极化方向正交或旋向相反。
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