CN115267711B - 一种天线指向性粗差校准方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及天线校准技术领域,公开了一种天气雷达天线指向性粗差校准方法及相关产品,所述方法包括:将所述天气雷达天线的方位角指向性粗差CA校准至第一目标方位角范围内,以及,将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内,其中,所述第一目标方位角范围和所述第二目标俯仰角范围构成太阳法有效扫描范围。将太阳法的有效扫描范围作为天线指向性粗差校准的参考值,将雷达天线的指向性粗差校准在太阳法有效扫描范围内,从而确保太阳法有效,完成天气雷达天线的定标,解决了因天气雷达天线链路发生变化时天线指向性粗差太大而导致无法采用太阳法完成定标的问题。
Description
技术领域
本发明涉及天线校准技术领域,尤其涉及一种天线指向性粗差校准方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
天气雷达天线定标采用太阳法,其原理是:根据地球与太阳的天体运动规律,利用雷达天线喇叭口所在的经纬度以及北京时间,计算出太阳的位置,然后引导雷达天线在一定范围内搜索太阳辐射信号,一旦发现就立即记录时间、天线指向的方位和仰角,完成后,经过相关运算,得出天线的指向性和实际太阳位置间的误差,然后在天线驱动***中消除误差,从而完成雷达天线定标。
太阳法需要将雷达天线指向太阳,然后在指向太阳的空间范围内扫描,用于接收太阳射电功率。然而,当天线链路发生变化时:例如某天气雷达天伺***发生故障,导致雷达天线***无法工作,经现场检查,原因为雷达天线链路的方位轴角盒和俯仰轴角盒故障,如图1天线指向性控制链路结构示意图所示,更换方位轴角盒和俯仰轴角盒,故障得到排除。但由于方位轴角盒和俯仰轴角盒的参考点已经完全发生变化,此时,雷达天线方位角和俯仰角指向性已经被改变,当雷达天线指向性粗差大于太阳法有效扫描范围时,雷达天线无法指向太阳获取有效太阳射电功率,导致太阳法也完全失效,天线无法完成天线定标。
目前还没有可行方法来解决因天气雷达天线链路发生变化时天线指向性粗差太大而导致无法采用太阳法完成定标的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明公开了一种天线指向性粗差校准方法、装置、设备及存储介质,其目的在于将太阳法的有效扫描范围作为天线指向性粗差的参考值,将雷达天线的指向性粗差校准在太阳法有效扫描范围内,从而确保可有效采用太阳法完成天气雷达天线定标。
主要通过以下技术方案实现上述发明目的:
第一方面,一种天气雷达天线指向性粗差校准方法,包括:
将所述天气雷达天线的方位角指向性粗差CA校准至第一目标方位角范围内,以及,将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内,其中,所述第一目标方位角范围和所述第二目标俯仰角范围构成太阳法有效扫描范围。
第二方面,一种天气雷达天线指向性粗差校准装置,包括:
方位角指向性粗差校准模块和俯仰角指向性粗差校准模块;
所述方位角指向性粗差校准模块用于将所述天气雷达天线的方位角指向性粗差CA校准至第一目标方位角范围内;
所述俯仰角指向性粗差校准模块用于将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内;
其中,所述第一目标方位角范围和所述第二目标俯仰角范围构成太阳法有效扫描范围。
第三方面,一种天气雷达天线指向性粗差校准设备,所述设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种天气雷达天线指向性粗差校准方法的部分或全部步骤。
第四方面,一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种天气雷达天线指向性粗差校准方法的部分或全部步骤。
相较于现有技术的有益效果:本发明通过将所述天气雷达天线的方位角指向性粗差CA校准至第一目标方位角范围内,以及,将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内,其中,所述第一目标方位角范围和所述第二目标俯仰角范围构成太阳法有效扫描范围。将太阳法的有效扫描范围作为天线指向性粗差校准的参考值,将雷达天线的指向性粗差校准在太阳法有效扫描范围内,从而确保太阳法有效,完成天气雷达天线的定标,解决了因天气雷达天线链路发生变化时天线指向性粗差太大而导致无法采用太阳法完成定标的问题。
附图说明
图1为现有技术提供的天气雷达天线指向性控制链路的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种天气雷达天线指向性粗差校准方法的流程示意图;
图3为本发明实施例提供的一种天气雷达天线指向性粗差校准装置的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种天气雷达天线指向性粗差校准设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
实施例一
如图2所示,本发明实施例公开了一种天气雷达天线指向性粗差校准方法,包括将所述天气雷达天线的方位角指向性粗差CA校准至第一目标方位角范围内,以及,将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内,其中,所述第一目标方位角范围和所述第二目标俯仰角范围构成太阳法有效扫描范围。
当天气雷达天线链路的方位轴角盒和俯仰轴角盒发生故障时,更换了方位轴角盒和俯仰轴角盒之后,天气雷达天线链路发生变化,由于方位轴角盒和俯仰轴角盒的参考点已经完全发生变化,此时,雷达天线方位角和俯仰角指向性已经被改变,雷达天线无法指向太阳获取有效太阳射电功率,导致太阳法也完全失效,天线无法完成天线定标。因此,通过本发明实施例重新将天气雷达天线的方位角指向性粗差CA校准至第一目标方位角范围内,以及将俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内,而所述第一目标方位角范围和所述第二目标俯仰角范围构成太阳法有效扫描范围。因此,是将太阳法的有效扫描范围作为天线指向性粗差校准的参考值,将雷达天线的指向性粗差校准在太阳法有效扫描范围内,使得天气雷达天线可以有效获取太阳射电功率,从而确保太阳法有效,从而完成天气雷达天线定标,无需增加其它设备,具有可行性好、可操作性强、实用性强;而且经济、方便、快捷、高效等优点。
在一个优选地实施例中,所述第一目标方位角范围为-20°~20°。
在一个优选地实施例中,所述第二目标俯仰角范围为-3°~3°。
太阳法可以有效扫描的最大扫描范围为:-20°<方位角<20°、-3°<俯仰角<3°,将所述第一目标方位角范围设定为-20°~20°,以及所述第二目标俯仰角范围设定为-3°~3°,因此,是将太阳法的最大扫描范围作为天线指向性粗差校准的参考值,将雷达天线的指向性粗差校准在太阳法最大扫描范围内,可以进一步使得天气雷达天线可以有效获取太阳射电功率,从而确保太阳法有效,从而完成天气雷达天线定标。同时,只要将将雷达天线的指向性粗差校准在太阳法最大扫描范围内,即可确保太阳法有效定标,因此,提高了本发明的方位角指向性粗差校准和俯仰角指向性粗差校准的效率和准确率。
在一个优选地实施例中,所述将所述天气雷达天线的方位角指向性粗差CA校准至第一目标方位角范围内,具体包括以下步骤:
需要说明的是,在本发明实施例中,设定雷达天线方位角和俯仰角的指向性粗差分别为:CA和CE,天线方位角和俯仰角的指令值为:ZA、ZE,天线方位角和俯仰角的指向显示值为:XA、XE。其中CA和CE为待求参数。因此,在初始状态下雷达天线指向性状态方程为:
步骤A1、使用指北针从0°开始标示出地理方位的N等分,记为BAi,i=1、2……N,N为正整数。
步骤A2、顺时针依次分别调整所述天气雷达天线的方位角至BA1、 BA2、BA3、 BA4……BAi处,则此时所述天气雷达天线方位角的顺时针指向状态方程为:
步骤A3、逆时针依次调整所述天气雷达天线的方位角至BAi……BA4、BA3 、BA2、 BA1处,则此时所述天气雷达天线方位角的逆时针指向状态方程为:
步骤A4、根据公式(1)和(2)得到雷达天线的方位角指向性粗差模型如下:
通过所述方位角指向性粗差模型计算得到所述天气雷达天线的方位角指向性粗差CA。
步骤A5、判断计算得到的CA是否在所述第一目标方位角范围内,若否,则调大N值并返回执行步骤A1,循环执行步骤A1~A5,直至将所述天气雷达天线的方位角指向性粗差CA校准至第一目标方位角范围内,完成雷达天线方位角指向性粗差校准。
本发明实施例中,采用了天气雷达天线方位角的顺时针指向状态和逆时针指向状态,对天线方位角指向性粗差进行校准,无论天线处于哪种指向状态,通过本发明实施例的方案,可以快速计算出天线方位角的指向性粗差并进行校准,从而确保太阳法有效以完成天线定标;同时,采用天线方位角的顺时针指向状态和逆时针指向状态对天线方位角指向性粗差进行校准,可以有效降低天线方位角指向状态的误差带来的影响,有利于提高天线方位角的指向性粗差校准的准确性;另外调大N值,在前一次的校准基础上,对校准结果可以更加有效的针对天线方位角指向性粗差CA进行校准,提高校准的效率,从而更加快速的计算出天线方位角的指向性粗差并进行校准,从而确保太阳法有效以完成天线定标。
在一个优选地实施例中,所述将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内,具体包括以下步骤:
需要说明的是,在本发明实施例中,设定雷达天线方位角和俯仰角的指向性粗差分别为:CA和CE,天线方位角和俯仰角的指令值为:ZA、ZE,天线方位角和俯仰角的指向显示值为:XA、XE。其中CA和CE为待求参数。因此,在初始状态下雷达天线指向性状态方程为:
天气雷达***对天线俯仰角设定有相应的负限位报警,用于在运行过程中对雷达天线扫描状态进行监控,设定俯仰角负限位报警门限为:M1,俯仰角死限位报警门限为:M2。
步骤B3、根据公式(3)和(4)得到天气雷达天线的俯仰角指向性粗差模型如下:
步骤B4、判断计算得到的CE是否在所述第二目标俯仰角范围内,若否,则返回执行步骤B1,循环执行步骤B1~B4,直至将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内,完成雷达天线方位角指向性粗差校准。
本发明实施例中,采用了天气雷达天线俯仰角的负限位报警门限和死限位报警门限对天线俯仰角指向性粗差进行校准,通过本发明实施例的方案,可以快速计算出天线俯仰角的指向性粗差并进行校准,从而确保太阳法有效以完成天线定标;同时,采用天线俯仰角的负限位报警门限和死限位报警门限对天线俯仰角指向性粗差进行校准,可以有效降低天线俯仰角指向状态的误差带来的影响,有利于提高天线方位角的指向性粗差校准的准确性。
在一个优选地实施例中,所述方法还包括:
当判断CE未在所述第二目标俯仰角范围内时,则进一步判断是否CE>0,若是,则表示天线俯仰角指向显示值小于指令值,则减小所述天气雷达天线向负仰角方向的转动角度,并返回执行步骤A1,直至将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内;否则,若CE<0,则表示天线俯仰角指向显示值大于指令值,则增大所述天气雷达天线向负仰角方向的转动角度,并返回执行步骤A1,直至将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内。即,在前一次的校准基础上,对校准结果可以更加有效的针对天线俯仰角指向性粗差CE进行校准,提高校准的效率,从而更加快速的计算出天线俯仰角的指向性粗差并进行校准,从而确保太阳法有效以完成天线定标。
实施例二
如图3所示,公开了一种天气雷达天线指向性粗差校准装置,包括:
方位角指向性粗差校准模块和俯仰角指向性粗差校准模块;
所述方位角指向性粗差校准模块用于将所述天气雷达天线的方位角指向性粗差CA校准至第一目标方位角范围内;
所述俯仰角指向性粗差校准模块用于将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内;
其中,所述第一目标方位角范围和所述第二目标俯仰角范围构成太阳法有效扫描范围。
在一个优选地实施例中,所述第一目标方位角范围为-20°~20°。
在一个优选地实施例中,所述第二目标俯仰角范围为-3°~3°。
在一个优选地实施例中,所述方位角指向性粗差校准模块包括:
地理方位标示单元:使用指北针从0°开始标示出地理方位的N等分,记为BAi,i=1、2……N,N为正整数;
顺时针方位角调整单元:顺时针依次分别调整所述天气雷达天线的方位角至BA1、BA2、BA3、 BA4……BAi处,则此时所述天气雷达天线方位角的顺时针指向状态方程为:
逆时针方位角调整单元:逆时针依次调整所述天气雷达天线的方位角至BAi……BA4、BA3 、BA2、 BA1处,则此时所述天气雷达天线方位角的逆时针指向状态方程为:
第一判断单元:判断计算得到的CA是否在所述第一目标方位角范围内,若否,则调大N值并返回执行步骤A1,循环执行步骤A1~A5,直至将所述天气雷达天线的方位角指向性粗差CA校准至第一目标方位角范围内,完成雷达天线方位角指向性粗差校准。
在一个优选地实施例中,俯仰角指向性粗差校准模块包括:
俯仰角指向性粗差模型:通过计算得到
所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE;其中,为俯仰角负限位报警门限,为
俯仰角死限位报警门限;为所述天气雷达天线向负仰角方向转动至出现俯仰角负限
位报警时的俯仰角指令值,为所述天气雷达天线向负仰角方向继续转动至出现俯仰
角死限位报警时的俯仰角指令值;
第二判断单元:判断计算得到的CE是否在所述第二目标俯仰角范围内,若否,则返回执行步骤B1,循环执行步骤B1~B4,直至将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内,完成雷达天线方位角指向性粗差校准。
在一个优选地实施例中,所述装置还包括:
第三判断单元:当判断CE未在所述第二目标俯仰角范围内时,则进一步判断是否CE>0,若是,则表示天线俯仰角指向显示值小于指令值,则减小所述天气雷达天线向负仰角方向的转动角度,并返回执行步骤A1,直至将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内;否则,若CE<0,则表示天线俯仰角指向显示值大于指令值,则增大所述天气雷达天线向负仰角方向的转动角度,并返回执行步骤A1,直至将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差CE校准至第二目标俯仰角范围内。
本发明实施例一种天气雷达天线指向性粗差校准装置是对应上述实施例一种天气雷达天线指向性粗差校准方法,在所述一种天气雷达天线指向性粗差校准装置中还包括若干单元,用于对应上述一种天气雷达天线指向性粗差校准方法的相应步骤,实现相应的功能。由于上述实施例中已经对一种天气雷达天线指向性粗差校准方法的步骤进行了详细的说明,故在此装置中不再赘述。
实施例三
如图4所示,公开了一种天气雷达天线指向性粗差校准设备,所述设备4包括存储器41、处理器42以及存储在所述存储器41中并可在所述处理器42上运行的计算机程序43,所述处理器42执行所述计算机程序43时实现一种天气雷达天线指向性粗差校准方法的部分或全部步骤。
实施例四
公开了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现一种天气雷达天线指向性粗差校准方法的部分或全部步骤。
需要说明的是,对于前述的各方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本发明并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本发明,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
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,可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,例如所述单元的划分,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***,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储器中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括:U盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储器中,存储器可以包括:闪存盘、只读存储器(英文:Read-Only Memory ,简称:ROM)、随机存取器(英文:Random Access Memory,简称:RAM)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种天气雷达天线指向性粗差校准方法,其特征在于,包括:
将所述天气雷达天线的方位角指向性粗差校准至第一目标方位角范围内,具体包
括:步骤A1、使用指北针从0°开始标示出地理方位的N等分,记为,i=1、2……N,N为正整
数;步骤A2、顺时针依次调整所述天气雷达天线的方位角至BAi处,则所述天气雷达天线方位
角的顺时针指向状态方程为:,其中,为所述天气雷达天线顺时针调
整方位角在处的指向显示值;步骤A3、逆时针依次调整所述天气雷达天线的方位角至处,则所述天气雷达天线方位角的逆时针指向状态方程为:,其中,为所述天气雷达天线逆时针调整方位角在处的指向显示值;步骤A4、通过下面方
位角指向性粗差模型计算得到所述天气雷达天线的方位角指向性粗差:;步骤A5、判断是否在所述第一目标方位角范围内,若否,则调
大N值并返回执行步骤A1,直至将所述天气雷达天线的方位角指向性粗差校准至第一目
标方位角范围内;
以及,将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差校准至第二目标俯仰角范围内,其
中,所述第一目标方位角范围和所述第二目标俯仰角范围构成太阳法有效扫描范围,具体
包括:步骤B1、将所述天气雷达天线向负仰角方向转动,当出现俯仰角负限位报警时,获取
俯仰角指向显示值;步骤B2、继续将所述天气雷达天线向负仰角方向转动,当出现俯仰
角死限位报警时,获取俯仰角指向显示值;步骤B3、通过下面俯仰角指向性粗差模型计
算得到所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差:,其中,为俯
仰角负限位报警门限,为俯仰角死限位报警门限;步骤B4、判断是否在所述第二目
标俯仰角范围内,若否,则返回执行步骤B1,直至将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差校准至第二目标俯仰角范围内。
2.如权利要求1所述的一种天气雷达天线指向性粗差校准方法,其特征在于,所述第一目标方位角范围为-20°~20°。
3.如权利要求1或2所述的一种天气雷达天线指向性粗差校准方法,其特征在于,所述第二目标俯仰角范围为-3°~3°。
5.一种天气雷达天线指向性粗差校准装置,其特征在于,包括:
方位角指向性粗差校准模块和俯仰角指向性粗差校准模块;
所述方位角指向性粗差校准模块用于将所述天气雷达天线的方位角指向性粗差校
准至第一目标方位角范围内,具体包括:步骤A1、使用指北针从0°开始标示出地理方位的N
等分,记为,i=1、2……N,N为正整数;步骤A2、顺时针依次调整所述天气雷达天线的方位
角至处,则所述天气雷达天线方位角的顺时针指向状态方程为:,其
中,为所述天气雷达天线顺时针调整方位角在处的指向显示值;步骤A3、逆时针依
次调整所述天气雷达天线的方位角至处,则所述天气雷达天线方位角的逆时针指向状
态方程为:,其中,为所述天气雷达天线逆时针调整方位角在处
的指向显示值;步骤A4、通过下面方位角指向性粗差模型计算得到所述天气雷达天线的方
位角指向性粗差:;步骤A5、判断是否在所述第一目标方
位角范围内,若否,则调大N值并返回执行步骤A1,直至将所述天气雷达天线的方位角指向
性粗差校准至第一目标方位角范围内;
所述俯仰角指向性粗差校准模块用于将所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差校
准至第二目标俯仰角范围内,具体包括:步骤B1、将所述天气雷达天线向负仰角方向转动,
当出现俯仰角负限位报警时,获取俯仰角指向显示值;步骤B2、继续将所述天气雷达天
线向负仰角方向转动,当出现俯仰角死限位报警时,获取俯仰角指向显示值;步骤B3、
通过下面俯仰角指向性粗差模型计算得到所述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差:,其中,为俯仰角负限位报警门限,为俯仰角死限位报警门
限;步骤B4、判断是否在所述第二目标俯仰角范围内,若否,则返回执行步骤B1,直至将所
述天气雷达天线的俯仰角指向性粗差校准至第二目标俯仰角范围内;
其中,所述第一目标方位角范围和所述第二目标俯仰角范围构成太阳法有效扫描范围。
6.一种天气雷达天线指向性粗差校准设备,所述设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1~4任一项所述的一种天气雷达天线指向性粗差校准方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1~4任一项所述的一种天气雷达天线指向性粗差校准方法的步骤。
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