本發(fā)明涉及機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)。更具體地，涉及一種機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)天線俯仰角的校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)對機(jī)場跑道進(jìn)行異物檢測時(shí)，系統(tǒng)中的各檢測點(diǎn)等間隔交替分布在跑道兩側(cè)，每個(gè)檢測點(diǎn)都有指定的成像區(qū)域。為了實(shí)現(xiàn)對指定成像區(qū)域內(nèi)的異物檢測，轉(zhuǎn)臺控制天線由預(yù)定的起始位置掃描到預(yù)定的終止位置，此時(shí)，即完成一次異物檢測掃描，在每次的掃描過程中天線的俯仰角度不發(fā)生變化。當(dāng)機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)在跑道兩側(cè)搭建完成后，需要對各檢測點(diǎn)的天線的發(fā)射方向圖俯仰角進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完成后在很長一段時(shí)間內(nèi)將不再改變。由于天線發(fā)射方向圖的俯仰角與目標(biāo)回波信號的大小直接相關(guān)，需要設(shè)計(jì)有效的校準(zhǔn)方法來確保天線輻射方向圖覆蓋指定成像區(qū)域，且在成像區(qū)域內(nèi)天線輻射強(qiáng)度盡量一致，所以機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)天線俯仰角的校準(zhǔn)是機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)組網(wǎng)成像過程中的關(guān)鍵技術(shù)。

目前，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有對機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)中天線輻射方向圖俯仰角進(jìn)行校準(zhǔn)的研究。因此，需要提供一種保證天線方向圖能夠有效地覆蓋成像范圍，并且對整個(gè)成像區(qū)域的輻射強(qiáng)度能夠盡量一致的機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)天線俯仰角的校準(zhǔn)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)天線俯仰角的校準(zhǔn)方法，以實(shí)現(xiàn)在機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)搭建完成后實(shí)現(xiàn)對天線輻射方向圖俯仰角的校準(zhǔn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)保證機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)中各檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖能夠均勻、有效地覆蓋指定成像區(qū)域。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)天線俯仰角的校準(zhǔn)方法，包括如下步驟：

S1、通過機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)中各檢測點(diǎn)的位置以及指定成像區(qū)域的范圍確定三個(gè)角錐反射器的設(shè)置位置，設(shè)置角錐反射器；

S2、通過轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)控制天線掃描完成角錐反射器在頻率方向、水平角度方向和俯仰角度方向的三維頻域數(shù)據(jù)采集，得到角錐反射器的三維頻域采樣數(shù)據(jù)；

S3、將三維頻域采樣數(shù)據(jù)變換為三維時(shí)域數(shù)據(jù)后，沿天線俯仰角度方向分析角錐反射器的時(shí)域回波幅度，完成檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖俯仰角的校準(zhǔn)。

優(yōu)選地，步驟S1中通過機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)中各檢測點(diǎn)的位置以及指定成像區(qū)域的范圍確定三個(gè)角錐反射器的設(shè)置位置的方法為：

根據(jù)檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖在掃描過程中覆蓋指定的成像區(qū)域的掃描圓環(huán)的內(nèi)徑和外徑確定三個(gè)角錐反射器的設(shè)置位置，設(shè)置角錐反射器。

優(yōu)選地，步驟S2進(jìn)一步包括如下子步驟：

S2.1、設(shè)置檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖的俯仰角初始值為φ₀，步進(jìn)值為Δφ，終止值為φ_N；

S2.2、通過轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)控制天線掃描完成角錐反射器在頻率方向、水平角度方向的二維數(shù)據(jù)采集；

S2.3、將檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖俯仰角增大Δφ：當(dāng)增大后的天線輻射方向圖俯仰角小于終止值φ_N時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟S2.2；當(dāng)增大后的天線輻射方向圖俯仰角大于等于終止值φ_N時(shí)，轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)控制天線停止掃描，得到角錐反射器的三維頻域采樣數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，步驟S3進(jìn)一步包括如下子步驟：

S3.1、對角錐反射器的三維頻域采樣數(shù)據(jù)沿頻率方向進(jìn)行逆傅立葉變換，得到角錐反射器的三維時(shí)域數(shù)據(jù)；

S3.2、沿俯仰角度方向提取出三個(gè)角錐反射器的時(shí)域回波幅度，將滿足三個(gè)角錐反射器的時(shí)域回波幅度均為最大且三個(gè)角錐反射器的時(shí)域回波幅度相等時(shí)的檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖俯仰角作為校準(zhǔn)后的檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖俯仰角。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明所述技術(shù)方案利用三個(gè)雷達(dá)散射截面(RCS)相同的角錐反射器作為校準(zhǔn)目標(biāo)，簡化了機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)天線俯仰角校準(zhǔn)過程，且本發(fā)明所述技術(shù)方案能夠保證機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)中各檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖均勻、有效地覆蓋指定成像區(qū)域。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1示出機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)天線俯仰角的校準(zhǔn)方法的流程圖。

圖2示出機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)和角錐反射器的示意圖。

附圖標(biāo)號：1、機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的檢測點(diǎn)；2、機(jī)場跑道；3、指定成像區(qū)域；4、角錐反射器。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明公開的一種機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)天線俯仰角的校準(zhǔn)方法利用三個(gè)RCS相同的角錐反射器作為校準(zhǔn)目標(biāo)，在不同的俯仰角下得到校準(zhǔn)目標(biāo)的回波信號幅度，通過對校準(zhǔn)目標(biāo)幅度的判斷實(shí)現(xiàn)天線輻射方向圖俯仰角的校準(zhǔn)。

如圖1所示，本發(fā)明公開的一種機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)天線俯仰角的校準(zhǔn)方法包括如下步驟：

S1、通過機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)中各檢測點(diǎn)的位置以及指定成像區(qū)域的范圍確定三個(gè)角錐反射器的設(shè)置位置，設(shè)置角錐反射器，角錐反射器的作用是作為校準(zhǔn)目標(biāo)；

S2、通過轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)控制天線掃描完成角錐反射器在頻率方向、水平角度方向和俯仰角度方向的三維頻域數(shù)據(jù)采集，得到角錐反射器的三維頻域采樣數(shù)據(jù)；

S3、將三維頻域采樣數(shù)據(jù)變換為三維時(shí)域數(shù)據(jù)后，沿天線俯仰角度方向分析角錐反射器的時(shí)域回波幅度，完成檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖俯仰角的校準(zhǔn)。

本方案中，步驟S1中通過機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)中各檢測點(diǎn)的位置以及指定成像區(qū)域的范圍確定三個(gè)角錐反射器的設(shè)置位置的方法為：

根據(jù)檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖在掃描過程中覆蓋指定的成像區(qū)域的掃描圓環(huán)的內(nèi)徑和外徑確定三個(gè)角錐反射器的設(shè)置位置，設(shè)置角錐反射器。

本方案中，步驟S2的具體過程為：

S2.1、設(shè)置檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖的俯仰角初始值為φ₀，步進(jìn)值為Δφ，終止值為φ_N；

S2.2、通過轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)控制天線掃描完成角錐反射器在頻率方向、水平角度方向的二維數(shù)據(jù)采集；

S2.3、將檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖俯仰角增大Δφ：當(dāng)增大后的天線輻射方向圖俯仰角小于終止值φ_N時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟S2.2；當(dāng)增大后的天線輻射方向圖俯仰角大于等于終止值φ_N時(shí)，轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)控制天線停止掃描，得到角錐反射器的三維頻域采樣數(shù)據(jù)S(ω_i,θ_n,φ_k)，其中，ω_i為頻率方向的第i個(gè)采樣點(diǎn)的頻率，θ_n為水平角度方向的第n個(gè)采樣點(diǎn)的水平角度，φ_k為俯仰角度方向第k個(gè)采樣點(diǎn)的俯仰角度。

本方案中，步驟S3的具體過程為：

S3.1、對角錐反射器的三維頻域采樣數(shù)據(jù)S(ω_i,θ_n,φ_k)沿頻率方向進(jìn)行逆傅立葉變換，得到角錐反射器的三維時(shí)域數(shù)據(jù)s(t_i,θ_n,φ_k)；

S3.2、沿俯仰角度方向提取出三個(gè)角錐反射器的時(shí)域回波幅度A₁(φ_k)＝|s(t_m1,θ_p1,φ_k)|、A₂(φ_k)＝|s(t_m2,θ_p2,φ_k)|和A₃(φ_k)＝|s(t_m3,θ_p3,φ_k)|；將滿足三個(gè)角錐反射器的時(shí)域回波幅度均為最大且三個(gè)角錐反射器的時(shí)域回波幅度相等時(shí)的檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖俯仰角作為校準(zhǔn)后的檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖俯仰角，即將滿足如下條件的檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖俯仰角φ_q1作為校準(zhǔn)后的檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖俯仰角：

A₁(φ_q1)≈max(A₁(φ_k)) (1)

A₂(φ_q1)≈max(A₂(φ_k)) (2)

A₃(φ_q1)≈max(A₃(φ_k)) (3)

A₁(φ_q1)≈A₂(φ_q1)≈A₃(φ_q1) (4)。

下面代入具體的機(jī)場跑道和機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)對本方案中的步驟S1中的根據(jù)檢測點(diǎn)的天線輻射方向圖在掃描過程中覆蓋指定的成像區(qū)域的掃描圓環(huán)的內(nèi)徑和外徑確定三個(gè)角錐反射器的設(shè)置位置的具體過程作進(jìn)一步說明：

如圖2所示，機(jī)場跑道2的寬度為45米，搭建完成后的機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的檢測點(diǎn)1之間的間距為60米，機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的檢測點(diǎn)1等間距交錯分布跑道兩側(cè)，機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的檢測點(diǎn)1距離機(jī)場跑道2的直線距離為10米。機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的檢測點(diǎn)1的天線輻射方向圖在掃描過程中以圓環(huán)的方式來覆蓋指定的成像區(qū)域3，此時(shí)，可以確定圓環(huán)的內(nèi)徑和外徑分別為10米和60.6米，由此，可以確定三個(gè)角錐反射器4的擺放位置，如圖2。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。