一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验方法和系统与流程

1.本发明涉及合成孔径雷达领域，尤其涉及一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验方法和系统。


背景技术：

2.目前，传统的合成孔径雷达动态试验方法是基于普通车辆平台，依靠车辆的运动来模拟雷达与目标之间的相对运动，将运动过程中采集到的雷达回波进行处理成像并验证合成孔径雷达的系统性能。然而车辆平台在运动过程中，运动姿态极易受路面平坦度以及驾驶人员的操作技能影响。此外，跑车平台有着无法精确测量、显示自身位置和速度的弊端，结合雷达在跑车上的安装不便性、供电不便性以及随车人员的操作不便性，使得基于跑车试验的合成孔径雷达动态试验方法无论是在操作流程方面还是对成像数据的精确获取方面都存在一定困难。也就是说，基于跑车试验的合成孔径雷达动态试验方法无法满足对合成孔径雷达在动态条件下的系统性能验证需求。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验方法和系统。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
5.一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验方法，包括：
6.在包括滑轨装置的滑轨承载平台上安装合成孔径雷达；
7.对所述合成孔径雷达依次进行加电前测试、静态加电测试和滑轨预运行试验，直至测试完成；
8.对所述合成孔径雷达依次进行滑轨正式运行试验，对合成孔径雷达采集到的回波信号进行成像处理，获得待测区域sar图像，根据所述待测区域sar图像以评估所述合成孔径雷达的系统性能，完成动态试验。
9.本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验方法，该方法借助滑轨运行稳定以及操作简单的优势，速度位置信息精确可测的优势，能够极大简化试验操作流程，减少试验操作人员，节省试验时间，精确评估合成孔径雷达的各项系统性能，为合成孔径雷达的动态试验提供了有力支撑。
10.进一步地，所述加电前测试包括：
11.测试接地电阻；
12.检查所述合成孔径雷达与所述滑轨装置之间的线缆连接关系；
13.检查所述合成孔径雷达在所述滑轨承载平台上的安装位置；
14.当接地电阻测试结果满足预设电阻要求、线缆连接关系符合预设连线要求和所述合成孔径雷达的安装位置符合预设安装要求时，则加电前测试完成。
15.进一步地，所述静态加电测试包括：
16.测试所述滑轨承载平台静止条件下的输出电压；
17.测试所述滑轨承载平台静止条件下与所述合成孔径雷达的通信功能；
18.测试所述滑轨承载平台静止条件下的系统工作状态；
19.当所述输出电压满足预设供电要求、通信功能满足预设工作要求和系统工作状态满足预设状态时，则静态加电测试完成。
20.进一步地，所述滑轨预运行试验包括：
21.启动所述滑轨装置并使所述滑轨承载平台在滑轨上运动；
22.在所述滑轨承载平台运动过程中测试所述合成孔径雷达的工作过程；
23.当所述滑轨承载平台在滑轨上运动状态平稳、所述合成孔径雷达的工作过程接收信号正确时，则所述滑轨预运行试验测试完成。
24.进一步地，所述滑轨正式运行试验包括：
25.设定滑轨运动参数，根据所述滑轨运动参数使滑轨承载平台沿着滑轨运动；
26.当所述滑轨承载平台运行到指定位置时，控制所述合成孔径雷达向待测区域发射信号。
27.本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
28.一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验系统，包括：滑轨承载平台、测试模块和动态试验模块；
29.所述滑轨承载平台包括滑轨装置，并安装有合成孔径雷达；
30.所述测试模块用于对所述合成孔径雷达依次进行加电前测试、静态加电测试和滑轨预运行试验，直至测试完成；
31.所述动态试验模块用于对所述合成孔径雷达依次进行滑轨正式运行试验，对合成孔径雷达采集到的回波信号进行成像处理，获得待测区域sar图像，根据所述待测区域sar图像以评估所述合成孔径雷达的系统性能，完成动态试验。
32.本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验方法，该方法借助滑轨运行稳定以及操作简单的优势，速度位置信息精确可测的优势，能够极大简化试验操作流程，减少试验操作人员，节省试验时间，精确评估合成孔径雷达的各项系统性能，为合成孔径雷达的动态试验提供了有力支撑。
33.进一步地，所述测试模块包括：加电前测试模块；所述加电前测试模块用于测试接地电阻；
34.检查所述合成孔径雷达与所述滑轨装置之间的线缆连接关系；
35.检查所述合成孔径雷达在所述滑轨承载平台上的安装位置；
36.当接地电阻测试结果满足预设电阻要求、线缆连接关系符合预设连线要求和所述合成孔径雷达的安装位置符合预设安装要求时，则加电前测试完成。
37.进一步地，所述测试模块还包括：静态加电测试模块；所述静态加电测试模块用于测试所述滑轨承载平台静止条件下的输出电压；
38.测试所述滑轨承载平台静止条件下与所述合成孔径雷达的通信功能；
39.测试所述滑轨承载平台静止条件下的系统工作状态；
40.当所述输出电压满足预设供电要求、通信功能满足预设工作要求和系统工作状态满足预设状态时，则静态加电测试完成。
41.进一步地，所述测试模块还包括：滑轨预运行试验模块；所述滑轨预运行试验用于启动所述滑轨装置并使所述滑轨承载平台在滑轨上运动；
42.在所述滑轨承载平台运动过程中测试所述合成孔径雷达的工作过程；
43.当所述滑轨承载平台在滑轨上运动状态平稳、所述合成孔径雷达的工作过程接收信号正确时，则所述滑轨预运行试验测试完成。
44.进一步地，所述动态试验模块具体用于设定滑轨运动参数，根据所述滑轨运动参数使滑轨承载平台沿着滑轨运动；
45.当所述滑轨承载平台运行到指定位置时，控制所述合成孔径雷达向待测区域发射信号。
46.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
47.图1为本发明的实施例提供的一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验方法的流程示意图；
48.图2本发明的实施例提供的一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验系统的结构框图；
49.图3为本发明的其他实施例提供的合成孔径雷达滑轨装置示意图；
50.图4为本发明的其他实施例提供的合成孔径雷达动态合成孔径雷达与滑轨装置之间线缆的连接示意图。
具体实施方式
51.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。
52.如图1所示，为本发明实施例提供的一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验方法，合成孔径雷达滑轨装置示意图如图3所示，包括：
53.s1，在包括滑轨装置的滑轨承载平台上安装合成孔径雷达；
54.在某一实施例中，需要说明的是，滑轨承载平台预留二维阵列布置的螺纹孔，合成孔径雷达系统各组件单元应通过螺栓连接的方式安装在滑轨承载平台上，确保组件之间与承载平台之间连接可靠。此外，需要将合成孔径雷达的电源接入滑轨的供电系统，将与合成孔径雷达显控端的通信网线接入滑轨装置的通信端口。
55.在某一实施例之前，还可以包括：
56.根据滑轨装置运动参数设置试验方案；其中试验方案可以包括：试验概述，试验目的，被试对象简介，试验内容、方法和要求，参试人员及设备，风险分析及安全措施等，还可以根据实际应用情况增加试验方案内容。
57.需要说明的是，待观测区域的选择和系统参数主要考虑：合成孔径时间/距离尽量短。因此，选择的场景不要太远，从而，波形应该选择小脉宽，盲距也较短。
58.s2，对所述合成孔径雷达依次进行加电前测试、静态加电测试和滑轨预运行试验，直至测试完成；
59.s3，对所述合成孔径雷达依次进行滑轨正式运行试验，对合成孔径雷达采集到的回波信号进行成像处理，获得待测区域sar图像，根据所述待测区域sar图像以评估所述合成孔径雷达的系统性能，完成动态试验。
60.需要说明的是，评价sar图像质量的绝对平面精度指的是数据处理获得的角反射器位置(估计值)与试验中实际测得的位置值(标准值)之间的中误差。其数学定义表达式为：
[0061][0062]
其中，δxi和δyi分别为第i个角反射器点x坐标和y坐标误差。
[0063]
评价sar图像质量的成像分辨率定义为角反射器的点目标冲激响应半功率点处的宽度。
[0064]
评价sar图像质量的峰值旁瓣比定义为角反射器点目标的方位(距离)向序列峰值强度值与方位(距离)向第一旁瓣的幅度的比值。
[0065]
评价sar图像质量的积分旁瓣比定义为角反射器点目标的方位(距离)向主瓣积分能量与方位(距离)向旁瓣积分能量的比值。
[0066]
可见，相较于现有基于跑车的动态试验方法，本实施例提供的一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验方法，借助滑轨装置运行平稳，运动位置及速度信息精确可知以及操作简单的优势，简化了合成孔径雷达动态试验流程，节省了试验时间，能适应不同结构和工作方式的合成孔径雷动态试验，对于更加准确评估合成孔径雷达系统的性能提供了有力支撑。
[0067]
在某一实施例中，对合成孔径雷达采集到的回波信号进行成像处理，得到待测区域图像并评估合成孔径雷达系统性能，具体包括以下步骤：
[0068]
通过滑轨装置的显控平台记录滑轨运动参数，与合成孔径雷达自身携带的位置姿态测量单元记录数据进行对比；其中，运动参数可以包括：滑轨承载平台的速度和位置参数。记录数据可以包括：滑轨在东向，地向，北向三个方向的速度信息。
[0069]
利用合成孔径雷达的成像算法对基于滑轨装置动态试验所录取的回波信号进行成像处理，得到基于滑轨装置动态试验的待观测区域sar图像。
[0070]
根据得到的基于滑轨装置动态试验的待观测区域sar图像质量，评价合成孔径雷达的系统性能；具体地，通过评价sar图像上角反射器像的冲击响应函数是否达到设计时的各种指标，来评价合成孔径雷达对观测场景的成像能力是满足设计要求。
[0071]
得到的基于滑轨装置动态试验的待观测区域sar图像质量包括角反射器像的积分旁瓣比，峰值旁瓣比，相对辐射校正精度，绝对平面精度。具体地，在某一实施例中，积分旁瓣比和峰值旁瓣比用来评价合成孔径雷达分辨两个相邻目标的能力；相对辐射校正精度是评价合成孔径雷达获得的sar图像的图像像素值和地物后向散射系数之间的关联度；绝对平面精度则是通过测量sar图像获得的角反射器位置与实际测量角反射器的位置之间的误差来评价雷达系统的定位能力。
[0072]
本发明提供了一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验方法，该方法借助滑轨运行稳定以及操作简单的优势，速度位置信息精确可测的优势，能够极大简化试验操作流
程，减少试验操作人员，节省试验时间，精确评估合成孔径雷达的各项系统性能，为合成孔径雷达的动态试验提供了有力支撑。
[0073]
优选地，在上述任意实施例中，所述加电前测试包括：
[0074]
测试接地电阻；
[0075]
需要说明的是，要确保合成孔径雷达的配电和电子组合牢固接地，用万用表测量接地电阻，应小于1欧姆。
[0076]
检查所述合成孔径雷达与所述滑轨装置之间的线缆连接关系；
[0077]
需要说明的是，如图3所示该图为本实施例中合成孔径雷达与滑轨装置之间线缆的连接示意图，线缆连接关系如图3一致则表示连接关系正确。
[0078]
检查所述合成孔径雷达在所述滑轨承载平台上的安装位置；
[0079]
需要说明的是，合成孔径雷达在滑轨承载平台上的安装位置应确保天线阵面方向朝向待观测区域方向，天线主波束不能照射到滑轨承载平台上，满足以上则表示符合预设安装要求。
[0080]
当接地电阻测试结果满足预设电阻要求、线缆连接关系符合预设连线要求和所述合成孔径雷达的安装位置符合预设安装要求时，则加电前测试完成。
[0081]
优选地，在上述任意实施例中，所述静态加电测试包括：
[0082]
测试所述滑轨承载平台静止条件下的输出电压；
[0083]
需要说明的是，满足预设供电要求具体包括：滑轨承载平台处于静止状态，将电源与合成孔径雷达系统断开，启动滑轨装置的供电系统，测量电源输出电压是否满足合成孔径雷达的供电要求，若满足，则电源接入合成孔径雷达系统。
[0084]
测试所述滑轨承载平台静止条件下与所述合成孔径雷达的通信功能；
[0085]
需要说明的是，通信功能满足预设工作要求具体包括：滑轨承载平台处于静止状态，启动合成孔径雷达系统以及滑轨的通信系统，观察合成孔径雷达显控端的系统状态，向合成孔径雷达发送操作指令观察雷达是否正常工作。
[0086]
测试所述滑轨承载平台静止条件下的系统工作状态；
[0087]
需要说明的是，系统工作状态满足预设状态具体包括：滑轨承载平台处于静止状态，打开合成孔径雷达，设置好雷达工作参数，朝空旷区域开启天线辐射，接收回波信号，观察回波波形是否正确以及数据录取是否正常。
[0088]
当所述输出电压满足预设供电要求、通信功能满足预设工作要求和系统工作状态满足预设状态时，则静态加电测试完成。
[0089]
优选地，在上述任意实施例中，所述滑轨预运行试验包括：
[0090]
启动所述滑轨装置并使所述滑轨承载平台在滑轨上运动；
[0091]
在所述滑轨承载平台运动过程中测试所述合成孔径雷达的工作过程；
[0092]
当所述滑轨承载平台在滑轨上运动状态平稳、所述合成孔径雷达的工作过程接收信号正确时，则所述滑轨预运行试验测试完成。
[0093]
需要说明的是，所述滑轨承载平台在滑轨上运动状态平稳具体包括：通过滑轨的显控平台设定一个合适的滑轨运动速度以及运行区间，滑轨承载平台沿滑轨运行过程前，确保滑轨上无明显异物，运行过程中，观察滑轨承载平台运行姿态是否稳定。
[0094]
需要说明的是，合成孔径雷达的工作过程接收信号正确具体包括：在滑轨承载平
台运动过程中，打开合成孔径雷达，使天线向待测区域发射雷达信号，观察接收的回波波形是否正确，录取回波信号。
[0095]
优选地，在上述任意实施例中，所述滑轨正式运行试验包括：
[0096]
设定滑轨运动参数，根据所述滑轨运动参数使滑轨承载平台沿着滑轨运动；
[0097]
需要说明的是，滑轨运动速度以及运行区间应该与试验方案要求一致，滑轨承载平台在滑轨上运行稳定。
[0098]
当所述滑轨承载平台运行到指定位置时，控制所述合成孔径雷达向待测区域发射信号。
[0099]
需要说明的是，待滑轨承载平台运行到指定位置，操作合成孔径雷达向待测区域发射信号并接收反射的回波信号，直到滑轨承载平台运行至合适距离，合成孔径雷达停止工作。
[0100]
需要说明的是，在此过程中应控制录取软件开始录取待观测区域散射的回波信号，控制ad采样控制开始输出数据，同时录取回波数据。记录每次录取的参数和状态，录取文件名等信息。
[0101]
在某一实施例中，如图2所示，一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验系统，包括：滑轨承载平台1101、测试模块1102和动态试验模块1103；
[0102]
所述滑轨承载平台1101包括滑轨装置，并安装有合成孔径雷达；
[0103]
所述测试模块1102用于对所述合成孔径雷达依次进行加电前测试、静态加电测试和滑轨预运行试验，直至测试完成；
[0104]
所述动态试验模块1103用于对所述合成孔径雷达依次进行滑轨正式运行试验，对合成孔径雷达采集到的回波信号进行成像处理，获得待测区域sar图像，根据所述待测区域sar图像以评估所述合成孔径雷达的系统性能，完成动态试验。
[0105]
本发明提供了一种基于滑轨装置的合成孔径雷达动态试验方法，该方法借助滑轨运行稳定以及操作简单的优势，速度位置信息精确可测的优势，能够极大简化试验操作流程，减少试验操作人员，节省试验时间，精确评估合成孔径雷达的各项系统性能，为合成孔径雷达的动态试验提供了有力支撑。
[0106]
优选地，在上述任意实施例中，所述测试模块1102包括：加电前测试模块；所述加电前测试模块用于测试接地电阻；
[0107]
检查所述合成孔径雷达与所述滑轨装置之间的线缆连接关系；
[0108]
检查所述合成孔径雷达在所述滑轨承载平台上的安装位置；
[0109]
当接地电阻测试结果满足预设电阻要求、线缆连接关系符合预设连线要求和所述合成孔径雷达的安装位置符合预设安装要求时，则加电前测试完成。
[0110]
优选地，在上述任意实施例中，所述测试模块还包括：静态加电测试模块；所述静态加电测试模块用于测试所述滑轨承载平台静止条件下的输出电压；
[0111]
测试所述滑轨承载平台静止条件下与所述合成孔径雷达的通信功能；
[0112]
测试所述滑轨承载平台静止条件下的系统工作状态；
[0113]
当所述输出电压满足预设供电要求、通信功能满足预设工作要求和系统工作状态满足预设状态时，则静态加电测试完成。
[0114]
优选地，在上述任意实施例中，所述测试模块1102还包括：滑轨预运行试验模块；
所述滑轨预运行试验用于启动所述滑轨装置并使所述滑轨承载平台在滑轨上运动；
[0115]
在所述滑轨承载平台运动过程中测试所述合成孔径雷达的工作过程；
[0116]
当所述滑轨承载平台在滑轨上运动状态平稳、所述合成孔径雷达的工作过程接收信号正确时，则所述滑轨预运行试验测试完成。
[0117]
优选地，在上述任意实施例中，所述动态试验模块1103具体用于设定滑轨运动参数，根据所述滑轨运动参数使滑轨承载平台沿着滑轨运动；
[0118]
当所述滑轨承载平台运行到指定位置时，控制所述合成孔径雷达向待测区域发射信号。
[0119]
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。
[0120]
需要说明的是，上述各实施例是与在先方法实施例对应的产品实施例，对于产品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。
[0121]
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。
[0122]
在本技术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，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，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，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。
[0123]
上述方法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介质中。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介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0124]
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。