一种探地雷达天线相位抖动评价方法与流程

本发明属于地下目标探测领域，特别涉及该领域中的一种探地雷达天线相位抖动评价方法。

背景技术：

探地雷达是利用电磁波穿透地下介质的能力对地下目标进行探测，原始数据的准确性和稳定性对于后期数据处理是非常重要的。天线相位抖动会使反射波的波至时间产生误差。从雷达单道数据上看，天线相位抖动会引起数据沿深度方法上下浮动。如果雷达系统的天线相位抖动大，从回波信号中获得的目标位置信息与真实位置信息之间的误差也大，同时还会影响地下目标的成像质量和目标识别率。为了保证原始数据的稳定性，雷达天线相位抖动越小越好。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题就是提供一种探地雷达天线相位抖动评价方法。

本发明采用如下技术方案：

一种探地雷达天线相位抖动评价方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1，获取雷达数据，用电缆连接天线与雷达主机，将天线放置在高度为2倍天线中心频率波长的泡沫体上，泡沫体放置于4倍天线中心频率波长的覆铜板上，覆铜板与天线中心轴重合，保存采集的数据，数据道数大于1000；

步骤2，读取每个原始数据的参数，包括采样点、时窗、频率和道数，剃除原始数据的前200道数据和后200道数据；

步骤3，用步骤2获得的数据计算直耦波的正峰相位抖动，得到每道数据的直耦波正峰最大值所对应的采样点数l1＝[l1,…lm,…ln]，l1的最大值、最小值、均值分别用max1,min1,m1表示，直耦波的正峰相位抖动y1＝(max1-min1)/m1；

步骤4，用步骤2获得的数据计算直耦波的负峰相位抖动，得到每道数据的直耦波负峰最大值所对应的采样点数l2＝[l1,…lm,…ln]，l2的最大值、最小值、均值分别用max2,min2,m2表示，直耦波的负峰相位抖动y2＝(max2-min2)/m2；

步骤5，用步骤2获得的数据计算反射波的正峰相位抖动，得到每道数据的反射波正峰最大值所对应的采样点数l3＝[l1,…lm,…ln]，l3的最大值、最小值、均值分别用max3,min3,m3表示，反射波的正峰相位抖动y3＝(max3-min3)/m3；

步骤6，用步骤2获得的数据计算反射波的负峰相位抖动，得到每道数据的反射波负峰最大值所对应的采样点数l4＝[l1,…lm,…ln]，l4的最大值、最小值、均值分别用max4,min4,m4表示，反射波的负峰相位抖动y4＝(max4-min4)/m4。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的探地雷达天线相位抖动评价方法，用探地雷达数据结合天线相位抖动的算法，计算出雷达数据直耦波、反射波的正峰相位抖动和负峰相位抖动，可以直观判断雷达系统中天线相位抖动的大小，使得探地雷达体系评价性能的指标多样化，评价体系更加客观完善。

天线相位抖动较大时，可以采用滑动平均或者滤波方法来减小系统中天线相位抖动，使地下目标原始数据的稳定性增强，便于准确获得雷达反射波数据所包含的目标信息，也利于进行地下目标成像和识别。

附图说明

图1是单道波形相位抖动的示意图；

图2是消除天线相位抖动的流程图；

图3是本发明所公开评价方法的流程示意图；

图4是本发明所公开评价方法的天线布置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

天线相位抖动对雷达单道波形所造成的影响如图1所示，雷达单道波形中p点的值沿纵坐标上下抖动，数据不稳定。

消除天线相位抖动的方法流程如图2所示，在雷达数据采集的时候，可采用滑动平均或者是滤波算法消除天线相位抖动。

实施例1，本实施例公开了一种探地雷达天线相位抖动评价方法，基于探地雷达数据，对天线相位抖动大小进行评价，包含了直耦波正峰相位抖动、直耦波负峰相位抖动、反射波正峰相位抖动、反射波负峰相位抖动的信息。如图3所示，具体包括如下步骤：

步骤1，获取雷达数据，用电缆连接天线与雷达主机，如图4所示，将天线放置在高度为2倍天线中心频率波长的泡沫体上，泡沫体放置于4倍天线中心频率波长的覆铜板上，覆铜板与天线中心轴重合，保存采集的数据，数据道数大于1000；

步骤2，读取每个原始数据的采样点、时窗、频率、道数等参数，剃除原始数据的前200道数据和后200道数据；

步骤3，用步骤2获得的数据计算直耦波的正峰相位抖动，得到每道数据的直耦波正峰最大值所对应的采样点数l1＝[l1,…lm,…ln]，l1的最大值、最小值、均值分别用max1,min1,m1表示，直耦波的正峰相位抖动y1＝(max1-min1)/m1；

步骤4，用步骤2获得的数据计算直耦波的负峰相位抖动，得到每道数据的直耦波负峰最大值所对应的采样点数l2＝[l1,…lm,…ln]，l2的最大值、最小值、均值分别用max2,min2,m2表示，直耦波的负峰相位抖动y2＝(max2-min2)/m2；

步骤5，用步骤2获得的数据计算反射波的正峰相位抖动，得到每道数据的反射波正峰最大值所对应的采样点数l3＝[l1,…lm,…ln]，l3的最大值、最小值、均值分别用max3,min3,m3表示，反射波的正峰相位抖动y3＝(max3-min3)/m3；

步骤6，用步骤2获得的数据计算反射波的负峰相位抖动，得到每道数据的反射波负峰最大值所对应的采样点数l4＝[l1,…lm,…ln]，l4的最大值、最小值、均值分别用max4,min4,m4表示，反射波的负峰相位抖动y4＝(max4-min4)/m4。

本实施例所公开的评价方法，用阵列雷达所采集的多道数据，结合天线相位抖动的算法，对多通道雷达数据直耦波和反射波的正峰相位抖动和负峰相位抖动进行计算，可直观判断雷达系统中天线相位抖动的大小。

技术特征：

1.一种探地雷达天线相位抖动评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，获取雷达数据，用电缆连接天线与雷达主机，将天线放置在高度为2倍天线中心频率波长的泡沫体上，泡沫体放置于4倍天线中心频率波长的覆铜板上，覆铜板与天线中心轴重合，保存采集的数据，数据道数大于1000；

步骤2，读取每个原始数据的参数，包括采样点、时窗、频率和道数，剃除原始数据的前200道数据和后200道数据；

步骤3，用步骤2获得的数据计算直耦波的正峰相位抖动，得到每道数据的直耦波正峰最大值所对应的采样点数l1＝[l1,…lm,…ln]，l1的最大值、最小值、均值分别用max1,min1,m1表示，直耦波的正峰相位抖动y1＝(max1-min1)/m1；

步骤4，用步骤2获得的数据计算直耦波的负峰相位抖动，得到每道数据的直耦波负峰最大值所对应的采样点数l2＝[l1,…lm,…ln]，l2的最大值、最小值、均值分别用max2,min2,m2表示，直耦波的负峰相位抖动y2＝(max2-min2)/m2；

步骤5，用步骤2获得的数据计算反射波的正峰相位抖动，得到每道数据的反射波正峰最大值所对应的采样点数l3＝[l1,…lm,…ln]，l3的最大值、最小值、均值分别用max3,min3,m3表示，反射波的正峰相位抖动y3＝(max3-min3)/m3；

步骤6，用步骤2获得的数据计算反射波的负峰相位抖动，得到每道数据的反射波负峰最大值所对应的采样点数l4＝[l1,…lm,…ln]，l4的最大值、最小值、均值分别用max4,min4,m4表示，反射波的负峰相位抖动y4＝(max4-min4)/m4。

技术总结
本发明公开了一种探地雷达天线相位抖动评价方法，包括如下步骤：步骤1，获取雷达数据，用电缆连接天线与雷达主机；步骤2，读取每个原始数据的参数；步骤3，得到每道数据的直耦波正峰最大值所对应的采样点数；步骤4，得到每道数据的直耦波负峰最大值所对应的采样点数；步骤5，得到每道数据的反射波正峰最大值所对应的采样点数；步骤6，得到每道数据的反射波负峰最大值所对应的采样点数。本发明所公开的探地雷达天线相位抖动评价方法，可以直观判断雷达系统中天线相位抖动的大小，使得探地雷达体系评价性能的指标多样化，评价体系更加客观完善。

技术研发人员：程星;程丹丹;王蕾;赵翠荣;王君超
受保护的技术使用者：中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所)
技术研发日：2021.03.31
技术公布日：2021.08.06