一种相控阵风廓线雷达标定系统及方法与流程
本发明涉及雷达标定领域，具体涉及一种相控阵风廓线雷达标定系统及方法。
背景技术：
风廓线雷达是以大气湍流为示踪物的大气遥感设备，能以一定时空分辨率提供大气三维风场信息。相控阵风廓线雷达的天线以阵列方式组成，可通过控制相位实现雷达波束的快速形成和指向偏转。相控阵风廓线雷达在长时间连续工作的情况下，需要对重要指标进行检测并进行相关补偿以保证雷达的稳定性和可靠性。
在现有技术中，相控阵风廓线雷达通常能实现温度、驻波、电压、功率等简单性能参数的实时在线监测，但这些监测信息不足以完整的评估风廓线雷达的整体运行状态，因此还通常定期采用人工测试的手段，使用信号源、频谱仪、示波器以及功率计等诸多仪器进行风廓线雷达相关性能指标参数的测试，根据性质指标的测试结果，评估雷达的稳定性和可靠性。
但是，由于各测试仪器受到其功能上的局限性，若要获得较为完整的相控阵风廓线雷达性能评估结果，则需要采用大量不同类型的测试仪器进行相关性能指标的测试，操作流程较为复杂。因此，急需一种可以简化操作流程实现相控阵风廓线雷达自动标定的设备，这对提高检测效率具有重要意义。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于如何克服现有技术中的雷达性能检测的操作流程较为复杂，且检测效率较低的缺陷，因此提供一种相控阵风廓线雷达标定系统及方法。
本申请在第一个方面提供一种相控阵风廓线雷达标定系统，所述系统包括：控制模块、标定模块、测风模块、显示模块和相位补偿模块；
所述控制模块用于获取标定需求信息，并根据所述标定需求信息向所述标定模块发送控制指令；
所述标定模块用于接收所述控制指令，根据所述控制指令，产生相应的测试信号，并将所述测试信号发送至测风模块，以对所述雷达的接收通道和发射通道的性能进行测试，并生成测试结果根据所述测试结果生成相应的标定结果，并将标定结果发送至显示模块；
所述显示模块用于显示所述标定结果；
所述控制模块还用于根据所述标定结果确定相位补偿量，并根据所述相位补偿量生成相应的补偿码；
所述相位补偿模块用于根据所述补偿码对所述接收通道和发射通道进行相位补偿；
所述测风模块用于根据所述控制指令和测试信号，执行相应的标定过程。
可选的，所述标定模块包括：
多个衰减器，具体包括一个程序控制衰减器和多个固定衰减器，用于根据预设衰减规则，对所获取的测试信号的功率进行衰减处理。
可选的，所述标定模块还包括：
多个单刀双掷开关，用于根据所述控制指令，选通对应的测试通道和对应的衰减器；其中，所述测试通道包括雷达的接收通道、雷达的发射通道以及所述标定模块中预设的测试通道。
可选的，所述标定模块还包括：
噪声源，用于生成预设幅度的噪声信号。
可选的，所述标定需求信息包括标定类型，其中，所述标定类型包括：噪声系数、风速风向、雷达接收系统动态范围、灵敏度、发射功率、发射通道幅度一致性、发射通道相位一致性、接收通道幅度一致性、接收通道相位一致性和雷达系统的相干性。
可选的，所述控制模块，具体用于根据至少一个标定类型，产生相应的控制指令。
可选的，当标定类型为发射通道相位一致性标定和接收通道相位一致性标定时，所述控制模块还具体用于计算所述标定结果和参考值之间的差值；判断所述差值是否大于预设的阈值；当所述差值大于所述预设的阈值时，根据所述差值确定所述相位补偿量，并根据所述相位补偿量生成相应的补偿码。
可选的，所述标定模块包括：
频率生成组件，用于接收所述控制模块的控制指令，根据所述控制指令生成预设频率的测试信号。
可选的，所述标定模块还包括：
多选一开关，用于根据所述控制指令，选通相应的接收通道或者发射通道作为测试通道，所述多选一开关为单级形式的多选一开关或多级级联形式的多选一开关。
本申请在第二个方面提供一种相控阵风廓线雷达标定方法，所述方法包括：
获取标定需求；
根据所述标定需求生成相应的控制指令；
根据所述控制指令产生相应的测试信号，根据所述测试信号对雷达的接收通道或发射通道的性能进行测试，并生成测试结果；
根据所述测试结果生成相应的标定结果，并显示所述标定结果根据所述标定结果确定相位补偿量，并根据所述相位补偿量生成相应的补偿码；
根据所述补偿码进行相应的相位补偿。
可选的，所述根据所述控制指令产生相应的测试信号，包括：根据预设衰减规则，对所获取的测试信号的功率进行衰减处理。
可选的，所述根据预设衰减规则，对所获取的测试信号的功率进行衰减处理，包括：
根据所述控制指令，选通对应的测试通道和对应的衰减器；其中，所述测试通道包括雷达的接收通道、雷达的发射通道以及预设的测试通道。
可选的，所述根据所述控制指令产生相应的测试信号，包括：
生成预设幅度的噪声信号。
可选的，所述标定需求信息包括标定类型，其中，所述标定类型包括：噪声系数、风速风向、雷达接收系统动态范围、灵敏度、发射功率、发射通道幅度一致性、发射通道相位一致性、接收通道幅度一致性、接收通道相位一致性和雷达系统的相干性。
可选的，所述根据所述标定需求生成相应的控制指令，包括：根据至少一个标定类型，产生相应的控制指令。
可选的，当标定类型为发射通道相位一致性标定和接收通道相位一致性标定时，所述根据所述标定需求生成相应的控制指令，包括：
计算所述标定结果和参考值之间的差值；判断所述差值是否大于预设的阈值；当所述差值大于所述预设的阈值时，根据所述差值确定所述相位补偿量，并根据所述相位补偿量生成相应的补偿码。
可选的，所述根据所述控制指令产生相应的测试信号，包括：
接收所述控制指令，根据所述控制指令生成预设频率的测试信号。
可选的，所述根据所述控制指令产生相应的测试信号，还包括：
根据所述控制指令，选通相应的接收通道或者发射通道作为测试通道，所述多选一开关为单级形式的多选一开关或多级级联形式的多选一开关。
本申请技术方案，具有如下优点：
本申请提供的一种相控阵风廓线雷达标定系统及方法，该系统包括：控制模块、标定模块、测风模块、显示模块和相位补偿模块；控制模块用于获取标定需求信息，并根据标定需求信息向标定模块发送控制指令；标定模块用于接收控制指令，根据控制指令，产生相应的测试信号，并将测试信号发送至测风模块，以对测风模块的接收通道或发射通道的性能进行测试，并生成测试结果；根据测试结果生成相应的标定结果，并将标定结果发送至显示模块；显示模块用于显示标定结果；控制模块还用于根据标定结果确定相位补偿量，并根据相位补偿量生成相应的补偿码；相位补偿模块用于根据补偿码对测风模块进行相位补偿；测风模块用于根据控制指令和测试信号，执行相应的标定过程。上述方案提供的系统，可以定期获取相控阵风廓线雷达的各种标定结果，根据所获取的标定结果检测该雷达的性能，同时可根据标定结果对相控阵风廓线雷达的收发通道进行相应的相位补偿，以改善雷达性能。本技术方案增强了相控阵风廓线雷达的自动化检测能力，同时提高了收发性能和可维护性，降低了系统维护及检测成本。
本申请提供的一种相控阵风廓线雷达标定系统，实现了风廓线雷达测风工作模式和标定模式的自动转换，标定过程可自动完成，无需风廓线雷达系统以外的任何软硬件设备，自动化强，方便快捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种相控阵风廓线雷达标定系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种相控阵风廓线雷达标定系统的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的示例性的衰减器的结构示意图；
图4本申请实施例提供的示例性的相控阵风廓线雷达标定系统的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的示例性的30选一开关的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的示例性的标定模块的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的相控阵风廓线雷达标定方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在现有技术中，相控阵风廓线雷达通常能实现温度、驻波、电压、功率等简单性能参数的实时在线监测，但这些监测信息不足以完整的评估风廓线雷达的整体运行状态，因此还通常定期采用人工测试的手段，使用信号源、频谱仪、示波器以及功率计等诸多仪器进行风廓线雷达相关性能指标参数的测试，根据性质指标的测试结果，评估雷达的稳定性和可靠性。
但是，由于各测试仪器受到其功能上的局限性，若要获得较为完整的相控阵风廓线雷达性能评估结果，则需要采用大量不同类型的测试仪器进行相关性能指标的测试，操作流程较为复杂。
针对上述问题，本申请实施例提供的相控阵风廓线雷达标定系统及方法，该系统包括：控制模块、标定模块、测风模块、显示模块和相位补偿模块；控制模块用于获取标定需求信息，并根据标定需求信息向标定模块发送控制指令；标定模块用于接收控制指令，根据控制指令，产生相应的测试信号，并将测试信号发送至测风模块，以对测风模块的接收通道或发射通道的性能进行测试，并生成测试结果；根据测试结果生成相应的标定结果，并将标定结果发送至显示模块；显示模块用于显示标定结果；控制模块还用于根据标定结果确定相位补偿量，并根据相位补偿量生成相应的补偿码；相位补偿模块用于根据补偿码对测风模块进行相位补偿；测风模块用于根据控制指令和测试信号，执行相应的标定过程。上述方案提供的系统，可以定期获取相控阵风廓线雷达的各种标定结果，根据所获取的标定结果检测该雷达的性能，同时可根据标定结果对相控阵风廓线雷达的收发通道进行相应的相位补偿，以改善雷达性能。本技术方案增强了相控阵风廓线雷达的自动化检测能力，同时提高了收发性能和可维护性，降低了系统维护及检测成本。
下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
本申请实施例提供了一种相控阵风廓线雷达标定系统，用于解决现有技术中的雷达性能检测的操作流程较为复杂，且检测效率较低的技术问题。其中，该相控阵风廓线雷达包括相控阵天线、接收通道、发射通道、控制及显示组件、电源组件等，在本发明中作为一个整体表示为测风模块。
图1为本申请实施例提供的一种相控阵风廓线雷达标定系统的结构示意图，该相控阵风廓线雷达标定系统10包括：控制模块101、标定模块102、相位补偿模块103、测风模块104和显示模块105；其中，标定模块102测风模块104，标定模块102还通过相位补偿模块103连接测风模块104；
其中，控制模块101用于获取标定需求信息，并根据标定需求信息向标定模块102发送控制指令；标定模块102用于根据控制指令，产生相应的测试信号，并将测试信号发送至测风模块，以对所述雷达的接收通道或发射通道的性能进行测试，并生成测试结果；根据所述测试结果生成相应的标定结果，并将标定结果发送至显示模块105和控制模块101；显示模块105用于显示标定结果；控制模块101还用于根据标定结果确定相位补偿量，并根据相位补偿量生成相应的补偿码；相位补偿模块103用于根据补偿码对测风模块104进行相位补偿；测风模块104用于根据所述控制指令和测试信号，执行相应的标定过程。
需要解释的是，本申请实施例提供的相控阵风廓线雷达标定系统10在进行相关标定操作前，先将该相控阵风廓线雷达由测风工作模式转为标定模式。测试信号是标定模块102基于标定需求信息产生的预设频率、预设幅度的正弦信号。具体地，测试信号在控制模块101的控制下经过测风模块和测试通道再回送给标定模块102，标定模块102通过对回送回来的测试结果进行相应的数据处理，以生成对应的标定结果并通过显示模块105输出并显示标定结果。
具体地，在一实施例中，所述标定需求信息包括标定类型；其中，所述标定类型包括：噪声系数、风速风向、雷达接收系统动态范围、灵敏度、发射功率、发射通道幅度一致性、发射通道相位一致性、接收通道幅度一致性、接收通道相位一致性和雷达系统的相干性。
进一步的，控制模块101具体用于根据至少一个标定类型，产生相应的控制指令。
需要进一步说明的是，在根据控制指令确定的标定类型大于1个时，系统对每一个标定类型顺次单独操作，直至完成所有标定类型的标定过程。
在上述实施例的基础上，为了使本申请实施例提供的相控阵风廓线雷达标定系统10可以满足多种标定类型，如图2为本申请实施例提供的另一种相控阵风廓线雷达标定系统的结构示意图，作为一种可实施的方式，在上述实施例的基础上，在一实施例中，标定模块102包括：多个衰减器1021，具体包括一个程序控制衰减器和多个固定衰减器，用于根据预设衰减规则，对所获取的测试信号的功率进行衰减处理。
进一步的，标定模块102还包括：多个单刀双掷开关1022，用于根据所述控制指令，选通对应的测试通道和对应的衰减器。
其中，所述测试通道包括雷达的接收通道、雷达的发射通道以及所述标定模块中预设的测试通道。
具体地，可以通过多个单刀双掷开关1022，完成信号来源及去路的选择，以及衰减量的选择，从而实现不同标定过程之间的切换。
进一步的，标定模块102还包括：多选一开关1025，用于根据所述控制指令，选通相应的接收通道或发射通道作为测试通道，其中，多选一开关为单级形式的多选一开关或多级级联形式的多选一开关。
具体地，可以通过多选一开关1025，实现标定模块102和测风模块104基于指定接收链路和发射链路的信号单向传输。标定模块102通过多选一开关接收来自指定t模块的耦合测试信号，或者将处理后的测试信号经过多选一开关送入指定r模块。
进一步的，标定模块102还包括：噪声源1023，用于生成预设幅度的噪声信号。
示例性的，若确定待进行的标定类型为噪声系数，噪声系数可以采用y因子法进行标定。具体地，标定过程包括：
步骤sa1，标定模块102中的噪声源1023的输出端与当前控制模块101选通的测风模块104的接收通道相连，在噪声源1023不加电的条件下，获取此时噪声源1023的噪声温度toff和所述接收通道的噪声功率poff；
步骤sa2，对噪声源1023进行加电处理，获取噪声源1023在加电条件下的噪声温度ton和所述接收通道的噪声功率pon；
步骤sa3，根据所获得的不加电条件下的噪声源1023的噪声功率poff、加电条件下的噪声源1023的噪声功率pon以及该噪声源1023的出厂参数超噪比enr，确定当前接收通道的噪声系数fn；
步骤sa4，记当前接收通道的等效噪声温度为tr，接收带宽为b，接收通道增益为g，玻尔兹曼常数为k，接收通道的输入信噪比为snrin，输出信噪比为snrout则有：
poff＝k(toff+tr)bg
pon＝k(ton+tr)bg
超噪比：
噪声系数：
因此，由以上4个公式化简知，噪声系数fn可由poff、pon和enr表示为：
步骤sa5，以此类推，通过改变接收通道，并对各接收通道依次执行上述操作，直至完成所有接收通道的噪声系数标定，即生成标记类型为噪声系数的标定数据。
进一步的，标定模块102还包括频率生成组件1024，用于接收所述控制模块的控制指令，根据所述控制指令生成预设频率的测试信号。
具体地，频率生成组件1024可以根据至少一个标定类型，生成预设幅度及频率的正弦波测试信号。
示例性的，若确定待进行的标定类型为风速风向，则标定过程包括如下步骤：
步骤sb1，控制其内部的频率生成组件1024、多选一开关1025及多个衰减器1021，向测风模块104的待检测链路输出频率为雷达工作中心频率附加一定频偏的、强度约为-90dbm的信号，以得到相应的径向速度；
步骤sb2，改变波束指向，重复获取中波束、前波束、右波束、后波束、左波束共计5个波束指向的径向速度，直至风廓线雷达的所有波束完成径向速度测试；
步骤sb3，根据各波束的径向速度计算风速和风向，将生成的计算结果发送至控制模块101，与风速和风向的理论值进行对比并记录对比结果。
示例性的，若确定待进行的标定类型分别为系统动态范围及灵敏度，则标定过程包括如下步骤：
步骤sc1，控制标定模块内部的频率生成组件1024、至少一组多选一开关及至少一组衰减器1021，产生带有一定频率偏移的强度为-50dbm的信号，并将其输入至测风模块104的待检测链路；其中，一组衰减器可以包括一个程序控制衰减器和多个固定衰减器；
步骤sc2，雷达识别并记录多普勒频偏及信号强度，记输入信号频偏和识别的多普勒频偏分别为f1和f2，记输入信号强度和识别的信号强度分别为p1和p2，计算并记录f1和f2的差值δf；
步骤sc3，重复上述步骤获取5次(预设次数)p1、p2和δf，依次计算它们的平均值
步骤sc4，根据计算结果判断是否已经测试得到系统灵敏度。
具体地，若
步骤sc5，根据每一次得到的
示例性的，若确定待进行的标定类型分别为发射功率及发射通道幅度一致性，以包含30路收发通道的相控阵风廓线雷达为例，则标定过程包括如下步骤：
步骤sd1将第i路发射通道作为当前待检测通道，控制其内部的频率生成组件及至少一组多选一开关1025，频率生成组件1024产生预设幅度且带有一定频偏的激励测试信号，并输入到第i路发射通道；
步骤sd2，将第i路发射通道输出端所输出的耦合信号经过至少一组衰减器1021衰减后输入到当前接收通道；
步骤sd3，经过控制模块101对所述衰减后的耦合信号进行相应的处理，并订正衰减量和增益量，以获得第路i发射通道的发射功率；
步骤sd4，保持指定接收通道不变，顺次将其他发射通道作为待检测链路，直至获得30路发射通道(i＝1～30)发射功率，同时将30路发射通道的发射功率求和作为风廓线雷达的发射总功率。
示例性的，若确定待进行的标定类型为发射通道相位一致性，以包含30路收发通道的相控阵风廓线雷达为例，则标定过程包括如下步骤：
se1，将第i路发射通道作为当前待检测通道，控制其内部的频率生成组件1024及至少一组多选一开关1025，产生预设幅度的且带有一定频偏的激励测试信号，并输入到第i路发射通道，同时记录激励信号的初相；
se2，将当前发射通道输出端的耦合信号经过至少一组衰减器1021衰减后输入到预先选定的接收通道；
se3，将当前接收通道输出信号接入接收机通过iq相角法计算出相位，并与激励信号的初相作差得到当前发射通道的相位差；
se4，保持预先选定的接收通道不变，顺次改变其他发射通道作为待检测通道，重复测得待检测通道对应的相位差，直至30路发射通道全部测试一遍，记为θ1,θ2,…,θ30；分别计算每一个发射通道相位差到其余通道相位差之间的差值，记：
其中，i取1至30，j取1至30，得到发射通道相位一致性矩阵：
其中，n＝30；
se5，统计矩阵每一行的正数和负数数量，将正数和负数数量相等或最接近相等的行，作为发射通道相位一致性标定结果。
示例性的，若确定待进行的标定类型为接收通道幅度一致性，以包含30路收发通道的相控阵风廓线雷达为例，则标定过程包括如下步骤：
sf1，将第i路接收通道作为待检测通道，控制其内部的频率生成组件1024、至少一组多选一开关1025及至少一个衰减器1021，产生带有一定频偏的强度为-50dbm的信号，并输入到第i路接收通道；其中，如图3所示，为本申请实施例提供的示例性的衰减器的结构示意图，适用于0db～100db范围衰减控制。
sf2，基于控制模块101和测风模块104识别多普勒频偏及信号强度，计算识别的信号强度与输入信号强度之差作为当前接收通道增益；
sf3，顺次改变其他接收通道作为测试通道，重复测得当前接收通道增益，直到得到所有30路接收通道增益，记为，g1,g2,…,g30，作为接收通道幅度一致性标定结果。
示例性的，若确定待进行的标定类型为接收通道相位一致性，以包含30路收发通道的相控阵风廓线雷达为例，则标定过程包括如下步骤：
sg1，将第i路接收通道，控制其内部的频率生成组件1024、至少一个多选一开关1025及至少一个衰减器1021，产生带有一定频偏的强度为-50dbm的信号，并输入到第i路接收通道(测试通道)，同时记录信号的初相；
sg2，通过iq相角法计算信号相位，并与内置频率生成组件产生的信号初相作差得到相位差；
sg3，顺次改变其他接收通道作为待检测链路，重复以内置频率生成组件产生信号为参照物，对待检测到链路输出信号进行鉴相，直到得到所有的接收通道鉴相相位，记为
sg4，分别计算每一个接收通道相位到其余通道相位之间的差值，记：
其中，i取1至30，j取1至30，得到接收通道相位一致性矩阵：
其中，n＝30；
sg5，统计矩阵每一行的正数和负数数量，取正数和负数数量相等或最接近相等的行，作为接收通道相位一致性标定结果：
示例性的，若确定待进行的标定类型为雷达的相干性，则标定过程包括如下步骤：
sh1，控制其内部的频率生成组件1024及至少一组多选一开关1025，产生带有一定频偏的激励测试信号，并输入到选通的发射通道；
sh2，将当前发射通道输出端的耦合信号经过至少一组衰减器1021衰减后输入到预先选定的接收通道；
sh3，经过当前接收通道对测试信号进行下变频、数字正交变换后形成i、q信号；
sh4，对所述i、q信号进行多次采样并计算信号相位，将计算得到的信号相位与dds输出相位比较，以均方根误差表征信号的相位噪声；
sh5，重复测得10次(预设次数)相位噪声，以10次测试得到的相位噪声的平均值作为雷达的相干性标定结果。
在上述实施例的基础上，为了提高风廓线雷达天线波束方向性，进而提高风廓线雷达的收发性能，在完成接收通道相位一致性标定过程或发射通道相位一致性标定过程后，可以通过相位补偿模块103进行收发通道的相位调整。
具体地，在一实施例中，当标定类型为发射通道相位一致性标定和接收通道相位一致性标定时，控制模块101，具体用于计算所述标定结果和参考值之间的差值；判断所述差值是否大于预设的阈值；当所述差值大于所述预设的阈值时，根据所述差值确定所述相位补偿量，并根据所述相位补偿量生成相应的补偿码。
示例性的，若标定类型为接收通道相位一致性，其中包括30路接收通道，且其对应的标定结果是：
其中，前3路和后3路非零，中间24路均为零，需要对前3路和后3路接收通道进行相位补偿；生成对应的以二进制形式表示的相位补偿码并传送给每一路接收通道：
(1)第1路，补偿量为15°，对应补偿码是01111，补偿码最高位是符号位，0为正；
(2)第2路，补偿量为10°，对应补偿码是01010；
(3)第3路，补偿量为-10°，对应补偿码是11010；
(4)第4路～第27路，补偿量是0°，对应补偿码是00000；
(5)第28路，补偿量为-5°，对应补偿码是10101；
(6)第29路，补偿量为10°，对应补偿码是01010；
(7)第30路，补偿量为-15°，对应补偿码是11111。
相应的，每一路接收通道根据相位补偿码调整内部相位偏移量，所有接收通道形成的相位一致的补偿结果；控制模块101获得补偿后的接收通道相位一致性情况。
进一步地，发射通道相位一致性补偿包括步骤：在有源相控阵风廓线雷达中，在射频信号经过发射组件放大给相控阵天线之前，通常要进行前级放大、移相和功率分配，在此过程中，所有的发射通道被分成6组，每组内的发射通道相位始终保持一致，当雷达采用垂直指向波束探测时，6组相位相同，当采用倾斜指向波束探测时，6组相位以60°的相位差依次间隔开，若其中1组的相位为0，则6组相位分布为：0°、60°、120°、180°、240°、300°，标定过程采用垂直指向波束。将发射通道相位一致性标定结果以6个通道为间隔分成6组，每组对应于1路前级放大和移相；对每一组内的相位求平均，得到6个平均相位，记为[10,-10,5,-5,0,0]，求平均相位的过程中剔除相位差距明显过大的数据；根据6个平均相位生成相位补偿码：
(1)第1组通道，补偿量为-10°，对应补偿码是11010，补偿码最高位是符号位，1为负；
(2)第2组通道，补偿量为10°，对应补偿码是01010；
(3)第3组通道，补偿量是-5°，对应补偿码是10101；
(4)第4组通道，补偿量是5°，对应补偿码是00101；
(5)第5组通道，补偿量是0°，对应补偿码是00000；
(6)第6组通道，补偿量是0°，对应补偿码是00000；
相应的，控制预放及移相组合，对6个移相通道分别进行调整，行成相位一致的补偿结果，控制模块101获得补偿后的接收通道相位一致性情况。本申请实施例提供的相控阵风廓线雷达标定系统10可以对收发通道相位进行自适应补偿，稳定了雷达波束方向图，雷达波束指向和探测威力得以保证。
具体地，在一实施中，在完成相应的相位补偿后，控制模块101可以生成标定过程报表并通过显示模块输出，并将该雷达由标定模式转为测风工作模式。
示例性的，图4为本申请实施例提供的相控阵风廓线雷达标定系统的结构示意图，如图4所示的相控阵风廓线雷达标定系统10为如图1所示的相控阵风廓线雷达标定系统10的具体实施方式。其中包括：
s4a，接收机、信号处理及数据处理模块、显示及控制模块101：完成输入信号的鉴相、下变频、采样、模数转换、时域处理、频谱分析、测风产品生产、系统显示及控制。
s4b，功分网络、功合网络：分别完成发射通路的功率分配和接收通路的功率合成。
s4c，r模块组：由若干个r模块组成，负责对输入回波或测试信号进行放大和移相，以及对接收通道相位进行补偿。r模块在数量上与t模块数量相等，在结构上与t模块一一对应并通过环形器相连来完成收发信号的定向选择，在硬件接口上通过单刀双掷开关完成雷达测风工作模式和标定模式之间的转换。
s4d，t模块组：由若干个t模块组成，负责对输入的射频激励或测试信号进行放大。t模块在数量上与r模块数量相等，在结构上与r模块一一对应并通过环形器相连来完成收发信号的定向选择，在硬件接口上通过发射功率输出接口和发射功率耦合接口完成雷达测风工作模式和标定模式之间的转换。
s4e，预放及移相组合：完成激励信号的预先放大，再将信号1分为6和移相后输送给t模块组进行后续功率放大，再标定过程还附加发射相位补偿功能。
s4f，多选1开关1、多选1开关2：在标定过程中，分别对接收通道和发射通道进行选通控制，同一时刻只选通一路通道。
s4g，标定模块：内部设计有噪声源、至少一组衰减器1021等器件，在标定模式下，协调完成各项雷达指标的自动标定过程。
s4h，频率生成组件：生成风廓线雷达测风工作状态下的各种频率信号，与标定模块内的dds组件通过单刀双掷开关控制，当测风工作状态时，选择频率生成组件输出的射频信号作为发射激励信号，当雷达处于标定状态时，选择dds组件产生特定频率的信号进行雷达参数标定。
s4i，相控阵天线：规模为n行×n列，完成将射频信号辐射到大气中并接收散射回来的回波信号。
该系统10不需要使用任何外部仪器就可以实现相控阵风廓线雷达的自动标定过程，减轻了雷达维护人员的运维工作量，增强了雷达的可靠性和可维护性，同时方案中未对n行×n列的相控阵天线规模及收发通道数量做具体的数字限制，该系统10具有可扩展性。
其中，r模块组中的每一个r模块，内部设计有相位微调功能，可采用5比特的控制信息完成步进为1°、范围在[-16°，+15°]的相位调整，相位微调功能可以但不局限于通过选通不同长度的微带线进行实现。预放及移相组合，在功分移相后设计有相位微调功能，可采用5比特的控制信息完成步进为1°、范围在[-16°，+15°]的相位调整，相位微调功能可以但不局限于通过选通不同长度的微带线进行实现。避免了传统相位补偿过程中需要订制各种参数的调相电缆进行人工调整，省时省力，提高了相控阵风廓线雷达维护效率。
示例性的，若相控阵天线规模不大于20行×20列，此时收发通道数量不大于20时，则选用单一的多选1开关进行收发通道选择；否则，当相控阵天线规模大于20行×20列，此时收发通道数量大于20时，计通道个数为n，考虑到多选1开关的物理尺寸在结构设计中的制约影响，采用双层级联的形式，即用1个p选1和p个q选1开关，完成收发通道选择。此时，应满足：p×q＝n。根据收发通道数量的多少，有选择的决定多选1开关的实现形式，兼顾设计的复杂性和物理尺寸的可实现性。
需要说明的是，图4中系统10的发射链路组成为：频率生成组件-标定模块-预放及移相组合-功分网络-t模块组-30选1开关-标定模块-30选1开关-r模块组-功合网络-接收机。
需要进一步说明的是，图4中系统10的接收链路组成为：标定模块-30选1开关-r模块组-功合网络-接收机。
进一步的，如图5为本申请实施例提供的示例性的30选一开关的结构示意图，具体地，t模块组由30个t模块组成，r模块组由30个r模块组成，相控阵天线规模为30行×30列，两组30选1开关分别由3个10选1开关并联后再与1个3选1开关串联实现。
示例性的，图6为本申请实施例提供的标定模块的结构示意图，标定模块102中可以包括接口控制电路、噪声源1023、dds组件、2个固定衰减器、1个程序控制衰减器、1个延迟线组件、5个单刀双掷开关及若干电缆。其中，常见的程序控制衰减器一般可控范围最多为0db～60db，为了达到更大范围的衰减控制，采用程序控制衰减器后接衰减量为40db的固定衰减器配合单刀双掷开关实现0db～100db范围内的衰减控制。这样设计的有益效果是，一般相控阵风廓线雷达的动态范围可达90db左右，采用1个程控衰减器(程序控制衰减器)和1个固定衰减器相结合的形式实现0db～100db的大范围衰减控制，无需外接仪器或衰减器等器件就可以顺利完成雷达动态范围和灵敏度的自动标定。并且当有源相控阵风廓线雷达的规模增大时，只需相应的替换n选1开关并调整标定模块102相关的控制指令即可作为新的风廓线雷达的标定系统10。其中，程控衰减器的作用是可通过程序控制衰减量，与固定衰减器协同完成对信号进行指定程度的衰减；固定衰减器的作用是与程控衰减器协同完成对信号进行指定程度的衰减；噪声源1023的作用是产生幅度一定的噪声信号，用于系统10噪声系数标定；dds组件的作用是产生指定幅度、指定频率的射频信号；控制接口电路的作用是接收、执行并下发控制指令，同时收集并向上级反馈标定系统10的工作状态。
需要说明的是，本申请实施例中各可实施的方式可以单独实施，也可以在不冲突的情况下以任意组合方式结合实施，本申请不做限定。
本申请实施例提供的一种相控阵风廓线雷达标定系统，系统包括：控制模块、标定模块、测风模块、显示模块和相位补偿模块；控制模块用于获取标定需求信息，并根据标定需求信息向标定模块发送控制指令；标定模块用于接收控制指令，根据控制指令，产生相应的测试信号，并将测试信号发送至测风模块，以对测风模块的接收通道或发射通道的性能进行测试，并生成测试结果；根据测试结果生成相应的标定结果，并将标定结果发送至显示模块；显示模块用于显示标定结果；控制模块还用于根据标定结果确定相位补偿量，并根据相位补偿量生成相应的补偿码；相位补偿模块用于根据补偿码对测风模块进行相位补偿；测风模块用于根据控制指令和测试信号，执行相应的标定过程。上述方案提供的系统，可以定期获取相控阵风廓线雷达的各种标定结果，根据所获取的标定结果检测该雷达的性能，同时可根据标定结果对相控阵风廓线雷达的收发通道进行相应的相位补偿，以改善雷达性能。本技术方案增强了相控阵风廓线雷达的自动化检测能力，同时提高了收发性能和可维护性，降低了系统维护及检测成本。
本申请实施例提供了一种相控阵风廓线雷达标定方法，用于解决现有技术中的雷达性能检测的操作流程较为复杂，且检测效率较低的技术问题。其执行主体为前述实施例提供的相控阵风廓线雷达标定系统，如图7所示，为本申请实施例提供的相控阵风廓线雷达标定方法的流程示意图，该方法包括：
步骤701，获取标定需求；
步骤702，根据标定需求生成相应的控制指令；
步骤703，根据控制指令产生相应的测试信号，根据测试信号对雷达的接收通道或发射通道的性能进行测试，并生成测试结果；
步骤704，根据测试结果生成相应的标定结果，并显示标定结果根据标定结果确定相位补偿量，并根据相位补偿量生成相应的补偿码；
步骤705，根据补偿码进行相应的相位补偿。
具体地，在一实施例中，根据控制指令产生相应的测试信号，包括：根据预设衰减规则，对所获取的测试信号的功率进行衰减处理。
具体地，在一实施例中，根据预设衰减规则，对所获取的测试信号的功率进行衰减处理，包括：
根据控制指令，选通对应的测试通道和对应的衰减器；其中，测试通道包括雷达的接收通道、雷达的发射通道以及预设的测试通道。
具体地，在一实施例中，根据控制指令产生相应的测试信号，包括：
生成预设幅度的噪声信号。
具体地，在一实施例中，标定需求信息包括标定类型，其中，标定类型包括：噪声系数、风速风向、雷达接收系统动态范围、灵敏度、发射功率、发射通道幅度一致性、发射通道相位一致性、接收通道幅度一致性、接收通道相位一致性和雷达系统的相干性。
具体地，在一实施例中，根据标定需求生成相应的控制指令，包括：根据至少一个标定类型，产生相应的控制指令。
具体地，在一实施例中，当标定类型为发射通道相位一致性标定和接收通道相位一致性标定时，根据标定需求生成相应的控制指令，包括：
计算标定结果和参考值之间的差值；判断差值是否大于预设的阈值；当差值大于预设的阈值时，根据差值确定相位补偿量，并根据相位补偿量生成相应的补偿码。
具体地，在一实施例中，根据控制指令产生相应的测试信号，包括：
接收控制指令，根据控制指令生成预设频率的测试信号。
具体地，在一实施例中，根据控制指令产生相应的测试信号，还包括：
根据控制指令，选通相应的接收通道或者发射通道作为测试通道，多选一开关为单级形式的多选一开关或多级级联形式的多选一开关。
本申请实施例提供的一种相控阵风廓线雷达标定方法，用于执行上述实施例提供的相控阵风廓线雷达标定系统的具体使用方法，其实现方式与原理相同，不再赘述。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
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