[发明专利]一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法及系统

说明书

本发明提出了一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法及系统，涉及雷达探测技术领域。包括以下步骤：选取测试目标，将探地雷达的天线对准测试目标的中心，确定天线与测试目标之间的测试距离，并记录天线的初始位置；将天线的辐射面正对贴合于测试目标正对天线的初始位置的表面，将天线沿着测试目标至天线的初始位置所在直线进行往返移动，并获取探地雷达的实测剖面；从实测剖面获取V型特征交叉点，并获取探地雷达至V型特征交叉点的传播时间，以完成对外壳辐射面时窗位置的标定。其能够主动控制形成V型剖面的图像特征，能够在雷达波形中精确地标定天线辐射表面时窗位置，便于实际生产中用于确定检测目标表面位置。

技术领域

本发明涉及雷达探测技术领域，具体而言，涉及一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法及系统。

背景技术

近年来，伴随着雷达射频领域和地球物理探测技术的相互融合，探地雷达作为实用性最高的隐蔽性目标探测设备在工程检测领域迅猛发展。为解决传统探地雷达需要进行接触式检测的弊端，配备空气耦合式天线的新型车载探地雷达是该技术明确的发展方向。由于探地雷达设备天线波长远大于主流的毫米波雷达，分辨率低，距离检测目标较近，而且一般采用脉冲冲击式雷达体制，波形特征不具有统一性，因此空气耦合天线使用过程中将会使得目标反射和直达波等系统干扰被混合在波形前端。波形前端形态在使用过程中还会因为工作环境而变化，这种变化无法确定规律，因此难以准确标定天线外壳辐射面反射在波形中的时窗位置。为了区别目标与直达波等系统干扰，确定检测目标表面位置，一般采用物理上记录天线到目标表面的距离作为参数，方便后端数据处理。因此天线到检测目标表面的距离是一项重要的调节参数，理论上天线到检测目标的距离是天线叶片中心到检测目标的距离，然而由于天线有外壳和内部空间不同结构，实际工作中是通过测量天线外壳辐射面到目标的距离作为天线到检测目标的距离。因此在空气耦合天线的研发测试过程中，需要标定出天线外壳辐射面反射在波形中的时窗位置，作为用户使用过程中可用到的重要修正参数。针对于车载探地雷达空气耦合天线这种新型技术产品，尚无完整的测试标准和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法及系统，其能够主动控制形成V型剖面的图像特征，避开探地雷达空气耦合天线分辨率低，脚印大，回波信号来源广泛和波形前端随环境多变的问题，能够在雷达波形中精确地标定天线辐射表面时窗位置，便于实际生产中用于确定检测目标表面位置。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法，包括以下步骤：S110：选取测试目标，将探地雷达的天线对准测试目标的中心，确定天线与测试目标之间的测试距离，并记录天线的初始位置；S120：将天线的辐射面正对贴合于测试目标正对天线的初始位置的表面，启动探地雷达以采集数据，将天线沿着测试目标至天线的初始位置所在直线进行往返移动，并获取探地雷达的实测剖面；S130：从实测剖面获取V型特征交叉点，并获取探地雷达至V型特征交叉点的传播时间，以完成对外壳辐射面时窗位置的标定。

在本发明的一些实施例中，步骤S120之前，还包括：以天线初始位置为原点，建立平行于测试目标表面的二维坐标系；对天线进行X轴上的移动，并判断是否接收到测试目标边缘效应，若有，则调整测试距离或测试目标，重复上述进行X轴上的移动直至边缘效应消失；对天线进行Y轴上的移动，并判断是否接收到测试目标边缘效应，若有，则调整测试距离或测试目标，重复上述进行Y轴上移动直至边缘效应消失。

在本发明的一些实施例中，上述步骤130包括：利用计算天线外壳辐射面的时窗，其中d为测试距离，c为光速，t为传播时间，t0为时窗。

在本发明的一些实施例中，上述探地雷达空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法还包括以下步骤：选取不同的测试目标和测试距离，并重复步骤S110至步骤S130，以获得多个连续的V形特征交叉点及其传播时间，利用计算天线外壳辐射面的时窗，其中n为重复次数。