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敏视达雷达RI回波上下起伏_原因分析和解决办法_3月13日
敏视达雷达RHI回波上下起伏_原因分析和解决办法 2014年3月13日 问题描述 上面两张图,在时间上相差15秒钟。但发现图像会一上一下。让我们观察100km处的回波,看速度正好发生模糊的那个区域(从红色向蓝色跳变的区域)。可以发现,在高度上波动的幅度为430多米 ,相当于arcsin( 430/100e3)=0.25度。但是,如果依次间隔1个观察RHI的图片(每次RHI扫描,一次是仰角从上往下扫描,一次是从下往上扫描),就没有上述波动的现象。 在“\未修正的图片” 目录下可以发现更多存在这个问题的图片。通过对图片的连续播放,可以很容易的发现这个问题。 原因分析 我们分析,这是由于两个原因造成的: 天线俯仰齿轮传动的间隙 1.由于天线的俯仰值依靠所谓的“光电编码器”来得到,光电编码器依靠齿轮和天线相连。为了减少齿轮传动的间隙,该雷达采用了单级双片消隙齿轮装置。 如下图: 但是,如果齿轮的间隙不像设计的那么小,就会造成在天线往上升和往下降的时候,由于存在齿轮的间隙,就会造成回波的上下起伏。 天线俯仰数据传输延迟 天线仰角数据传到数据中频接收机,有一定的延迟时间。根据以前和雷达厂家的人讨论的结果,伺服传来的方位数据每45ms发送一次。也就是说,天线当前的仰角数据,最多会延迟45ms,最少则没有延迟,才发送给数字中频接收机,和IQ数据打包在一起。平均下来为22.5ms。 注意:这里还要加上由于串行波特率的影响,传送一次数据也需要花费时间,波特率为9600bps,相当于1ms一个字节,方位、俯仰、加上同步头,一般要6个字节。串行传送所需的时间约为6ms。 两者加在一起,则天线俯仰数据传输延迟为22.5+6=28.5ms,就算30ms。 让我们来计算一下30ms造成角度上的延迟是多少: 在RHI模式下,我们设定的天线俯仰速度为3.9deg/s,则30ms相当于天线俯仰变化了3.9*0.03=0.117度。 也就是说,在天线仰角从上往下扫描时,记录在数据中的天线仰角值,要比天线真正的仰角要大0.117度,当我们用记录在数据中的天线仰角值,绘制RHI图的时候,就会将回波往上偏;而当天线从下往上扫描时,记录的天线仰角值要比天线真正的仰角要小0.117度,我们绘制RHI图的时候,就会将回波往下偏。 因此,上下波动的幅度是 0.117度的2倍,即0.234度。 解决办法 解决办法是:对数据中记录的天线俯仰值,进行修正。 1.先通过数据中记录的俯仰的变化规律(从大到小,还是从小到大),判断出该数据中的天线是从上往下扫描,还是从下往上扫描。 2.如果是由于齿轮传动间隙造成的问题,则只需要再根据扫描方向,加减一个齿轮间隙的大小即可; 3.如果是由于数据传输延迟造成的问题,则需要实时计算出当前的俯仰速度(注意:虽然设定的俯仰速度是3.9度/s,但实际上天线会有加减速,见下图),然后乘以延迟时间,得到角度上的延迟是多少。然后再根据扫描方向,加减这个延迟的角度。 天线仰角变化的图 那么,到底是由于齿轮传动间隙,还是数据传输延迟造成的呢? 我认为:数据传输延迟应该是主要的,先对这个问题进行修正。剩余的误差用齿轮间隙来修正。 修正程序 修正的Matlab程序为: \Matlab\Read_MSD_Radar_BaseData_Main_RHI_Modify.m 关键的代码如下: Elevation_Delta_Temp=BaseData_Select.Elevation(11:end)-BaseData_Select.Elevation(1:end-10); %相邻10个触发的俯仰值相减。 注意:这里不要用相邻1个触发的俯仰值。 Elevation_Delta=[Elevation_Delta_Temp(1);Elevation_Delta_Temp(1);Elevation_Delta_Temp(1);Elevation_Delta_Temp(1);Elevation_Delta_Temp(1); Elevation_Delta_Temp; ... Elevation_Delta_Temp(end);Elevation_Delta_Temp(end);Elevation_Delta_Temp(end);Elevation_Delta_Temp(end);Elevation_Delta_Temp(end)]; %注意:下面要对Elevation_Delta -180,或者180,进行折叠 Elevation_Delta (Elevation_Delta-180)=Elevation_Delta (Elevation_Delta-180)+360; Elevation_Delta (Elevation_Delta180)=Elevation_Delta (E
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