[发明专利]精密测距模拟器测距精度标校装置及方法

权利要求书

1.一种精密测距模拟器测距精度标校装置，其特征在于：

所述精密测距模拟器测距精度标校装置包括计算机、任意波形发生器、矢量信号发生器、示波器、环形器和精密测距模拟器，计算机控制任意波形发生器输出测距询问触发脉冲，测距询问触发脉冲作为示波器的同步信号，同时，触发矢量信号发生器输出L波段测距询问信号，测距询问信号一路输入示波器，另一路经功率放大后，通过环行器为精密测距模拟器提供询问信号；精密测距模拟器输出的测距应答信号经环行器接入示波器，示波器对矢量信号发生器输出的测距询问信号和精密测距模拟器输出的测距应答信号进行Hilbert变换，得到测距询问信号和测距应答信号的包络，将测距询问信号中第一个脉冲包络的半幅度点时间和测距应答信号中第一个脉冲包络半幅度点的时间间隔存储在计算机，该时间间隔减去精密测距模拟器的固定延时，同时补偿询问信号与精密测距模拟器测试电缆长度差引起的时间延迟，得到精密测距模拟器的模拟距离，与精密测距模拟器标称值比较，得到精密测距模拟器的测距精度。

2.一种利用权利要求1所述装置的精密测距模拟器测距精度标校方法，其特征在于包括下述步骤：

1)标定测距询问信号和测距应答信号到达示波器的路径延时差△T；

2)设置测距询问触发脉冲，FA模式触发周期为25ms，IA模式触发周期为62.5ms；

3)设置精密测距模拟器的模拟距离为D0，D0的最小值为0，最大为精密测距模拟器的最大模拟距离；

4)矢量信号发生器经任意波形发生器触发，输出L波段测距询问信号；

5)精密测距模拟器输出测距应答信号；

6)对测距询问信号和测距应答信号进行Hilbert变换，得到测距询问信号和测距应答信号的包络；

7)获得测距询问信号中第一个脉冲包络的半幅度点时间T1和测距应答信号中第一个脉冲包络的半幅度点的时间T2；

8)计算测距应答信号相对于测距询问信号的延时T＝T2-T1；

9)测距应答信号相对于测距询问信号的延时T减去精密测距模拟器的固定延时T0，同时补偿测距询问信号与测距应答信号带来的测试电缆的长度差引起的时间延迟ΔT，得到精密测距模拟器的模拟距离D＝C×(T2-T1-T0-ΔT)/2，其中：C为电磁波传播速度；

10)计算模拟器的距离模拟单次误差ΔD＝D-D0；

11)重复步骤1)～10)进行若干次测量，剔除奇异值，进行距离滤波，FA模式滤波器的Z域传递函数其中，b_{0_FA}＝0.11111112，a_{1_FA}＝0.777777779；IA模式滤波器的Z域传递函数其中，b_{0_IA}＝0.238095239，a_{1_IA}＝0.523809525；

对于IA模式，测量次数大于960，选取后640个测量结果进行距离滤波；

对于FA模式，测量次数大于1400，选取后400个测量结果进行距离滤波；

12)将上述距离滤波后的数据进行PFE及CMN滤波，FA模式下PFE滤波器的Z域传递函数其中，b_{0_FA_PFE}＝0.000810143，a_{1_FA_PFE}＝-1.886148009，b_{1_FA_PFE}＝0.001620286，a_{2_FA_PFE}＝0.889388578，b_{2_FA_PFE}＝0.000810143；IA模式下PFE滤波器的Z域传递函数其中，b_{0_IA_PFE}＝0.004657225，a_{1_IA_PFE}＝-1.727024569，b_{1_IA_PFE}＝0.009314449，a_{2_IA_PFE}＝0.745653465，b_{2_IA_PFE}＝0.004657225；FA模式下CMN滤波器的Z域传递函数其中，b_{0_FA_CMN}＝0.99378883，a_{1_FA_CMN}＝-0.98757765；IA模式下CMN滤波器的Z域传递函数其中，b_{0_IA_CMN}＝0.984615386，a_{1_IA_CMN}＝-0.96923078；得到PFE滤波后的数据ΔD_PFE(i)，i＝1,2,...n-1，其中n-1为PFE滤波后的数据个数；CMN滤波后的数据ΔD_CMN(i)，i＝1,2,...n，其中n为CMN滤波后的数据个数；

13)计算FA模式下精密测距模拟器的距离误差：

将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间(0,0.1]、(0.1,0.2]、…(ε_{PFE_FA}-0.1,ε_{PFE_FA}]，ε_{PFE_FA}为FA模式PFE距离误差，PFE滤波后的数据ΔD_PFE(i)取绝对值，计算其在各个区间的个数依次将作累加，如果且其中k≤floor(10ε_{PFE_FA})+1，则距离的PFE误差为0.1·m_k-1；否则，距离的PFE误差大于ε_{PFE_FA}；

将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间(0,0.1]、(0.1,0.2]、…(ε_{CMN_FA}-0.1,ε_{CMN_FA}]、(ε_{CMN_FA},ε_{CMN_FA}+0.1]，ε_{CMN_FA}为FA模式CMN距离误差；将CMN滤波后的数据ΔD_CMN(i)取绝对值，计算其在各个区间的个数，依次将作累加，如果且其中k≤floor(10ε_{CMN_FA}+1)，则距离的CMN误差为0.1·m_k-1；否则，距离的CMN误差大于ε_{CMN_FA}；

14)计算IA模式下精密测距模拟器的距离误差：

将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间(0,0.1]、(0.1,0.2]、…(ε_{PFE_IA}-0.1,ε_{PFE_IA}]，ε_{PFE_IA}为IA模式PFE距离误差，PFE滤波后的数据ΔD_PFE(i)取绝对值，计算其在各个区间的个数依次将作累加，如果且其中k≤floor(10ε_{PFE_IA}+1)，则距离的PFE误差为0.1·m_k-1；否则，距离的PFE误差大于ε_{PFE_IA}；

将距离从0开始，以0.1m为间隔划分区间(0,0.1]、(0.1,0.2]…(ε_{CMN_IA}-0.1,ε_{CMN_IA}]、(ε_{CMN_IA},ε_{CMN_IA}+0.1]，ε_{CMN_IA}为IA模式CMN距离误差，将CMN滤波后的数据ΔD_CMN(i)取绝对值，计算其在各个区间的个数依次将作累加，如果且其中k≤floor(10ε_{CMN_IA}+1)，则距离的CMN误差为0.1·m_k-1；否则，距离的CMN误差大于ε_{CMN_IA}。