[发明专利]一种高精度边坡监测雷达双轴测试系统和方法

说明书

本发明公开了一种高精度边坡监测雷达双轴测试系统和方法，涉及边坡监测雷达技术领域，包括数据分析模块、距离向测试模块、俯仰向测试模块以及角反射器；所述数据分析模块用于对雷达天线的电磁波段频率进行有效性分析，判断是否需要对雷达天线的电磁波段频率进行微调；其中距离向测试模块采用第一电机驱动器驱动第一步进电机沿Z+和Z‑的移动，并通过改变细分倍数来提高定位精度，通过数显式千分表接触基准测砧形成开环控制；俯仰向测试模块采用第二电机驱动器控制第二步进电机沿Z+和Z‑的移动，然后通过调节平台将第二步进电机和丝杆的Z向移动转换为绕X轴的俯仰运动，提高雷达的反射率，提高边坡监测雷达的测量精度和准确性。

技术领域

本发明涉及边坡监测雷达技术领域，具体是一种高精度边坡监测雷达双轴测试系统和方法。

背景技术

边坡雷达使用雷达波束扫描观测区域得到雷达图像，通过对不同时间的图像相位干涉处理提取相位变化信息，实现边坡表面微小形变的高精度测量；但目前边坡雷达进行测量时，经常会受到外界环境的影响，导致测量结果不准确，可能会产生较大的安全隐患和经济损失；

同时边坡监测雷达的角反射器无法精确地实现距离向分辨率和俯仰向分辨率指标地重复测试，每次测试的随机性和差异性很大，操作的也比较繁杂；角反射器需要人工长时间摆放和调整，造成测试人员劳动强度大；为此，本发明提出一种高精度边坡监测雷达双轴测试系统和方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高精度边坡监测雷达双轴测试系统和方法。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种高精度边坡监测雷达双轴测试系统，包括脉冲输出模块、数据采集模块、数据分析模块、PLC控制器、距离向测试模块、俯仰向测试模块以及角反射器；

所述脉冲输出模块用于输出电脉冲，电脉冲用于驱动雷达天线的电磁波段频率至目标频率，并将目标频率存储至数据库；

在使用边坡监测雷达对目标进行探测之前，所述数据采集模块用于采集雷达天线的电磁波段频率，并将采集的频率传输至数据分析模块进行有效性分析，计算得到对应雷达天线的频率偏值PL；判断是否需要对雷达天线的电磁波段频率进行微调；所述角反射器用来接收边坡监测雷达发送的电磁波信号，并沿电磁波发射路径反射给边坡监测雷达；

其中，距离向测试模块采用第一电机驱动器驱动第一步进电机旋转，然后通过滚珠丝杆螺母、直线模组联接座、滑块以及角反转接板焊接件带动俯仰向测试模块沿Z+或Z-的方向移动；同时用数显式千分表将距离向测试模块沿Z+或Z-的移动的距离实时显示；

其中，俯仰向测试模块采用第二电机驱动器控制第二步进电机沿Z+和Z-的移动，然后通过调节平台将第二步进电机和丝杆的Z向移动转换为绕X轴的俯仰运动。

进一步地，所述数据分析模块的具体分析步骤如下：

响应于预设的频率采集指令，采集实际波段频率数据；将实际波段频率数据与目标频率相比较，得到频率差值Ci；其中Ci取正数；

建立频率差值Ci随时间变化的曲线图；将频率差值Ci与预设差值阈值相比较；若Ci大于预设差值阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并进行标注，记为偏离曲线段；

统计偏离曲线段的数量为P1，将偏离曲线段上对应Ci与预设差值阈值的差值对时间进行积分并进行求和得到偏离参考能量E1，利用公式PL=P1×a1+E1×a2计算得到对应雷达天线的频率偏值PL，其中a1、a2均为系数因子；将频率偏值PL与预设偏值阈值相比较；若PL大于预设偏值阈值，则判定当前电磁波段频率无效，生成微调信号；

所述数据分析模块用于将微调信号上传至PLC控制器，所述PLC控制器接收到微调信号后分配工作人员对脉冲输出模块输出的电脉冲进行调整，实现雷达天线的电磁波段频率微调。