安防雷达[1]应用地位不断提升, 基于视频分析技术和雷达探测技术的融合[2], 建设摄像雷达智慧传感入侵探测设备, 实现目标方位、角度、距离等可视化跟踪以及智能预警, 解决周界安防的漏报和误报问题。雷达模块作为摄像雷达智慧传感设备的根本, 研究摄像雷达的雷达标定方法的实现, 是雷达探测目标准确性的重要指标, 也是确保雷达准确捕获目标的基础[3]。
一、雷达标定设计要求
基于摄像雷达的雷达模块主要应用于周界防范, 对目标的跟踪和定位, 所以对于雷达标定的可靠性、精度以及速度各方面的要求比较高[4]。
(一) 速度标定
雷达探测是针对移动目标进行探测, 对目标移动的速度具有一定的要求, 基于摄像雷达的雷达模块其机制是采用多频连续波测距原理, 根据雷达与目标之间的频率多普勒效应。所以对于雷达的标定速度有非常高的精准度要求, 这样才能实现最佳状态的预警机制。
(二) 精度标定
雷达定位目标一般包括距离、方位、高度等信息, 基于摄像雷达的雷达方位确定是通过双通道比相测角技术原理, 进而测出目标入侵的方向。对于雷达指标来说, 最大的影响因素是方位精度;而对于雷达目标的探测来说, 最大的影响因素是定精度。所以说确保雷达的精度标定具有非常重要的作用。
(三) 可靠性标定
摄像雷达是为了满足机场、边防、监狱、军事基地、住宅小区、学校、企业园区、政府部门等重要场所对安防区域实现在复杂环境下全天候、高精度、高可靠性的要求, 实现实时监测进入检测区域目标的大小、距离、速度及方位角, 完成对目标进行跟踪, 因此对于雷达标定的可靠性设计也是必要的。
二、雷达标定实现方法
通过对雷达标定的要求设计, 研发出一套基于摄像雷达的雷达标定方法。雷达标定设计首先根据摄像雷达整机的研制要求进行分析, 考虑到目标监测的精度以及方位的准确性, 严格按照雷达标定设计步骤出发。
(一) 雷达标定原理
雷达标定过程中, 主要涉及了相位法[5]和雷达测距[6]两种基本原理, 通过学习不同的基本原理, 就可以对目标的距离、速度以及方位准确获取。
雷达测距的基本原理是:提取发射频率分别为f0、1f的回波信号的多普勒频率成分0x (t) 、1x (t) 分别作FFT, 根据各自离散频谱求出0x (t) 、1x (t) 两者的初始相位差, 基于这一相位差就可以对目标距离进行确定。下图为原理图:
相位法测角:设在θ方向有一远区目标, 反射的电磁波疑似平面波。因为d位两天线间距, 存在一定的波程差∆R, 从而产生相位差ϕ。
其中λ为雷达波长。
利用速度模拟器模拟目标的回波数据, 并采用双通道比相测量目标的方位角, 确定目标在雷达监测区域内的位置。
(二) 设计步骤
在开展雷达标定的时候, 第一点需要做的就是分析摄像雷达的研制要求, 确定摄像雷达目标探测的精度, 还有就是分析各种影响因素。雷达标定研制分析后, 将进行实际操作, 搭建摄像雷达整机环境, 固定整机位置, 连接终端雷达标定软件, 雷达标定工作准备完毕。具体的操作步骤如下: (1) 定速测距, 利用速度模拟器将目标的速度固定在一定的速度, 如5m/s, 测试目标不同位置时, 雷达输出的目标的纵向距离, 一定速度下共100组数据, 对雷达检测的目标距离进行处理。 (2) 定速测方位, 在相同速度下, 对不同方位的目标进行检测, 利用雷达相位法测角原理, 输出目标在横向不同位置时, 得到目标的左右方位角, 从而确定目标方位信息。 (3) 定距测速, 固定位置, 利用速度模拟器, 模拟目标运动的速度, 设置不同速度, 监测速度的探测范围, 从而完成雷达的速度标定。 (4) 整体测试, 通过对雷达标定速度、距离以及方位的测定, 进行整机测试, 合格则标定完成, 否则继续进行以上关键步骤。
三、总结
基于摄像雷达的雷达标定实现方法, 解决了摄像雷达标定的问题, 标定的准确性是雷达监测目标的关键, 若雷达标定不准确, 探测目标的方位等信息有误, 无法实现智能预警的功能。这种基于摄像雷达的雷达标定方法, 实质上解决了目前周界安防中传统的技术手段存在大量漏报和误报情况, 使目标监测的精准性有很大的提升, 这也在一定程度上保障了安防领域的安全。
摘要：随着全球科技的快速发展, 网络公共安全已经成了各个国家都非常关注的话题之一, 根据颁布的《“十三五”公共安全科技创新专项规划》中的提示:“围绕提高各类突发事件监测预警的及时性和准确性, 重点研发智能化监测预警类应急产品”就可以发现, 在安防系统当中, 周界防范的作用越发重要, 所以说安装周界探测报警系统是目前非常有效的一种手段。基于视频分析技术和雷达探测技术的融合, 建设摄像雷达智慧传感入侵探测设备, 实现目标方位、角度、距离等可视化跟踪以及智能预警, 解决漏报和误报问题。基于摄像雷达的雷达标定实现方法, 是雷达探测目标准确性的重要指标, 目标方位标定精度是雷达准确捕获目标的前提, 根据摄像雷达探测目标的设计要求, 介绍了雷达标定的实现方法, 总结了雷达标定的设计步骤, 雷达标定实现了目标的精准探测, 为后期的设计雷达的标定提供了重要支持。
关键词：周界安防,摄像雷达,目标方位,雷达标定
参考文献
[1] 王彬.安防雷达的总体设计与实现[J].电子世界, 2018 (1) :119.
[2] 曹明玮, 钱烨强, 王冰.基于监督式学习的全景相机与激光雷达的联合标定[J].机电一体化, 2018 (1) :4-10+35.
[3] 孙国强, 田芳宁.高机动雷达方位标定方法[J].兵器装备工程学报, 2014 (9) :14-16.