一种微波雷达波束中心向速度的测量方法

摘要

一种微波雷达波束中心向速度的测量方法，包括下列步骤：根据距离不模糊原则选择互质的脉冲重复频率(以下简称重频)，根据作用距离和检测信噪比的要求选择每种重频的脉冲积累个数，发射脉冲信号，并接收星球表面回波，检测最大功率点地距离门号，将该距离门的回波数据进行多普勒相关处理，后求得有模糊的波束中心向速度；将所有重频的脉冲依次处理后，按照“改进的余数定理”准则解算速度模糊次数，再结合有模糊的速度结果即可求出真实的波束中心向速度。本方法仅适用于脉冲雷达体制，可以同时测量水平和垂直两维速度分量在波束向的投影，并且可以兼顾距离测量功能，具有测量精度高，工程实现较简单的特点。

主权项

1.一种微波雷达波束中心向速度的测量方法，其特征在于包括以下几个步骤：(1)着陆器上的微波雷达先向星球表面发射至少n组互为质数的重频脉冲，其中每组重频脉冲为N个，在星球表面产生的至少n组回波信号由着陆器上的微波雷达进行采集，每组回波信号形成按照距离向和方位向存储的二维矩阵，每组回波信号分别记做s(t，t_m)：其中：n＝7；N≥128；t_m为慢时间，即方位维时间；t为快时间，即距离维时间；f_c为着陆器雷达发射信号的载波频率；R(t_m)为雷达波束中心向的距离；c为光速；(2)对至少n组回波信号分别求取距离方向幅度最大的波门，每组回波信号分别以距离方向幅度最大处的波门为雷达波束中心距离，在该距离波门上利用多普勒相关法分别求取n组回波信号有模糊的多普勒中心频率和对应的有模糊的波束中心向速度，每组回波信号有模糊的多普勒中心频率和对应的有模糊的波束中心向速度分别记做：其中：f_dn为该组有模糊的多普勒中心频率；prf_n为该组脉冲重复频率；为该组回波信号s(t，t_m)的相关函数；arg为角度求取函数；v_dn为该组有模糊的波束中心向速度；λ为回波信号的波长；(3)利用“改进的余数定理”准则对步骤(2)中获得的有模糊的波束中心向速度进行模糊次数解算得到模糊次数N_i；其中“改进的余数定理”判断准则为：存在整数N₁、N₂、、、N₅，使|f_i-f_j|＜Δf，即只有任意两个多普勒频率差都小于判据频率Δf时，则该整数组为真实模糊次数，其中1≤i≤5，1≤j≤5，f_i＝k*prf_i+f_di，k为整数，其取值范围满足：k∈[-m，m]，m为遍历次数，prf_i为有效的脉冲重复频率，f_di为步骤(2)中求取的其中5个有模糊的多普勒中心频率；有效的脉冲重复频率prf_i的判断方法为：有模糊的多普勒中心频率f_di满足“2×Δf≤f_di≤prf_ni-2×Δf”条件的脉冲重复频率为有效的脉冲重复频率，其中prf_ni为步骤(2)求取的其中5个脉冲重复频率；所述Δf的确定方法为：某个距离段速度的最大变化率为Δv_max，λ为回波信号的工作波长，δf为雷达频率提取随机误差，则：遍历次数m大于其中，prf_min为最小的脉冲重复频率；(4)利用步骤(2)获得的有模糊的波束中心向速度和步骤(3)获得的模糊次数测量出着陆器波束中心向速度v_r，其中： λ为回波信号的波长；prf为与步骤(3)中得到5个有效脉冲重复频率中的任意一个；N为与脉冲重复频率prf相对应的解算出的模糊次数；v_d为与脉冲重复频率prf相对应的有模糊的波束中心向速度。