[發明專利]非均勻多通道恒差拍頻率體制的雷達高度表

有效

• 申請號: 201910072927.9
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109581369B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 羅豐;崔凱;李騰;毛家琪
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01C5/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

本發明公開了非均勻多通道恒差拍頻率體制的雷達高度表，主要解決現有技術中雷達高度表在低高度系統靈敏度低和高高度系統實時性能差的問題。其包括：微波組件模塊(1)、模數轉換模塊(2)和數字處理模塊(3)，微波組件模塊(1)的輸出端與模數轉換模塊(2)的輸入端相連，為其提供模擬差拍信號，模數轉換模塊(2)的輸出端與數字處理模塊(3)的輸入端相連，為其提供數字信號，數字處理模塊(3)的輸出端與微波組件模塊(1)的輸入端相連，為其提供發射信號的調制參數。本發明兼顧了低高度靈敏度高和高高度快數據率的特點，且具有抗干擾能力強，后期維護成本低和測量精度高的優點，可用于對飛行器飛機高度的測量。

技術領域

本發明屬于雷達信號處理技術領域，具體涉及一種雷達高度表，可用于對飛行器飛機高度的測量。

背景技術

隨著現代航空的發展，雷達高度表在各種飛行器中的應用越來越廣泛，如直升機的定高盤旋、自動駕駛和低空導彈的飛行等，而調頻連續波雷達高度表有無距離盲區、精度高、重量輕、結構簡單、功耗低等非常多的優點；現有的雷達高度表主要基于單一恒定差拍頻率和均勻多通道恒定差拍頻率兩種工作體制，存在著高高度實時性差，低高度靈敏度低等缺點。

目前常用的雷達高度表是基于單一恒定差拍頻率的工作體制，例如中國工程物理研究院碩士楊毅的論文“FMCW雷達高度表數字信號處理技術研究”所介紹的雷達高度表，其具體實現為，首先，從雷達高度表前端的混頻器得到模擬差拍信號并進行A/D采樣；然后不斷調整發射信號的調制時間，當得到的差拍頻率落在設定窄帶濾波器通帶范圍內時，FFT之后的頻譜將會有大于門限的有效輸出，此時高度表進入跟蹤狀態，最終根據發射信號的調制參數計算得到當前高度值。北京航空航天大學提的專利申請“一種線性調頻連續波雷達高度表的數字化處理方法”(專利申請CN 201210166779.5公開號CN 102707275B)公布的單一恒定差拍頻率的工作體制的雷達高度表，該高度表雖然采用Chirp-Z變換法提高了測高精度，但是該方法依然沒有解決低高度靈敏度低和高高度實時性能差的問題；這種單一恒定差拍頻率體制類型的雷達高度表，系統的靈活性和適應力較差。

西安電子科技大學碩士廖志佳的論文“FMCW雷達高度表信號處理方法研究與實現”中所提供是基于均勻通道恒定差拍頻率體制的雷達高度表，該雷達高度表是將4個中心頻率分別設定為25kHz、50kHz、75kHz和100kHz，其測量的高度為0m-12000m，跟蹤狀態下每3000m分配一個通道，由于高度和設定的差拍頻率都是均勻分配的，所以導致在低高度時采樣點數過少，系統的靈敏度降低，門限設定復雜，極易受到噪聲的干擾，且在高度9000m-12000m的測量中，由于采用的恒定差拍頻率為100kHz，發射信號的調制時間依然過長，導致采樣點數冗余，系統的實時性較差；同時由于系統采用的是FPGA+DSP的結構，涉及到FPGA與DSP之間的數據傳輸和數據類型的轉換會導致精度降低，且架構的硬件電路設計復雜。

由于上述方法無法同時兼顧雷達高度表在低高度時系統靈敏度高和高高度時系統實時性好的特點，且該裝置中沒有故障自檢功能，后期維護成本很高，本發明采用基于非均勻多通道恒差拍頻率體制的雷達高度表解決了上述問題，并且所有數字信號處理過程由FPGA單獨完成，硬件設計簡單。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種非均勻多通道恒差拍頻率體制的雷達高度表及測高方法，以提高在小于20m的低高度時的系統的靈敏度，提高在大于6000m高高度時的系統實時性能。

為實現上述目的，本發明的雷達高度表包括：微波組件模塊、模數轉換模塊和數字處理模塊，模數轉換模塊的輸入端與微波組件模塊輸出端相連，輸出端與數字處理模塊輸入端相連，數字處理模塊的輸出端與微波組件模塊輸入端相連，其特征在于：數字處理模塊包括：

信號處理子模塊，用于通過非均勻多通道恒差拍頻率的信號處理方法算出飛行器的高度數據；

自檢子模塊，用于檢測微波組件是否正常工作，微波組件模塊和數字處理模塊之間是否正常通信；