[發(fā)明專利]一種基于正交相位檢測的波高測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011427196.4
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN114624514A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭立芝;毛金寶;陳康;孫銘芳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華航無線電測量研究所
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于正交相位檢測的波高測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，通過AD芯片采集到的兩路IQ回波正交信號進行低通濾波處理；

步驟2，處理后的兩路回波正交信號按照設(shè)定的幅值門限進行噪聲剔除，根據(jù)信號增益與外回路衰減關(guān)系進行增益控制，根據(jù)信號與噪聲的判定門限進行噪聲剔除，超過門限的信號認定為有效信號；

步驟3，采用相位識別算法，計算兩路回波正交信號的相位差，將剔除后的兩路回波正交信號進行互相關(guān)計算，得出兩路正交信號的相位差；

步驟4，運用干擾抑制算法，根據(jù)浪周期特性和相位差的連續(xù)趨勢對互相關(guān)后得到的兩路回波正交信號的相位差進行處理，根據(jù)相位差的正負作為海浪上升、下降的分界點；

步驟5，根據(jù)步驟4得到的浪上升、下降的分界點，分別在每個上升和下降的起始和終止點的時間段內(nèi)對兩路回波信號進行過零點檢測；

步驟6，根據(jù)過零點檢測得到的上升、下降段內(nèi)的起始和終止的過零點數(shù)得到每段的浪高信息；

步驟7：根據(jù)獲取的飛機、導(dǎo)彈的垂直方向的速度和加速度信息，運用垂向加速度補償算法，對浪高進行垂向補償，修正由于飛機垂向抖動帶來的測量誤差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于正交相位檢測的波高測量方法，其特征在于，步驟1中低通頻帶設(shè)置通帶頻率為1KHz,設(shè)置截止頻率為2KHz；

回波在基帶處理芯片進行IQ接收和解調(diào)，得到零中頻信號：

U_I(t)＝A₁cos(2πf_dt+φ₂) (1)

U_Q(t)＝A₂cos(2πf_dt+φ₂-π/2) (2)

式中：A₁為I中頻幅度；A₂為Q中頻幅度；f_d為回波多普勒頻率；φ₂為IQ中頻相位。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于正交相位檢測的波高測量方法，其特征在于，步驟2中增益控制方法為，首先設(shè)置基準(zhǔn)增益G_base，基準(zhǔn)幅值V_base，計算采集到的兩路信號的回波幅值，當(dāng)前回波信號幅值為

式中：V_I(t)為I路回波信號幅值；V_Q(t)為I路回波信號幅值；

按照如下關(guān)系式進行增益控制：

式中：G為當(dāng)前增益值；G_base為基準(zhǔn)增益值；V_base為基準(zhǔn)信號幅值；

V(t)為當(dāng)前回波信號幅值；

正常信號輸出的幅值門限設(shè)定為V_limit，根據(jù)計算小于正常信號幅值門限的認定為噪聲信號進行剔除，不進行相位互相關(guān)計算。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于正交相位檢測的波高測量方法，其特征在于，步驟3中分別對U_I(t)和U_Q(t)進行離散化互相關(guān)運算，公式為：

聯(lián)合(5)式～(7)式可以得到兩路信號的相位差：

式中：N為互相關(guān)個數(shù)，U_I(n)為I路回波信號離散化，U_Q(n)為Q路回波信號離散化。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于正交相位檢測的波高測量方法，其特征在于，步驟4中若I路中頻信號相位超前Q路中頻信號，信號互相關(guān)運算得到的相位差為正，海面處于上升段，多普勒頻率為正；若I路中頻信號相位滯后Q路中頻信號，互相關(guān)運算得到的相位差為負，海面處于下降段，多普勒頻率為負；相位差由負轉(zhuǎn)正時作為海浪上升的起始點t1，相位差由正轉(zhuǎn)負時作為上升的結(jié)束點t2。