[發(fā)明專利]一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法

在審

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• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113608205A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 王振西;張愛軍;李拴勞;賀亞鵬;牛文博;劉瑞冬;賈建超
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01S13/08
• 分類號: G01S13/08;G01S13/58
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 任林沖

1.一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，其特征在于，包括如下步驟：

A1、對接收回波信號進行ADC采樣，作為FPGA數(shù)據(jù)處理的輸入；

A2、對采樣后的數(shù)據(jù)進行數(shù)字正交解調，得到I和Q兩路信號；

A3、選取濾波器參數(shù)，按照系統(tǒng)實際應用場景，確定濾波器的最大頻偏，進而確定濾波器的通帶頻率、截止頻率及阻帶抑制，并對數(shù)字正交解調后的I和Q兩路數(shù)據(jù)進行濾波處理，獲得含有目標信號的數(shù)據(jù)；

A4、基于硬件實時處理能力，設置合理的數(shù)據(jù)抽取倍數(shù)；對目標信號數(shù)據(jù)中的距離段L的數(shù)據(jù)進行不同倍數(shù)的數(shù)據(jù)抽取；

A5、基于抽取后的每個脈沖數(shù)據(jù)進行加hamming窗處理，用以減小旁瓣的對目標檢測的影響；

A6、對加窗后的每個脈沖數(shù)據(jù)取高16位進行FFT處理，按照不同距離段信號的帶寬，選取不同距離段的FFT點數(shù)，將點數(shù)數(shù)據(jù)進行對應的累加處理，求取最大值，完成自適應參數(shù)控制和調整；

A7、根據(jù)不同距離段，對FFT處理后的數(shù)據(jù)進行非相參積累和相參積累，得到正負調頻積累后的頻譜數(shù)據(jù)；

A8、對正負調頻的信號進行直流對消處理，消除直流信號對目標檢查的影響，形成一維距離像；

A9、對一維距離像完成平滑處理，確證信號頻譜的輪廓起伏平緩，利于下一步波束中心的求取；

A10、對平滑后的一維距離像進行檢測，確定目標的有和無，基于多徑和泄露信號的影響，選取最優(yōu)保護單元和參考單元；

A11、利用重心法對檢測到的目標進行波束中心求取，由采樣率和FFT點數(shù)計算得到差頻；

A12、由差頻求取距離和速度，并對數(shù)據(jù)進行剔野、平滑、保護和有效性的自主判讀并輸出。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，其特征在于，A1中，回波信號的中心頻率50MHz，信號的最大帶寬20MHz。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，其特征在于，A1中，時鐘采樣頻率為40MHz。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，其特征在于，A4中，L取值范圍為1-6。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，其特征在于，A5中，按照hamming窗的長度與FIR濾波抽取后單次波門內的有效數(shù)據(jù)點數(shù)一致的原則，針對不同距離段特性選取不同的hamming窗長度。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，其特征在于，A6中，對加窗后的每個脈沖i的數(shù)據(jù)y(n,m)取高16位進行FFT處理，一幀數(shù)據(jù)

其中，k為N_FFT的某一個點數(shù)，j為復數(shù)的符號，n＝0,1,2,…N-1,m＝0,1,2,…M-1；式中N表示脈沖個數(shù)，M表示距離單元個數(shù)。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，其特征在于，A7中，針對距離段1、2、3，作用距離較遠且脈沖個數(shù)較少，做非相參累加：

正調頻：

負調頻：

8.根據(jù)權利要求1所述的一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，其特征在于，A7中，針對距離段4、5、6，作相參累計，

首先，對FFT的結果進行求模計算：

z(n,m)＝abs(x(n,m))

abs為計算求取符號；

然后，對求模后的數(shù)據(jù)，取相同距離單元積累后的最大值，形成一維距離像：

FFT、非相參積累和相參積累的相關參數(shù)包括脈沖個數(shù)、累積脈沖個數(shù)、距離單元數(shù)。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，其特征在于，A8中，直流泄露的抑制方式是將正調頻周期的率頻譜去對消負調頻周期的頻譜：

其中，S+為正調頻的頻譜，S-為負調頻的頻譜。

10.根據(jù)權利要求1所述的一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，其特征在于，A11中，對檢測到的目標進行波束中心求取，假設檢測到目標的最近距離單元為k_min，最遠距離單元為k_max，則波束中心為：

由波束中心坐標求得其對應的差頻：

f_b＝Y×f_s/N_FFT

其中f_s表示FFT前的采樣率，N_FFT為FFT點數(shù)。