[發明專利]一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法

在審

• 申請號: 202110712043.2
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113608205A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（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

本發明涉及一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，屬于空間微波遙感技術領域；具體步驟包括：A1、對接收回波信號進行ADC采樣，作為FPGA數據處理的輸入；A2、對采樣后的數據進行數字正交解調，得到I和Q兩路信號；A3、選取濾波器參數，獲得含有目標信號的數據；A4、基于硬件實時處理能力，設置合理的數據抽取倍數；A5、基于抽取后的每個脈沖數據進行加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據取高16位進行FFT處理。本發明通過微波著陸雷達的回波處理和計算，能夠精確獲取探測器相對于地外天體表面的距離和速度，為探測器安全精準著陸提供保障。

技術領域

本發明涉及一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，屬于空間微波遙感技術領域。

背景技術

微波探測雷達主要功能是發射雷達波至天體表面，接收后向散射的回波，并對回波進行采樣、優化和處理，從而獲得探測器相對于天體表面的距離和速度等重要參數信息。其中，關鍵過程就是對回波信號的處理算法，獲取高精度距離和速度信息，為探測器安全著陸提供保障。

在我國火星探測任務中，將面臨更加復雜的火星環境，包括火星低氣壓、風沙塵暴、復雜地貌等的影響，因此對火星著陸雷達的性能提出了更高的要求。從而使得測距測速算法不得不進一步的改進和提高，在月球探測微波測距測速雷達基礎上，非常迫切地需要探索出了新一代火星著陸雷達的信號回波處理算法。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，通過微波著陸雷達的回波處理和計算，能夠精確獲取探測器相對于地外天體表面的距離和速度，為探測器安全精準著陸提供保障。

本發明解決技術的方案是：

一種超高精度地外天體微波著陸雷達測距測速方法，包括如下步驟：

A1、對接收回波信號進行ADC采樣，作為FPGA數據處理的輸入；

A2、對采樣后的數據進行數字正交解調，得到I和Q兩路信號；

A3、選取濾波器參數，按照系統實際應用場景，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，并對數字正交解調后的I和Q兩路數據進行濾波處理，獲得含有目標信號的數據；

A4、基于硬件實時處理能力，設置合理的數據抽取倍數；對目標信號數據中的距離段L的數據進行不同倍數的數據抽取；

A5、基于抽取后的每個脈沖數據進行加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據取高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，將點數數據進行對應的累加處理，求取最大值，完成自適應參數控制和調整；

A7、根據不同距離段，對FFT處理后的數據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據；

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點數計算得到差頻；

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

進一步的，A1中，回波信號的中心頻率50MHz，信號的最大帶寬20MHz。