一种三角波调制线性调频连续波雷达测速方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113687344A(43)申请公布日2021.11.23(21)申请号202110819174.0(22)申请日2021.07.20(71)申请人西安空间无线电技术研究所地址710100陕西省西安市长安区航天基地东长安街504号(72)发明人张爱军王振西李拴劳贾建超郭语孙嘉王科(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人张辉(51)Int.Cl.G01S13/58(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种三角波调制线性调频连续波雷达测速方法(57)摘要一种三角波调制线性调频连续波雷达测速方法，步骤如下：1、通过发射正负调频，获得正负调频的回波信号；2、检测，确定是否有目标的存在；3、计算正负调频回波频谱的相关函数；4、使用重心法计算相关函数的峰值位置；5、通过峰值位置计算速度值。本发明通过对正负调频回波频谱的互相关函数的计算来得到速度，消除了单独求取正负调频回波频谱中心再计算速度方法时，由于距离向展宽带来的中心求取不准而造成的测速精度不高的问题，提高了测速的测量精度，目前该技术已应用于火星探测器微波测距测速敏感器系统设计应用。CN113687344ACN113687344A权利要求书1/2页1.一种三角波调制线性调频连续波雷达测速方法，其特征在于包括步骤如下：(1)微波测距测速敏感器系统分时发射正调频和负调频线性调频信号，计算接收的正调频回波频谱和负调频回波频谱；(2)对正调频回波频谱和负调频回波频谱分别进行检测，确定是否有目标的存在；(3)在正调频回波频谱和负调频回波频谱均检测到目标的情况下，计算正调频回波频谱和负调频回波频谱的互相关函数；(4)利用重心法计算互相关函数的峰值位置；(5)将互相关函数的峰值位置转换为速度，所述速度即为连续波雷达的速度。2.根据权利要求1所述的一种三角波调制线性调频连续波雷达测速方法，其特征在于：所述步骤(1)中，正调频回波频谱S+(f)表示为：S+(f)＝abs(FFT(x+(t)))x+(t)表示正调频回波信号经接收机去斜后的信号；负调频回波频谱S‑(f)表示为：S‑(f)＝abs(FFT(x‑(t)))x‑(t)表示负调频回波信号经接收机去斜后的信号。3.根据权利要求1所述的一种三角波调制线性调频连续波雷达测速方法，其特征在于：所述步骤(2)的实现方式为：对正调频回波频谱进行检测，确定是否有目标存在的方法如下：对正调频回波频谱进行恒虚警检测，如果频谱满足信噪比检测门限，则认为存在目标，如果频谱不满足检测门限，则认为无目标；对负调频回波频谱进行检测，确定是否有目标存在的方法如下：对负调频回波频谱进行恒虚警检测，如果频谱满足信噪比检测门限，则认为存在目标，如果频谱不满足检测门限，则认为无目标。4.根据权利要求1所述的一种三角波调制线性调频连续波雷达测速方法，其特征在于：所述步骤(3)中，利用如下公式计算互相关函数Q(m)：其中，N表示回波频谱分析FFT的点数。5.根据权利要求4所述的一种三角波调制线性调频连续波雷达测速方法，其特征在于：所述步骤(4)中，利用重心法计算互相关函数的峰值位置的公式如下：imax表示互相关函数的峰值位置。6.根据权利要求4所述的一种三角波调制线性调频连续波雷达测速方法，其特征在于：所述步骤(5)中，利用如下公式将互相关函数的峰值位置转换为速度：2CN113687344A权利要求书2/2页fs：表示回波信号的采样率；fd：表示目标的多普勒频率；λ：表示回波信号的波长；v：表示目标的速度。3CN113687344A说明书1/5页一种三角波调制线性调频连续波雷达测速方法技术领域[0001]本发明涉及一种三角波调制线性调频连续波雷达测速方法，属于深空探测微波测距测速敏感器领域。背景技术[0002]微波测速测距敏感器是深空探测着陆器导航、制导与控制(GNC)分系统的重要敏感器之一，在着陆下降段为GNC分系统提供探测器相对火星表面的距离、速度信息，确保着陆精度和安全。如何设计雷达系统实现高精度测距和测速是系统设计的关键环节。高精度速度测量对探测器的姿态控制意义重大，对着陆安全判定有着重要的意义。[0003]我国的首次火星探测，通过一次发射，实现“绕”、“落”、“巡”三个目标，实现对火星的全球观测与区域观测。任务要求微波测距测速敏感器配备四个波束，每个波束同时实现测距和测速功能，而且要求较高的测量精度。微波测距测速敏感器采用线性调频连续波体制雷达，实现每个波束的同时测距和测速，在远距离时发射三角调制的线性调频信号，得到目标的距离和速度。[0004]传统的三角波调制线性调频连续波雷达，通过分别计算正调频回波的频谱中心和负调频回波的频谱中心，来同时计算得到目标的距离