一种多普勒雷达水流测速的方法及装置.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CN113687345A(43)申请公布日2021.11.23(21)申请号202110837060.9(22)申请日2021.07.23(71)申请人山东省科学院自动化研究所地址250014山东省济南市历下区科院路19号(72)发明人艾名舜徐丽李向东颜广张延波(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人祖之强(51)Int.Cl.G01S13/58(2006.01)G01S13/88(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种多普勒雷达水流测速的方法及装置(57)摘要本发明属于雷达检测技术领域，提供了一种多普勒雷达水流测速的方法及装置。该方法包括，将多普雷达输出的I、Q信号分成两路，一路进入高采样频率ADC，另一路进入低采样频率ADC；对经过采样频率的两路信号分别进行FFT变换，对经FFT变换后的两路信号分别搜索频率谱的最大值，基于设定的规则得到多普勒频率的无模糊估计值；采用频率差值方法对所述多普勒频率的无模糊估计值进行细化补偿，得到多普勒频率的估计值；基于多普勒频率的估计值得到水流径向速度，再结合陀螺仪测量雷达天线轴向与水平面的夹角，获得水流速度。CN113687345ACN113687345A权利要求书1/2页1.一种多普勒雷达水流测速的方法，其特征在于，包括：将多普雷达输出的I、Q信号分成两路，一路进入高采样频率ADC，另一路进入低采样频率ADC；对经过采样频率的两路信号分别进行FFT变换，对经FFT变换后的两路信号分别搜索频率谱的最大值，基于设定的规则得到多普勒频率的无模糊估计值；采用频率差值方法对所述多普勒频率的无模糊估计值进行细化补偿，得到多普勒频率的估计值；基于多普勒频率的估计值得到水流径向速度，再结合陀螺仪测量雷达天线轴向与水平面的夹角，获得水流速度。2.根据权利要求1所述的多普勒雷达水流测速的方法，其特征在于，所述将多普雷达输出的I、Q信号分成两路包括：将多普雷达输出的I、Q信号分成两路，一路包括第一I信号和第一Q信号，另一路包括第二I信号和第二Q信号。3.根据权利要求1所述的多普勒雷达水流测速的方法，其特征在于，将分成两路的多普雷达输出的I、Q信号存储在RAM中。4.根据权利要求1所述的多普勒雷达水流测速的方法，其特征在于，所述高采样频率ADC的采样频率为fs，采样时间为Tsamp/N；低采样频率ADC的采样频率为fs/N，采样时间为Tsamp，采样点数为N。5.根据权利要求1所述的多普勒雷达水流测速的方法，其特征在于，所述设定的规则包括：2(1)当时，令W＝floor(P1·N/(fs·Tsamp))，此时22(2)当且P1·N/(fs·Tsamp)为整数，令W＝floor(P1·N/(fs·Tsamp))+1，此时函数floor(·)表示数值向下求整；其中，P1和P2表示最大值对应的谱线序号，fs表示高采样频率ADC的采样频率，Tsamp表示低采样频率ADC的采样时间，函数floor(·)表示数值向下求整，多普勒频率的无模糊估计值6.一种多普勒雷达水流测速的装置，其特征在于，包括：分路单元，用于将多普雷达输出的I、Q信号分成两路，一路进入高采样频率ADC，另一路进入低采样频率ADC；第一计算单元，用于对经过采样频率的两路信号分别进行FFT变换，对经FFT变换后的两路信号分别搜索频率谱的最大值，基于设定的规则得到多普勒频率的无模糊估计值；第二计算单元，用于采用频率差值方法对所述多普勒频率的无模糊估计值进行细化补偿，得到多普勒频率的估计值；输出单元，用于基于多普勒频率的估计值得到水流径向速度，再结合陀螺仪测量雷达天线轴向与水平面的夹角，获得水流速度。2CN113687345A权利要求书2/2页7.根据权利要求6所述的多普勒雷达水流测速的装置，其特征在于，所述分路单元包括：将多普雷达输出的I、Q信号分成两路，一路包括第一I信号和第一Q信号，另一路包括第二I信号和第二Q信号。8.根据权利要求6所述的多普勒雷达水流测速的装置，其特征在于，所述设定的规则包括：2(1)当时，令W＝floor(P1·N/(fs·Tsamp))，此时22(2)当且P1·N/(fs·Tsamp)为整数，令W＝floor(P1·N/(fs·Tsamp))+1，此时函数floor(·)表示数值向下求整；其中，P1和P2表示最大值对应的谱线序号，fs表示高采样频率ADC的采样频率，Tsamp表示低采样频率ADC的采样时间，函数floor(·)表示数值向下求整，多普勒频率的无模糊估计值9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1‑5中任一项所述的多普勒雷达水流测速的方法中的