申请/专利权人：西安空间无线电技术研究所

申请日：2021-06-25

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN113608205B

主分类号：G01S13/08

分类号：G01S13/08;G01S13/58

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2021.11.23#实质审查的生效;2021.11.05#公开

摘要：本发明涉及一种超高精度地外天体微波着陆雷达测距测速方法，属于空间微波遥感技术领域；具体步骤包括：A1、对接收回波信号进行ADC采样，作为FPGA数据处理的输入；A2、对采样后的数据进行数字正交解调，得到I和Q两路信号；A3、选取滤波器参数，获得含有目标信号的数据；A4、基于硬件实时处理能力，设置合理的数据抽取倍数；A5、基于抽取后的每个脉冲数据进行加hamming窗处理，用以减小旁瓣的对目标检测的影响；A6、对加窗后的每个脉冲数据取高16位进行FFT处理。本发明通过微波着陆雷达的回波处理和计算，能够精确获取探测器相对于地外天体表面的距离和速度，为探测器安全精准着陆提供保障。

主权项：1.一种超高精度地外天体微波着陆雷达测距测速方法，其特征在于，包括如下步骤：A1、对接收回波信号进行ADC采样，作为FPGA数据处理的输入；A2、对采样后的数据进行数字正交解调，得到I和Q两路信号；A3、选取滤波器参数，按照系统实际应用场景，确定滤波器的最大频偏，进而确定滤波器的通带频率、截止频率及阻带抑制，并对数字正交解调后的I和Q两路数据进行滤波处理，获得含有目标信号的数据；A4、基于硬件实时处理能力，设置合理的数据抽取倍数；对目标信号数据中的距离段L的数据进行不同倍数的数据抽取；A5、基于抽取后的每个脉冲数据进行加hamming窗处理，用以减小旁瓣的对目标检测的影响；A6、对加窗后的每个脉冲数据取高16位进行FFT处理，按照不同距离段信号的带宽，选取不同距离段的FFT点数，将点数数据进行对应的累加处理，求取最大值，完成自适应参数控制和调整；A7、根据不同距离段，对FFT处理后的数据进行非相参积累和相参积累，得到正负调频积累后的频谱数据；A8、对正负调频的信号进行直流对消处理，消除直流信号对目标检查的影响，形成一维距离像；A9、对一维距离像完成平滑处理，确证信号频谱的轮廓起伏平缓，利于下一步波束中心的求取；A10、对平滑后的一维距离像进行检测，确定目标的有和无，基于多径和泄露信号的影响，选取最优保护单元和参考单元；A11、利用重心法对检测到的目标进行波束中心求取，由采样率和FFT点数计算得到差频；A12、由差频求取距离和速度，并对数据进行剔野、平滑、保护和有效性的自主判读并输出；A4中，L取值范围为1-6；A5中，按照hamming窗的长度与FIR滤波抽取后单次波门内的有效数据点数一致的原则，针对不同距离段特性选取不同的hamming窗长度；A6中，对加窗后的每个脉冲i的数据yn,m取高16位进行FFT处理，一帧数据其中，k为NFFT的某一个点数，j为复数的符号，n＝0,1,2,...N-1,m＝0,1,2,...M-1；式中N表示脉冲个数，M表示距离单元个数；A7中，针对距离段1、2、3，作用距离较远且脉冲个数较少，做非相参积累：正调频：负调频：A7中，针对距离段4、5、6，作相参积累，首先，对FFT的结果进行求模计算：zn,m＝absxn,mabs为计算求取符号；然后，对求模后的数据，取相同距离单元积累后的最大值，形成一维距离像： FFT、非相参积累和相参积累的相关参数包括脉冲个数、累积脉冲个数、距离单元数；波束中心求取：对检测到的目标进行波束中心求取，假设检测到目标的最近距离单元为kmin，最远距离单元为kmax，则波束中心坐标为： 其中，i为信号的幅度最大值的单元位置，由波束中心坐标求得其对应的差频：fb＝Y×fsNFFT其中fs表示FFT前的采样率，NFFT为FFT点数；距离与速度计算：距离段1、2、3，设正调频的差频为fb+，负调频时的差频为fb-，B为信号调制带宽，Tp为调制时间，往返距离的频移fR，多普勒速度的频移为fd，推导出： 距离段1、2、3的距离值为R，C为光速，由正、负调频的频差，求出： 距离段1、2、3的速度值为v，fd为多普勒频偏，求出： λ为波长，距离段4、5、6的距离值为R，由正调频的频差，求出： 距离段4、5、6的速度值为v，fd为多普勒频偏，fr为扫频重复频率，N为1024，按照方位向做1024点的FFT，然后进行波束中心求取Y的值，进而求出速度值： 最后，针对计算得到数据进行剔野、平滑、保护和有效性自主判读，输出最终数据结果。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安空间无线电技术研究所 一种超高精度地外天体微波着陆雷达测距测速方法

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