原创流星雷达测速计算的新方法

 2010-10-12 11:09  1950 2 2 分类: 工程师职场

流星雷达测速计算的新方法

摘要提出一十流星雷达测速计算的新方法，这十新计算方法考虑到了回波信号的摄
舸以是任意变化的．嗣i 公式的精度高．适用性广．

l 引言
T I
与其它测速雷达原理一样，流星雷达也是利用测量Doppler频移来测量目标的运动
速度的，流星雷达测量Doppler频移是通过测量接收机捡相器输出的正弦和余弦信号并
进行运算得出的．Lee闭在假定流星回波振幅不随时间变化的条件下推出了Doppler颇移
计算公式，HessI)]考虑到了流星回波信号随时间变化，风速计但假定其振幅是按指数规律变化，
在这个限制条件下导出了Doppler频移的计算公式．显然他们的假定都有一定近似．与
实际情况仍有距离．本文则考虑回波振幅完全是任意变化，没有任何限制条件．在这种情
况下推导出了Doppler频移计算公式．这就更加符合实际情况．
图1 流星雷达接收机与数据采集方框图
由图l可以看出接收机中频输出是5．5MHz信号，它与来自综合器的5．5MHz参考
信号鉴相后输出两路低频信号，一路是正弦分量，男一路是余弦分量．数据采集器同时对
这两路信号进行采样和A／D变换．然后送到计算机运算．各处信号的关系如下
a．风速计| 照度计| 噪音计| 辐照计| 声级计| 温湿度计| 红外线测温仪| 温度记录仪| 温湿度记录仪接收机中频输出信号
B(t)sln[(oJo+∞)f+ 91
式中∞。一2' ， =5,5MHz，∞=2 △，是Doppkr频移，
6．综合器输出的鉴相参考信号
正弦(0。移帽)
余弦(9O。移相)
c．鉴相器输出信号
正弦
余弦
d．采样输出信号
BosiIl佃o1)
B。cos(=。f)
(1)sin佃l+9)
A(t)cos(~ot+ )
(1)
9是回波信号的相位．
(2)
f3)
【4)
(5)
序号采棒时封正粥I出余黼出
SI-A_sin(—曲AH审) CI-A1cos卜∞At+c,，
I tf一—
一一A_s．n(∞A 9) -Alcos(mAt--~)
2 t’10 s】-A 'm甲一A o婶噪音计| 台湾TES泰仕| 仪器仪表| 台湾泰仕广州办事处| 深圳仪器仪表| 衡欣仪器仪表| 照度计| 台湾群特广州办事处| 共立仪器仪表|
， t，一△t S，一A，sinf~At+ -A 嘟细At )
4 t4=2At S·一A4sin(2~At+ ) C·一A At+9l
5 t l 3At S5-A n【3m△H审) C IA ∞s(3∞AH审l
tlt【D一2)△t s-一A。sin[(n-2 At+ W q 一∞ 2 A￡+叫
回采样时刻的参考点(即座标氟点)选为t2—0，这样选取是为丁
3 Doppler频移的计算
利用采样输出的信号关系及三角函数的变换关系式，容易得出：
M l=2C1S】=2,4lcosfoJ~t一9)‘ ，sin(o~&t+ 9)
=
l ，[sin(2∞△1)+J (29)】
M 2面2SIC】= 一2／I
1毫in‘∞△f一 )‘ 】co Af+ )
= 一
l ，【sin(2∞△f)一s_m 9)】
M 】=251S，= 一2Al sin(∞△f一9)’ ，sin(o~A：+9)
《
(7)
l 3[cos(2~oAt)一cos(2~)】
埘． 2CtCj 2Alcos(~At一9)’ ，cos(~At+ )
!
1 3[cos(2coAt)+c0s(2妒)】
M 5罱2C2 ‘= 2．4
2c0。中。．sin(2coAt+币)
=
2 ‘[sin(2~At+2妒)+sin(2<oAt)】
M ‘ 2S 2C‘=2A2s-m妒。．cos(2~oAt+妒)
=
2 ‘[sin(2aJAt+29)一sin(2~oAt)】
7= 2S2 ．兰2．4
2
sin妒’
．sin(2aJAt+妒)
一
2 ．[cos(2coAt+29)一cos(2~oAt)】
M l一2C 2C ‘一2．4
2cos妒’ ‘cos(2wAt+妒)
=
2 ‘[cos(2aJAt+2妒)+cos(2coAt)]
M 1一M 2； 2．41 3sin(2coAt)
M ，+ M 4 2A I
3cos(2coAt)
M 5一M ‘ 2A i
4
sin(2coAt)
M 7+ M I 2A 2
．
cos(2oJAt)
因此有
《8)
【9)
no】
(11)
02)
(13)
(14】
t 一
M 1- M 2
g(2coAt) = (
1 tg-1／ )= 1 tg-1( ) c·旬
方程(16)就是用来计算D0ppler颇移的公式从公式(16)的推导过程来看我们并没有对
回波信号的振幅作任何限制．现在我们来给出一个一般表达式，在甩计算机进行致据处理时
这个一般表达式是很有用的．
假定，=4(n-1)+l， n取1，2，3，4??
珥}【．
，一2C 2 1
M ，
+ 1
2S
．
C
l+ 2 f
M ? 2S
¨ 2 l
M j
+ ，
2C
_ _ ．
C 2 J
M J— M ，+1。2．4 ．+2sin(2coAt) 1
M ¨
． 2
+ M “
．，
2．4
． + 2
cos(2coAt)J
+ -，1 ， ^ “
M-'-1— M"" I
‘ ’。 ~l
(17)
(18)
(19)

△，= ( )
式中At—t．一r。一1一t．一t，=t，一t 2=t 2一t1? ’·是采样的时问问隔．
为了滤掉随机噪声，我们可把大量的数据进行平均．
专至 tg-1( )
式中Ⅳ 为数据的采样数目减3．
假定回波信号的振幅不变·即A 一A =A，=A．? 则有：
f=~sin-1( )
或
s (簪)
公式(22)和(2城是L 给出的计算Dopplcr颍移的公式．

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