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理解速度 雷达系统能测量目标相对于雷达的速度，它是距离的时间变化率。有时也可以用相对速度来代替距离变化率，这种情况下，速度就是速度矢量的大小，通常称为径向速度。但这是不准确的，因为速度是一个矢量。 如上图所示，若雷达系统也是移动的，则在目标与雷达的距离矢量上，速度是目标速度矢量和雷达速度矢量的投影大小。 脉冲多普勒频移测速法 雷达系统有多种测速方法，下面简单介绍脉冲多普勒频移测速法。通过测量接收目标信号的脉冲多普勒频移，雷达系统能计算目标的速度与雷达发射电磁波的相关性。 为了测量多普勒频移，雷达系统利用相干的脉冲串信号，通过对产生、发射和接收波形加入准确的载波和调制处理来保证相位。 如上图所示，运动目标的回波信号的频谱发生了多普勒移动，测量出该频移量即可计算出目标相对于雷达的速度。从公式中我们可以看出，接近的目标压缩了雷达波，从而使回波频率变高；而远离的目标延伸了雷达波，从而使回波频率变低。负速度(靠近雷达)造成正的多普勒频移，而正速度(远离雷达)的多普勒频移是负数。 例如，目标的速度是150m/s，雷达波长为0.03m，多普勒频移为10kHz。速度在计算过程中取负值是因为目标在朝向雷达运动，它们之间的距离在缩短。下图所示为雷达载波频率函数在单位速度上的多普勒频移。 从图中我们可以看出，雷达波频率越高，多普勒频移的值越大。雷达设计者不能控制目标的速度，但可以控制雷达的频率，这就是为什么大部分多普勒雷达都有很高的频率，制造较大的频移以便测量。目标与雷达的相对几何位置以及运动方向对多普勒频移也有较大影响，如下图所示。 多普勒滤波器组 多普勒频移可以利用连接的窄带匹配滤波器进行计算，包含目标多普勒频移的多普勒滤波器得到的信号具有有很高的信噪比，其他的多普勒滤波器包含的只有接收机噪声。在阈值检测阶段，会遍历每一个多普勒滤波器，从而得到速度的测量。 通常情况下，多普勒滤波器会重叠相邻滤波器大约半功率的带宽，连续相邻的多个多普勒滤波器称为多普勒滤波器组，它可以覆盖目标的整个多普勒频移带。对于目标监视雷达而言，所需要的多普勒滤波器数量会很多。 本专题未完待续，之后会给出速度分辨率、速度模糊和速度跟踪等知识，敬请期待...今日给公众号“雷达通信电子战”发送“190116”可下载本文PDF阅读版。 |
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