[发明专利]利用差分与叉乘模块测量物体运动轨迹的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用雷达或声纳测量物体运动轨迹，尤其是涉及一种利用差分与叉乘模块测量物体运动轨迹的方法和系统。

背景技术

在雷达和声纳系统中，多普勒效应被广泛应用于测量物体各项运动信息，包括运动速度，位移和运动轨迹。以连续波雷达为例：雷达系统中的发射模块向待测物体发射单频电磁波；当单频电磁波打到待测物体表面时，被其反射，同时待测物体的运动对反射波起到相位调制的作用；雷达系统的正交解调模块在接收到反射波后，对其进行解调操作；基带处理模块对正交解调模块输出的同相信号分量I和正交信号分量Q进行数据处理操作，从中提取出物体运动轨迹信息。

传统的基带处理模块都包含有一定的缺点，如小角近似模块中，存在系统测量结果受待测物体位置变化影响的问题；以及反正切模块具有值域限制，处理结果中会出现不连续点问题。为正确提取出正交解调模块输出中所包含的待测物体运动轨迹信息，需要一种不存在上述问题的基带处理模块。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用差分与叉乘模块测量物体运动轨迹的方法和系统。在雷达或声纳测量物体运动轨迹的过程中，本发明用于处理雷达或声纳系统中正交解调模块输出的正交信号分量Q和同相信号分量I，从中提取出待测物体的运动轨迹信息。

本发明采用的技术方案是：

一、利用差分与叉乘模块测量物体运动轨迹的方法：

所述的差分与叉乘模块，其输入信号的正交信号分量Q分为三路，即Q1、Q2、Q3路信号，同相信号分量I分为三路，即I1、I2、I3路信号；Q1路信号与Q1路信号相乘得到Q路乘方信号A；Q2路信号经过差分处理的结果和I1路信号相乘得到第一乘积信号B；I2路信号经过差分处理的结果和Q3路信号相乘得到第二乘积信号C；I3路信号与I3路信号相乘得到I路乘方信号D；第一乘积信号B与第二乘积信号C相减得到差信号E；Q路乘方信号A与I路乘方信号D相加得到和信号F；差信号E除以和信号F得到速度信号G；速度信号G经过累加得到位移信号H；位移信号H经过隔直放大得到物体运动轨迹X。

二、利用差分与叉乘模块测量物体运动轨迹的系统：

包括发射模块、正交解调模块和基带处理模块。

所述的基带处理模块为差分与叉乘模块，包括第一差分器，第二差分器，第一乘法器，第二乘法器，第三乘法器，第四乘法器，减法器，加法器，除法器、累加器和隔直放大器。

所述的差分与叉乘模块的正交信号分量输入端Q分为三路，即Q1，Q2，Q3，同相信号分量输入端I分为三路，即I1，I2，I3；第一差分器的输入端接Q2，第一差分器的输出端接第二乘法器的第1输入端；第二差分器的输入端接系统的I2，第二差分器的输出端接第三乘法器的第2输入端；第一乘法器的两路输入端接Q1，第一乘法器的输出端接加法器的第1输入端；第二乘法器的第1输入端接第一差分器的输出端，第二乘法器的第2输入端接I1，第二乘法器的输出端接减法器的第1输入端；第三乘法器的第1输入端接Q3，第三乘法器的第2输入端接第二差分器的输出端，第三乘法器的输出端接减法器的第2输入端；第四乘法器的两路输入端接I3，第四乘法器的输出端接加法器的第2输入端；减法器的第1输入端接第二乘法器的输出端，减法器的第2输入端接第三乘法器的输出端，减法器的输出端接除法器的第1输入端；加法器的第1输入端接第一乘法器的输出端，加法器的第2输入端接第四乘法器的输出端，加法器的输出端接除法器的第2输入端；除法器的第1输入端接减法器的输出端，除法器的第2输入端接加法器的输出端，除法器的输出端接累加器的输入端；累加器的输入端接除法器的输出端，累加器的输出端接隔直放大器的输入端；隔直放大器的输入端接累加器的输出端，隔直放大器的输出端为所述的差分与叉乘模块的输出端。

本发明具有的有益效果是：

在雷达或声纳系统测量物体运动轨迹的过程中，利用本发明提供的方法和系统，能够正确测量到待测物体运动轨迹，并克服传统基带处理模块的缺点（如小角近似模块中，系统测量结果受待测物体位置变化影响的问题；以及反正切模块的值域限制引起的不连续点问题）。

本发明适合于在通用计算机，可编程逻辑器件以及数字集成电路上实现。

附图说明

图1是本发明所涉及的雷达或声纳系统测量物体运动轨迹的原理框图。

图2是所述的差分与叉乘模块原理框图。

图3演示实例中的测量结果。

其中，（a）小角近似模块在最佳解调点的测量结果；（b）小角近似模块在最差解调点的测量结果；（c）反正切模块的测量结果；（d）差分与叉乘模块的测量结果。