[发明专利]基于微波干涉仪的高精度测船雷达及测速方法

权利要求书

1.一种基于微波干涉仪的高精度测船雷达，其特征在于，包括雷达信号处理器、射频前端装置、接收天线和发射天线，所述接收天线的数据输出端与所述射频前端装置的信号输入端连接，所述射频前端装置的信号输出端分别与雷达信号处理器的信号输入端和发射天线的信号输入端连接；

所述射频前端装置包括发射单元和接收单元，所述发射单元包括L波段线性调频源、X波段频率源、第一混频器、第一带通滤波器、第一功率放大器、第二功率放大器和功分器，所述接收单元包括低噪声放大器、第二带通滤波器、第二混频器和中放电路；所述第一混频器的第一信号输入端与L波段线性调频源的信号输出端连接，第一混频器的第二信号输入端与X波段频率源的信号输出端连接，第一混频器的信号输出端与第一带通滤波器的信号输入端连接，第一带通滤波器的信号输出端与第一功率放大器的信号输入端连接，第一功率放大器的信号输出端与功分器的信号输入端连接，功分器的第一信号输出端与第二功率放大器的信号输入端连接，功分器的第二信号输出端与第二混频器的第一信号输入端连接，第二功率放大器的信号输出端与所述发射天线的信号输入端连接；所述低噪声放大器的信号输入端与接受天线的信号输出端连接，低噪声放大器的信号输出端与第二带通滤波器的信号输入端连接，第二带通滤波器的信号输出端与第二混频器的第二信号输入端连接，第二混频器的信号输出端与中放电路的信号输入端连接，中放电路的信号输出端与所述雷达信号处理器的信号输入端连接。

2.一种基于权利要求1所述高精度测船雷达的测速方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、在每个调频周期内，将接收信号与本振信号通过下混频得到中频信号；

步骤2、对中频信号进行快速傅里叶变换，得到中频信号初始相位；

步骤3、对初始相位进行解缠运算得到连续的相位变化曲线；

步骤4、通过最小二乘法对相位变化曲线进行拟合，得到相位变化率曲线；

步骤5、通过距离与相位的关系式得到距离变化率，确定目标的运动速度，具体为：

相邻两个扫频周期内的相位差表示为和分别为第m个周期和第m+1个周期内回波信号的瞬时相位，则相邻两个周期的初始相位差记为t_m+1和t_m分别表示第m+1个扫频周期和第m个扫频周期数据采集的开始时间，和分别为第m个扫频周期和第m+1个扫频周期中频信号初始相位，则：

t_m+1-t_m＝T_r (2)

由上式得到目标的距离与回波相位之间的函数关系：

其中，为目标运动一段距离后的相位变化，C为光速，f₀为发射信号的中心频率；

利用式(4)求取目标在一个扫频周期的时间内的运动距离：

又由式(2)可知，t_m+1-t_m＝T_r，得到目标的运动速度为

3.根据权利要求2所述基于高精度测船雷达的测速方法，其特征在于，步骤1中第m个调频周期内得到的中频回波信号为：

其中，A_m为回波信号的幅度，f_bm为中频回波信号的中心频率，是回波信号的相位，n(t)是高斯噪声。

4.根据权利要求2所述基于高精度测船雷达的测速方法，其特征在于，步骤3中采用一维相位解缠方法得到连续的相位变化曲线。

5.根据权利要求2所述基于高精度测船雷达的测速方法，其特征在于，步骤4中对M个解缠后的相位使用广义最小二乘法，拟合得到相位变化率曲线，其中M为调频周期总数。