[发明专利]三维速度测量系统和方法

权利要求书

1.三维速度测量系统，其特征在于，包括：

阵列天线模块；所述阵列天线模块包括多个天线单元，各所述天线单元均匀分布在同一个圆周上；所述阵列天线模块用于接收原始目标信号；

处理模块；所述处理模块用于从各所述天线单元读取所述原始目标信号，对所述原始目标信号分别进行第一加权处理、第二加权处理、第三加权处理以及第四加权处理；在所述第一加权处理中，各所述天线单元输出的原始目标信号被分别使用对应的加权系数加权后求和，从而获得第一目标回波，各所述天线单元对应的加权系数形成第一调制场，所述第一调制场沿第一方向呈正向的线性相位分布；在所述第二加权处理中，各所述天线单元输出的原始目标信号被分别使用对应的加权系数加权后求和，从而获得第二目标回波，各所述天线单元对应的加权系数形成第二调制场，所述第二调制场沿第二方向呈正向的线性相位分布；在所述第三加权处理中，各所述天线单元输出的原始目标信号被分别使用对应的加权系数加权后求和，从而获得第三目标回波，各所述天线单元对应的加权系数形成第三调制场，所述第三调制场沿第一方向呈负向的线性相位分布；在所述第四加权处理中，各所述天线单元输出的原始目标信号被分别使用对应的加权系数加权后求和，从而获得第四目标回波，各所述天线单元对应的加权系数形成第四调制场，所述第四调制场沿第二方向呈负向的线性相位分布；所述第一方向与所述第二方向均为各所述天线单元所在圆上的方向；

所述处理模块用于将所述第三目标回波的共轭信号与所述第一目标回波相乘，获得第一回波信号；将所述第四目标回波的共轭信号与所述第二目标回波相乘，获得第二回波信号；将所述第一目标回波与所述第三目标回波相乘，获得第三回波信号；根据所述第一回波信号确定目标在第一方向上的速度，根据所述第二回波信号确定目标在第二方向上的速度，根据所述第三回波信号确定目标在第三方向上的速度。

2.根据权利要求1所述的三维速度测量系统，其特征在于，所述三维速度测量系统还包括：

信号发射模块；所述信号发射模块用于向目标发射电磁波信号。

3.根据权利要求2所述的三维速度测量系统，其特征在于，所述阵列天线模块用于接收所述电磁波信号被目标反射的部分；通过信号接收模块对接收到的信号进行下变频处理，获得所述原始目标信号。

4.根据权利要求2或3所述的三维速度测量系统，其特征在于，所述电磁波信号在发射时为平面波。

5.根据权利要求1所述的三维速度测量系统，其特征在于，所述根据所述第一回波信号确定目标在第一方向上的速度，根据所述第二回波信号确定目标在第二方向上的速度，根据所述第三回波信号确定目标在第三方向上的速度，包括：

将所述第一回波信号中的相位对时间求导，获得第一多普勒频率；

将所述第二回波信号中的相位对时间求导，获得第二多普勒频率；

将所述第三回波信号中的相位对时间求导，获得第三多普勒频率；

根据所述第一多普勒频率，确定目标在所述第一方向上的速度；

根据所述第二多普勒频率，确定目标在所述第二方向上的速度；

根据所述第三多普勒频率，确定目标在所述第三方向上的速度。

6.根据权利要求1所述的三维速度测量系统，其特征在于，所述第一调制场在所述第一方向上的相位变化梯度、所述第二调制场在所述第二方向上的相位变化梯度、所述第三调制场在所述第一方向上的相位变化梯度、所述第四调制场在所述第二方向上的相位变化梯度的大小相等。

7.根据权利要求6所述的三维速度测量系统，其特征在于，所述第一调制场在所述第一方向上的相位变化梯度、所述第二调制场在所述第二方向上的相位变化梯度、所述第三调制场在所述第一方向上的相位变化梯度、所述第四调制场在所述第二方向上的相位变化梯度的大小均为2.55。

8.根据权利要求1所述的三维速度测量系统，其特征在于，所述多个天线单元中，第n个天线单元的位置坐标为其中a为各所述天线单元所在圆周的半径，为第n个天线单元与所述第一方向的正向之间的夹角，m为所述天线单元的总数量。