[发明专利]三维速度测量系统和方法

说明书

本发明公开了一种三维速度测量系统和方法，三维速度测量系统包括阵列天线模块和处理模块，阵列天线模块包括多个天线单元，处理模块从各天线单元读取原始目标信号，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，得到第一目标回波、第二目标回波、第三目标回波和第四目标回波，然后计算得到第一回波信号、第二回波信号和第三回波信号，确定目标在第一方向、第二方向和第三方向上的速度。本发明通过对阵列天线模块上的各天线单元设置对应不同的加权系数，可以通过运算分离出目标在不同运动方向的多普勒频移，计算出相应方向的运动速度。本发明具有精度高的优点，容易测量目标的三维速度。本发明广泛应用于雷达技术领域。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其是一种三维速度测量系统和方法。

背景技术

雷达被应用于对目标的速度测量中。目前雷达测速的相关技术是根据雷达与移动目标相对运动时引起的多普勒效应实现的，通过向移动目标发射电磁波，移动目标反射电磁波产生回波，测量回波的多普勒频率变化，计算出移动目标相对于雷达的运动速度。但是，,在传统的平面波雷达下，只有目标的径向运动(图1中r方向)能在雷达回波中引起多普勒频率。当目标沿垂直于径向的方位(图1中α方向)或者俯仰(图1中β方向)方向运动时，由于径向距离不发生变化，这两维运动在雷达回波中不会引起多普勒效应，也就无法通过多普勒频率测量方位或者俯仰方向的运动。即目前基于多普勒效应的雷达只能测量物体在径向运动方向的运动速度。

单脉冲测角技术等相关技术，虽然能通过目标方位角和俯仰角的测量实现方位和俯仰角速度的测量，但是应用单脉冲技术时必须确定目标的角度，在跟踪目标的过程中计算目标角度随时间的变化，需要多次观察来检测目标位置的角度变化，对速度的测量结果精度依赖于角度计算和处理的精度，在目标的运动轨迹复杂时，对目标角度的测量精度往往较低，导致应用单脉冲技术测量得到的速度精度较低。例如，对于物体在径向运动方向的运动速度，应用单脉冲技术的测量结果精度一般比应用基于多普勒效应的雷达的测量结果精度低。

发明内容

针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种三维速度测量系统和方法。

一方面，本发明实施例包括一种服务质量参数分配方法，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。

进一步地，所述三维速度测量系统还包括：