流星雷達測速計算的新方法
摘要提出一十流星雷達測速計算的新方法，這十新計算方法考慮到了回波信號的攝
舸以是任意變化的．嗣i 公式的精度高．適用性廣．
l 引言
T I
與其它測速雷達原理一樣，流星雷達也是利用測量Doppler頻移來測量目標的運動
速度的，流星雷達測量Doppler頻移是通過測量接收機撿相器輸出的正弦和余弦信號并
進行運算得出的．Lee閉在假定流星回波振幅不隨時間變化的條件下推出了Doppler頗移
計算公式，HessI)]考慮到了流星回波信號隨時間變化，但假定其振幅是按指數規(guī)律變化，
在這個限制條件下導出了Doppler頻移的計算公式．顯然他們的假定都有一定近似．與
實際情況仍有距離．本文則考慮回波振幅完全是任意變化，沒有任何限制條件．在這種情
況下推導出了Doppler頻移計算公式．這就更加符合實際情況．
圖1 流星雷達接收機與數據采集方框圖
由圖l可以看出接收機中頻輸出是5．5MHz信號，它與來自綜合器的5．5MHz參考
信號鑒相后輸出兩路低頻信號，一路是正弦分量， 男一路是余弦分量．數據采集器同時對
這兩路信號進行采樣和A／D變換．然后送到計算機運算．各處信號的關系如下
a． 接收機中頻輸出信號
B(t)sln[(oJo+∞)f+ 91
式中∞。一2' ， =5,5MHz，∞=2 △，是Doppkr頻移，
6． 綜合器輸出的鑒相參考信號
正弦(0。移帽)
余弦(9O。移相)
c． 鑒相器輸出信號
正弦
余弦
d． 采樣輸出信號
BosiIl佃o1)
B。cos(=。f)
(1)sin佃l+9)
A(t)cos(~ot+ )
(1)
9是回波信號的相位．
(2)
f3)
【4)
(5)
序號 采棒時封 正粥I出 余黼出
SI-A_sin(—曲AH審) CI-A1cos卜∞At+c,，
I tf一—
一一A_s．n(∞A 9) -Alcos(mAt--~)
2 t’10 s】-A 'm甲 一A o嬸
， t，一△t S，一A，sinf~At+ -A 嘟細At )
4 t4=2At S·一A4sin(2~At+ ) C·一A At+9l
5 t l 3At S5-A n【3m△H審) C IA ∞s(3∞AH審l
tlt【D一2)△t s-一A。sin[(n-2 At+ W q 一∞ 2 A￡+叫
回采樣時刻的參考點(即座標氟點)選為t2—0，這樣選取是為丁
3 Doppler頻移的計算
利用采樣輸出的信號關系及三角函數的變換關系式，容易得出：
M l=2C1S】=2,4lcosfoJ~t一9)‘ ，sin(o~&t+ 9)
=
l ，[sin(2∞△1)+J (29)】
M 2面2SIC】= 一2／I
1毫in‘∞△f一 )‘ 】co Af+ )
= 一
l ，【sin(2∞△f)一s_m 9)】
M 】=251S，= 一2Al sin(∞△f一9)’ ，sin(o~A：+9)
《
(7)
l 3[cos(2~oAt)一cos(2~)】
塒． 2CtCj 2Alcos(~At一9)’ ，cos(~At+ )
!
1 3[cos(2coAt)+c0s(2妒)】
M 5罱2C2 ‘= 2．4
2c0。中。 ．sin(2coAt+幣)
=
2 ‘[sin(2~At+2妒)+sin(2<oAt)】
M ‘ 2S 2C‘=2A2s-m妒。 ．cos(2~oAt+妒)
=
2 ‘[sin(2aJAt+29)一sin(2~oAt)】
7= 2S2 ．蘭2．4
2
sin妒’
．sin(2aJAt+妒)
一
2 ．[cos(2coAt+29)一cos(2~oAt)】
M l一2C 2C ‘一2．4
2cos妒’ ‘cos(2wAt+妒)
=
2 ‘[cos(2aJAt+2妒)+cos(2coAt)]
M 1一M 2； 2．41 3sin(2coAt)
M ，+ M 4 2A I
3cos(2coAt)
M 5一M ‘ 2A i
4
sin(2coAt)
M 7+ M I 2A 2
．
cos(2oJAt)
因此有
《8)
【9)
no】
(11)
02)
(13)
(14】
t 一
M 1- M 2
g(2coAt) = (
1 tg-1／ )= 1 tg-1( ) c·旬
方程(16)就是用來計算D0ppler頗移的公式從公式(16)的推導過程來看我們并沒有對
回波信號的振幅作任何限制．現在我們來給出一個一般表達式，在甩計算機進行致據處理時
這個一般表達式是很有用的．
假定，=4(n-1)+l， n取1，2，3，4⋯⋯
珥}【．
，一2C 2 1
M ，
+ 1
2S
．
C
l+ 2 f
M ⋯ 2S
¨ 2 l
M j
+ ，
2C
_ _ ．
C 2 J
M J— M ，+1。2．4 ．+2sin(2coAt) 1
M ¨
． 2
+ M “
． ，
2．4
． + 2
cos(2coAt)J
+ -，1 ， ^ “
M-'-1— M"" I
‘ ’。 ~l
(17)
(18)
(19)
△，= ( )
式中At—t．一r。一1一t．一t，=t，一t 2=t 2一t1⋯ ’·是采樣的時問問隔．
為了濾掉隨機噪聲，我們可把大量的數據進行平均．
專至 tg-1( )
式中Ⅳ 為數據的采樣數目減3．
假定回波信號的振幅不變·即A 一A =A，=A．⋯ 則有：
f=~sin-1( )
或
s (簪)
公式(22)和(2城是L 給出的計算Dopplcr潁移的公式．
(2O)
f21)
(2
業(yè)務：