CN102435984B - 一种多普勒雷达回波模拟装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多普勒雷达回波模拟器。该回波模拟器包括天线耦合器、开关衰减组件或合路衰减组件、变频单元、调制单元、回波采集器，其中，天线耦合器可以直接接收多普勒雷达的天线发出的信号，开关衰减组件或合路衰减组件设置在天线耦合器和变频单元之间，变频单元的下变频输出端输出中频信号，依次经过调制单元和回波采集器后输出给变频单元的上变频输入端。本发明可以对多普勒雷达进行全面检测，有效降低多普勒雷达的研发成本。

Description

一种多普勒雷达回波模拟装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种多普勒雷达回波模拟装置，以及天线耦合、相参变频、多普勒频率调制、数字化可控延迟、可控衰减的方法。

背景技术

多普勒雷达模拟器用于多普勒雷达的整机测试，能够在实验室验证多普勒雷达使用过程中的工作情况和整机参数。

目前，国内和国外的多普勒雷达基本上都使用中频模拟器，该类型的模拟器是把多普勒信号从多普勒雷达的中频部分加入，然后进行测试，而回波模拟器则是把多普勒信号从多普勒雷达的天线加入，其技术难度和成本都要远高于中频模拟器。

并且，现有的中频模拟器对多普勒雷达射频部分无法进行检测，造成实际使用过程中出现的一些问题在实验室无法暴露出来，例如天线出了故障。对于目前中频模拟器对多普勒雷达不能全面检测的问题，采用多普勒雷达回波模拟器就可以解决。

多普勒雷达回波模拟器可以精确模拟多普勒雷达在空中的工作情况，它的基本功能是对多普勒雷达进行全面的检测，用于多普勒雷达试验室测试和生产线调试，它的关键功能是可以代替多普勒雷达研发过程中所作的试飞试验，从而减轻研发人员的辛苦，减少测试设备和试验费用，且比用飞机做试飞试验安全。因此，采用多普勒雷达回波模拟器代替多普勒雷达研发过程中所作的试飞试验，在人力、物力、安全、经济等成本上具有特别重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能对多普勒雷达进行全面检测的多普勒雷达回波模拟器，降低多普勒雷达研发过程中的成本。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：提供一种多普勒雷达回波模拟器，包括变频单元、调制单元、回波采集器，在此基础上，还包括天线耦合器，以及开关衰减组件或合路衰减组件，天线耦合器直接接收多普勒雷达的天线发出的信号，开关衰减组件或合路衰减组件设置在天线耦合器和变频单元之间，变频单元的下变频输出端输出中频信号，依次经过调制单元和回波采集器后输出给变频单元的上变频输入端。

其中，天线耦合器具有上底面，下地面和内壁；多普勒雷达放置在上底面，下底面有多个小天线，分别对应所述多普勒雷达发射或接收的多个波束；内壁贴有吸波材料。

开关衰减组件或合路衰减组件具有衰减器，还具有多个通道，与多普勒雷达的多个波束通道相对应。

变频单元具有下变频单元，本振源单元和上变频单元；其中，下变频单元和上变频单元的接收信号分别与所述本振源单元输出的本振信号相干混频，实现上变频和下变频。

调制单元包括DDS和噪声发生器；其中，噪声发生器产生噪声信号；DDS产生多普勒频率信号，对下变频单元输出的中频信号进行多普勒频率调制，然后将调制后的信号与噪声信号叠加。

该回波模拟器还具有工控计算机，该工控计算机通过外部输入设备接收载机的三轴向速度数据、高度数据和姿态数据，通过接口电路设置调制单元、回波采集器、以及开关衰减组件或合路衰减组件。

提供一种多普勒雷达回波模拟器的实现方法，包括以下步骤：

步骤(1)：直接接收多普勒雷达的天线分时发射的多个波束；

步骤(2)：将接收到的多个波束转换到一个通道；

步骤(3)：对步骤(2)中得到的信号进行下变频，得到中频信号；

步骤(4)：对中频信号进行多普勒频率调制，并对调制后的中频信号叠加噪声信号；

步骤(5)：对步骤(4)中得到的信号进行时间延迟；

步骤(6)：对步骤(5)中得到的信号进行上变频，得到模拟的多普勒雷达回波信号；

步骤(7)：将模拟的多普勒雷达回波信号分时转换到多个通道，然后发送回多普勒雷达。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1)可以精确模拟多普勒雷达在空中的工作情况，能对多普勒雷达进行全面检测；

2)可以代替多普勒雷达研发过程中所作的试飞试验，从而在人力、物力、安全、经济等成本上具有特别重大的意义。

附图说明

图1是多普勒雷达发射信号和回波信号的示意图；

图2是本发明总体结构框图；

图3A是本发明单天线多普勒雷达回波模拟器的天线耦合器的示意图；

图3B是本发明双天线多普勒雷达回波模拟器的天线耦合器的示意图；

图4A是本发明单天线多普勒雷达回波模拟器的开关衰减组件的结构框图；

图4B是本发明双天线多普勒雷达回波模拟器的开关衰减组件的结构框图；

图5是本发明变频单元的结构框图；

图6是本发明调制单元的结构框图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

参照图1，多普勒雷达发射信号为4波束ICW(间断连续波)形式的频率为13.325GHz±0.5MHz微波信号，每个波束的周期为25.5ms，每个波束的前6.8ms为微波抑制时间。回波信号为4波束ICW形式的频率为13.325GHz±0.5MHz±f_d的加噪声的微波信号，时序应随高度延迟。

参照图2，多普勒雷达通过天线分时发射频率为f₀＝13.325GHz的A、B、C、D四个波束的信号，经过天线耦合器，传输到开关衰减组件或合路衰减组件，被转换到一个通道，经过下变频得到频率为f_中＝10.7MHz的中频信号，然后与多普勒频率f_d调制，利用多普勒雷达回波采集器进行数字化可控延迟，再进行上变频，得到频率为f₀±f_d的加噪声信号，该信号通过开关衰减组件或合路衰减组件传输到天线耦合器，然后分时转换到A、B、C、D四个通道，发射回多普勒雷达天线。

其中，INH、LEFT、BACK、ICW1信号分别为多普勒雷达的微波抑制信号、左向波束控制信号、后向波束控制信号和收发转换信号，均由多普勒雷达发出。

天线耦合器采用近场耦合的方式。对于收发共用的单天线多普勒雷达回波模拟器，其天线耦合器的示意图如图3A所示，下底面有4个小天线，分别对应单天线多普勒雷达的A、B、C、D四个波束。对于收发分离的双天线多普勒雷达回波模拟器，其天线耦合器的示意图如图3B所示，由接收天线耦合器和发射天线耦合器组成，每个耦合器的下底面各有4个小天线，其中，接收天线耦合器的4个小天线分别对应多普勒雷达的A、B、C、D四个发射波束，发射天线耦合器的4个小天线分别对应多普勒雷达的A、B、C、D四个接收波束。

天线耦合器的上底面的开口凹槽放置多普勒雷达，天线口面向下，内壁贴吸波材料，防止多普勒雷达的发射信号以及回波信号经过天线耦合器的内壁反射影响多普勒雷达和回波模拟器正常工作。

对于收发共用的单天线多普勒雷达回波模拟器，采用开关衰减组件，其基本原理参照图4A：开关衰减组件的A、B、C、D四个通道分别对应多普勒雷达的A、B、C、D四个波束通道，回波模拟器的接收和发射对应多普勒雷达的发射和接收。其中，衰减器采用程控衰减器，由工控计算机控制。对于收发分离的双天线多普勒雷达回波模拟器，采用合路衰减组件，其基本原理参照图4B：合路衰减组件由接收通道合路器和发射通道合路器构成，接收通道合路器的A、B、C、D四个通道分别对应多普勒雷达的A、B、C、D四个发射波束通道，发射通道合路器的A、B、C、D四个通道分别对应多普勒雷达的A、B、C、D四个接收波束通道，衰减器也采用程控衰减器，由工控计算机控制。

参照图5，变频单元的本振源由3个独立源组成：第一本振频率为12.425GHz；第二本振频率为800MHz；第三本振频率为89.3MHz。下变频由三级变频器组成：第一级频率为13.325GHz的多普勒雷达发射信号与第一本振混频，经过中心频率为900MHz、带宽为50MHz带通滤波器1滤出下边带，得到频率为900MHz的信号；第二级把频率为900MHz的信号与第二本振混频，经过中心频率为100MHz、带宽为5MHz带通滤波器2滤出下边带，得到频率为100MHz的信号；第三级把频率为100MHz的信号与第三本振混频，经过中心频率为10.7MHz、带宽为3MHz带通滤波器3滤出下边带，得到频率为10.7MHz的信号。上变频由三级变频器组成：第一级频率为10.7MHz±f_d的加噪声信号与第三本振调制，经过中心频率为100MHz、带宽为5MHz带通滤波器4滤出上边带，得到频率为100MHz±f_d的加噪声信号；第二级把频率为100MHz±f_d的加噪声信号与第二本振调制，经过中心频率为900MHz、带宽为50MHz带通滤波器5滤出上边带，得到频率为900MHz±f_d的加噪声信号；第三级把频率为900MHz±f_d的加噪声信号与第一本振调制，经过中心频率为13.325GHz、带宽为200MHz带通滤波器6滤出上边带，得到频率为13.325GHz±f_d的加噪声的信号，即回波信号。

这种相参变频的方法保证了回波模拟器的测试精度和可实现性。一方面，回波信号的频率总是相对发射频率差f_d，既保证了同一个多普勒雷达可以长时间使用，不受发射频率慢漂移影响，又保证了同型号的多普勒雷达都可以使用，从而不受发射源的改变影响；另一方面，回波模拟器的本振频率慢漂移时不影响回波模拟器的使用，降低了本振的要求和成本。

多普勒雷达回波模拟器用到的变频单元可以与图5中的不一样，变到的中频也不一定要为10.7MHz，关键在于一定要相参变频：以多普勒雷达发射频率为基准，下变频变下来多少，上变频就变上去多少。

图6是多普勒频率调制的基本原理，多普勒频移信号f_d由DDS产生，频率由工控计算机设置，频率范围为0～15kHz，精度为0.7Hz。多普勒频移信号f_d与频率为10.7MHz的信号调制，当为后向波束时，下降沿截止频率为10.7003MHz的带通滤波器1输出10.7MHz+f_d频率的信号；当为前向波束时，上升沿截止频率为10.6997MHz的带通滤波器2输出10.7MHz-f_d频率的信号，然后再与噪声信号叠加，便得到频率为10.7MHz±f_d的加噪声信号。

回波采集器即回波采集单元，它是用来对多普勒雷达中频信号(10.7MHz)进行采样、A/D转换、存储、回放的一个小型设备，它的存储时间可由工控计算机设置。

多普勒雷达回波模拟器具有工控计算机，它是整个多普勒雷达回波模拟器的计算和控制单元。载机飞行的三轴向速度、高度、姿态可通过工控计算机操作界面用键盘、鼠标输入，也可以通过仿真机输入。工控计算机每接收到一组输入数据，先后计算出四个波束的多普勒频率、延迟时间和空间衰减量，并存储起来，然后以微波抑制(INH)信号为定时信号根据左向(LEFT)、后向(BACK)信号状态给相应的波束设置多普勒频率、延迟时间和空间衰减量。计算公式如下：

设输入的三轴向速度分别为V_X(前)、V_Y(左)、V_Z(上)，高度为H，俯仰角为Φ，横滚角为ψ，其中，V_X(前)、V_Y(左)、V_Z(上)为大地坐标系的三轴向速度，转换到多普勒雷达坐标系后的三轴向速度分别为V_Xa(航向)、V_Ya(横向)、V_Za(垂向)，则三轴向速度在大地坐标系与多普勒雷达坐标系之间的转换关系为：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_X=V_{\mathrm{Xa}}\cos \mathrm{\Φ}+V_{\mathrm{Ya}}\sin \mathrm{\Φ}\sin \mathrm{\Ψ}+V_{\mathrm{Za}}\sin \mathrm{\Φ}\cos \mathrm{\Ψ}\\ V_Y=V_{\mathrm{Ya}}\cos \mathrm{\Ψ}+V_{\mathrm{Za}}\sin \mathrm{\Ψ}\\ V_Z=V_{\mathrm{Xa}}\sin \mathrm{\Φ}-V_{\mathrm{Ya}}\cos \mathrm{\Φ}\sin \mathrm{\Ψ}+V_{\mathrm{Za}}\cos \mathrm{\Φ}\cos \mathrm{\Ψ}\end{array}\right.$

设多普勒雷达的发射信号波长为λ，4个波束的多普勒频率分别为f_dA、f_dB、f_dc、f_dD，则多普勒雷达坐标系下的多普勒雷达的三轴向速度与4个波束的多普勒频率的关系为：

$\left[\begin{array}{c}{f}_{\mathrm{dA}}\\ f_{\mathrm{dB}}\\ f_{\mathrm{dC}}\\ f_{\mathrm{dD}}\end{array}\right]=(2/\mathrm{\λ})\left[\begin{array}{ccc}-\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}& -\sin \mathrm{\α}\\ \cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}& -\sin \mathrm{\α}\\ \cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& -\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}& -\sin \mathrm{\α}\\ -\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& -\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}& -\sin \mathrm{\α}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{Xa}}\\ V_{\mathrm{Ya}}\\ V_{\mathrm{Za}}\end{array}\right]$

则 $\left\{\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{Xa}}=\mathrm{\λ}(f_{\mathrm{dA}}-f_{\mathrm{dB}})/\left(4\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}\right)\\ V_{\mathrm{Ya}}=\mathrm{\λ}(f_{\mathrm{dB}}-f_{\mathrm{dC}})/\left(4\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}\right)\\ V_{\mathrm{Za}}=\mathrm{\λ}(f_{\mathrm{dA}}+f_{\mathrm{dD}})/\left(4\sin \mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

式中，α和β分别为多普勒雷达发射波束的倾斜角和下压角。

设4个波束的波束长度分别为l_a、l_b、l_c、l_d，则：

$\left\{\begin{array}{c}{l}_a=H{\{1/\cos (\mathrm{\α}-\mathrm{\Ψ})+1/t{g}^2[\mathrm{arctg}\left(\mathrm{tg\β}\cos \mathrm{\α}\right)+\mathrm{\Φ}\left]\right\}}^{1/2}\\ l_b=H{\{1/\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\Ψ})+1/t{g}^2[\mathrm{arctg}\left(\mathrm{tg\β}\cos \mathrm{\α}\right)+\mathrm{\Φ}\left]\right\}}^{1/2}\\ l_c=H{\{1/\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\Ψ})+1/t{g}^2[\mathrm{arctg}\left(\mathrm{tg\β}\cos \mathrm{\α}\right)-\mathrm{\Φ}\left]\right\}}^{1/2}\\ l_d=H{\{1/\cos (\mathrm{\α}-\mathrm{\Ψ})+1/t{g}^2[\mathrm{arctg}\left(\mathrm{tg\β}\cos \mathrm{\α}\right)-\mathrm{\Φ}\left]\right\}}^{1/2}\end{array}\right.$

式中，H为高度。

设4个波束的延迟时间分别为ΔT_a、ΔT_b、ΔT_c、ΔT_d，则：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{T}_a=2l_a/C\\ \mathrm{\Δ}{T}_b=2l_b/C\\ \mathrm{\Δ}{T}_c=2l_c/C\\ \mathrm{\Δ}{T}_d=2l_d/C\end{array}\right.$

式中，C＝3×10⁸米。

设4个波束的衰减量分别为LA、L_B、L_C、L_D，则：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_A=10\lg \{2\mathrm{G\λ}2{\mathrm{\σ}}_0\left(0\right)/[16{\mathrm{\π}}^2{l}_a^2\left]\right\}\\ L_B=10\lg \{2\mathrm{G\λ}2{\mathrm{\σ}}_0\left(0\right)/[16{\mathrm{\π}}^2{l}_b^2\left]\right\}\\ L_C=10\lg \{2\mathrm{G\λ}2{\mathrm{\σ}}_0\left(0\right)/[16{\mathrm{\π}}^2{l}_c^2\left]\right\}\\ L_D=10\lg \{2\mathrm{G\λ}2{\mathrm{\σ}}_0\left(0\right)/[16{\mathrm{\π}}^2{l}_d^2\left]\right\}\end{array}\right.$

式中，G为多普勒雷达天线增益，λ为多普勒雷达发射信号波长，σ₀为环境因子(见表1)：

表1

环境因子	海面	森林	潮湿地	城市	散射地面
						σ0(0)	0.5	0.1	3.16×10-2	1.58×10-2	5.8×10-3

本发明达到了多普勒雷达在实验室模拟海面、森林、潮湿地、城市、散射地面上空的试飞试验的效果，同时能够满足多普勒雷达的射频测试。

Claims (14)

1.一种多普勒雷达回波模拟器，包括变频单元、调制单元、回波采集器，其特征在于，所述回波模拟器还包括天线耦合器，以及开关衰减组件或合路衰减组件，所述天线耦合器直接接收多普勒雷达的天线发出的信号，所述开关衰减组件或合路衰减组件设置在所述天线耦合器和所述变频单元之间，所述变频单元的下变频输出端输出中频信号，依次经过所述调制单元和回波采集器后输出给所述变频单元的上变频输入端；

所述天线耦合器具有上底面，下底面和内壁；所述上底面放置所述多普勒雷达，所述下底面具有多个小天线，与所述多普勒雷达发射的多个波束相对应；所述内壁贴有吸波材料。

2.根据权利要求1所述的多普勒雷达回波模拟器，其特征在于，所述开关衰减组件包括译码器、衰减器和多个开关；所述多个开关由所述译码器控制，与所述多普勒雷达的多个波束通道相对应。

3.一种多普勒雷达回波模拟器，包括变频单元、调制单元、回波采集器，其特征在于，所述回波模拟器还包括天线耦合器，以及开关衰减组件或合路衰减组件，所述天线耦合器直接接收多普勒雷达的天线发出的信号，所述开关衰减组件或合路衰减组件设置在所述天线耦合器和所述变频单元之间，所述变频单元的下变频输出端输出中频信号，依次经过所述调制单元和回波采集器后输出给所述变频单元的上变频输入端；

所述天线耦合器由接收天线耦合器和发射天线耦合器构成，所述天线耦合器具有上底面，下底面和内壁；所述上底面放置所述多普勒雷达，所述下底面具有多个小天线，与所述多普勒雷达发射或接收的多个波束相对应；所述内壁贴有吸波材料。

4.根据权利要求3所述的多普勒雷达回波模拟器，其特征在于，所述合路衰减组件由接收通道合路器和发射通道合路器构成；所述接收通道合路器具有多个接收通道，与所述多普勒雷达的多个发射波束通道相对应；所述发射通道合路器具有衰减器和多个发射通道，所述发射通道与所述多普勒雷达的多个接收波束通道相对应。

5.根据权利要求1或3所述的多普勒雷达回波模拟器，其特征在于，所述变频单元包括下变频单元、本振源单元、上变频单元；所述下变频单元和上变频单元的接收信号分别与所述本振源单元输出的本振信号相干混频，实现上变频和下变频。

6.根据权利要求5所述的多普勒雷达回波模拟器，其特征在于，所述本振源单元具有多个独立的本振源，所述下变频单元和上变频单元是多级变频器，每一级变频器的接收信号与该级变频器对应的一个本振源输出的本振信号相干混频，所述下变频单元的每一级变频器滤出所得到的混频信号的下边带；所述上变频单元的每一级变频器滤出所得到的混频信号的上边带。

7.根据权利要求1或3所述的多普勒雷达回波模拟器，其特征在于，所述调制单元包括DDS和噪声发生器；所述噪声发生器产生噪声信号；所述DDS产生多普勒频率信号，对所述中频信号进行多普勒频率调制，再与所述噪声信号叠加。

8.根据权利要求1或3所述的多普勒雷达回波模拟器，其特征在于，所述回波模拟器还具有工控计算机，所述工控计算机通过外部输入设备接收载机的三轴向速度数据、高度数据和姿态数据，并通过接口电路设置所述调制单元、所述回波采集器、所述开关衰减组件或合路衰减组件。

9.一种多普勒雷达回波模拟器的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：直接接收多普勒雷达的天线分时发射的多个波束；

步骤(2)：将接收到的多个波束转换到一个通道；

步骤(3)：对步骤(2)中得到的信号进行下变频，得到中频信号；

步骤(4)：对所述中频信号进行多普勒频率调制，并对调制后的中频信号叠加噪声信号；

步骤(5)：对步骤(4)中得到的信号进行时间延迟；

步骤(6)：对步骤(5)中得到的信号进行上变频，得到模拟的多普勒雷达回波信号；

步骤(7)：将所述模拟的多普勒雷达回波信号分时转换到多个通道，然后发送回所述多普勒雷达；

其中，所述步骤(1)中，利用天线耦合器直接接收所述多普勒雷达天线分时发射的多个波束，所述天线耦合器具有上底面，下底面和内壁；所述多普勒雷达放置在所述上底面，所述下底面有多个小天线，分别对应所述多普勒雷达天线发射或接收的多个波束；所述内壁贴有吸波材料。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述下变频和所述上变频是通过与本振信号相干混频实现的。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述下变频和所述上变频是通过多级变频实现的。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过外部输入设备向所述回波模拟器的工控计算机输入载机飞行的三轴向速度数据，高度数据和姿态数据，所述工控计算机计算出所述多个波束的多普勒频率、延迟时间和空间衰减量，并通过接口电路对每个波束的多普勒频率、延迟时间和空间衰减量进行设置。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个波束的多普勒频率f_dA、f_dB、f_dC、f_dD通过公式(1)分别计算得出：

$\left[\begin{array}{c}{f}_{\mathrm{dA}}\\ f_{\mathrm{dB}}\\ f_{\mathrm{dC}}\\ f_{\mathrm{dD}}\end{array}\right]=(2/\mathrm{\λ})\left[\begin{array}{ccc}-\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}& -\sin \mathrm{\α}\\ \cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}& -\sin \mathrm{\α}\\ \cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& -\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}& -\sin \mathrm{\α}\\ -\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& -\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}& -\sin \mathrm{\α}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{Xa}}\\ V_{\mathrm{Ya}}\\ V_{\mathrm{Za}}\end{array}\right]---\left(1\right)$

式(1)中，α和β分别为多普勒雷达发射波束的倾斜角和下压角，λ为多普勒雷达的发射信号波长，V_Xa、V_Ya、V_Za分别为多普勒雷达坐标系下的航向、横向、垂向速度，与大地坐标系下的前向、左向、上向速度V_X、V_Y、V_Z的转化关系通过公式(2)计算：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_X=V_{\mathrm{Xa}}\cos \mathrm{\Φ}+V_{\mathrm{Ya}}\sin \mathrm{\Φ}\sin \mathrm{\Ψ}+V_{\mathrm{Za}}\sin \mathrm{\Φ}\cos \mathrm{\Ψ}\\ V_Y=V_{\mathrm{Ya}}\cos \mathrm{\Ψ}+V_{\mathrm{Za}}\sin \mathrm{\Ψ}\\ V_Z=V_{\mathrm{Xa}}\sin \mathrm{\Φ}-V_{\mathrm{Ya}}\cos \mathrm{\Φ}\sin \mathrm{\Ψ}+V_{\mathrm{Za}}\cos \mathrm{\Φ}\cos \mathrm{\Ψ}\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，Φ为俯仰角，ψ为横滚角。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个波束的波束长度l_a、l_b、l_c、l_d通过公式(3)分别计算得出：

$\left\{\begin{array}{c}{l}_a=H{\{1/\cos (\mathrm{\α}-\mathrm{\Ψ})+1/{\mathrm{tg}}^2[\mathrm{arctg}\left(\mathrm{tg\β}\cos \mathrm{\α}\right)+\mathrm{\Φ}\left]\right\}}^{1/2}\\ l_b=H{\{1/\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\Ψ})+1/{\mathrm{tg}}^2[\mathrm{arctg}\left(\mathrm{tg\β}\cos \mathrm{\α}\right)+\mathrm{\Φ}\left]\right\}}^{1/2}\\ l_c=H{\{1/\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\Ψ})+1/{\mathrm{tg}}^2[\mathrm{arctg}\left(\mathrm{tg\β}\cos \mathrm{\α}\right)-\mathrm{\Φ}\left]\right\}}^{1/2}\\ l_d=H{\{1/\cos (\mathrm{\α}-\mathrm{\Ψ})+1/{\mathrm{tg}}^2[\mathrm{arctg}\left(\mathrm{tg\β}\cos \mathrm{\α}\right)-\mathrm{\Φ}\left]\right\}}^{1/2}\end{array}\right.---\left(3\right)$

式(3)中，H为高度，α和β分别为多普勒雷达发射波束的倾斜角和下压角，Φ为俯仰角，ψ为横滚角；

然后根据公式(4)分别计算所述多个波束的所述延迟时间ΔT_a、ΔT_b、ΔT_c、ΔT_d：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{T}_a={2l}_a/C\\ \mathrm{\Δ}{T}_b={2l}_b/C\\ \mathrm{\Δ}{T}_c={2l}_c/C\\ \mathrm{\Δ}{T}_d={2l}_d/C\end{array}\right.---\left(4\right)$

根据公式(5)分别计算所述多个波束的所述空间衰减量L_A、L_B、L_C、L_D：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_A=101g\{2\mathrm{G\λ}2{\mathrm{\σ}}_0\left(0\right)/[16{\mathrm{\π}}^2{l}_a^2\left]\right\}\\ L_B=101g\{2\mathrm{G\λ}2{\mathrm{\σ}}_0\left(0\right)/[16{\mathrm{\π}}^2{l}_b^2\left]\right\}\\ L_C=101g\{2\mathrm{G\λ}2{\mathrm{\σ}}_0\left(0\right)/[16{\mathrm{\π}}^2{l}_c^2\left]\right\}\\ L_D=101g\{2\mathrm{G\λ}2{\mathrm{\σ}}_0\left(0\right)/[16{\mathrm{\π}}^2{l}_d^2\left]\right\}\end{array}\right.---\left(5\right)$

式(5)中，G为多普勒雷达天线增益，λ为多普勒雷达的发射信号波长，σ₀(0)为环境因子。

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