FI110966B - Menetelmä taajuusmoduloidun, katkotun jatkuva-aaltotutkasignaalin (FMICW) käsittelemiseksi - Google Patents

Menetelmä taajuusmoduloidun, katkotun jatkuva-aaltotutkasignaalin (FMICW) käsittelemiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI110966B
FI110966B FI20012274A FI20012274A FI110966B FI 110966 B FI110966 B FI 110966B FI 20012274 A FI20012274 A FI 20012274A FI 20012274 A FI20012274 A FI 20012274A FI 110966 B FI110966 B FI 110966B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
signal
frequency
fmicw
time
processing
Prior art date
Application number
FI20012274A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20012274A0 (fi
Inventor
Pentti Karhunen
Aki Lilja
Jarkko Olavi Korte
Original Assignee
Vaisala Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaisala Oyj filed Critical Vaisala Oyj
Priority to FI20012274A priority Critical patent/FI110966B/fi
Publication of FI20012274A0 publication Critical patent/FI20012274A0/fi
Priority to PCT/FI2002/000900 priority patent/WO2003044560A1/en
Priority to AU2002338986A priority patent/AU2002338986A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI110966B publication Critical patent/FI110966B/fi

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

110966
Menetelmä taajuusmoduloidun katkotun jatkuva-aaltotutkasignaalin (FMICW) käsittelemiseksi
Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaista menetelmää taajuusmo-5 duloidun katkotun jatkuva-aaltotutkasignaalin (FMICW, Frequency Modulated Interrupted Continuous Wave) käsittelemiseksi.
Keksintö koskee tutkajäijestelmiä, jotka käyttävät taajuusmoduloitua katkottua jatkuva-aaltosignaalin modulointia (FMICW). Tätä modulointitapaa kutsutaan joskus myös katto kotuksi FMCW:ksi tai IFMCW:ksi
Keksintö soveltuu tilanteisiin, joissa FMICW-tutkasignaalia käytetään etsimään kohteita, joko erillisiä tai jatkuvia, jatkuvalta etäisyysalueelta tai jäljittämään useita kohteita eri etäisyyksiltä.
15 FMICW-tutka on tutka, joka käyttää pulssitettua taajuuspyyhkäisyä (ks. esim. "Principles and Applications of Millimeter-Wave Radar", Currie and Brown, toim., sivu 683). Tällaisessa järjestelmässä katkottu lineaarinen taajuuspyyfakäisy lähetetään, tyypillisesti 50 % lähetyksen hyötyjaksolla.
20 Tämän tyyppinen tutkamenetelmä käsittää tyypillisesti seuraavat vaiheet. Muodostetaan signaali, jonka taajuus muuttuu asetetulla kaistanleveydellä. Signaalia porotetaan päälle ja pois ennalta määritellyllä taajuudella (fg) muodostaen siten on-aikarakoja ja off-aikarakoja. Tämä portitettu signaali lähetetään haluttuun kohteeseen lähettimen ja anten-25 nin avulla. Heijastunut tai takaisin sironnut signaali otetaan vastaan portitetun signaalin off-aikarakojen aikana, ja vastaanotetun signaalin halutut ominaisuudet ilmaistaan ja kerätään portitetun signaalin off-aikarakoj en aikana.
«
Kun FMICW :tä sovelletaan tuulikeilaimeen, tyypilliset käyttöparametrit voisivat olla 30 sellaiset, että alueresoluutio on 150 metriä ja 3 km on tavoiteltu suurin havainnointialue. Tällaisessa tapauksessa lähetettäisiin 1 MHz lineaarinen taajuuspyyhkäisy ja pyyhkäisyä 2 110966 katkottaisiin 20 ps pulssisekvenssein. Tämän tuloksena 3 km alue olisi optimaalinen pulssitaajuuden suhteen; lähetetyt 20 ps pulssit saapuisivat vastaanottimeen 20 ps myöhemmin, jolloin aikaviive vastaa 3 km matkaa edestakaisin. Tästä johtuen koko 20 ps pulssin sironnut teho saapuisi vastaanottimeen. Muille korkeuksille tilanne ei kuitenkaan 5 ole yhtä suotuisa. Aika-taajuus-tuloste 20 ps pulssille, 20 ps vastaanottoajoitukselle 1 MHz lineaarisen taajuuspyyhkäisyn kanssa, on esitetty kuviossa 1.
Koska palaava signaali sekoitetaan lähetetyn signaalin jatkuvaan taajuuspyyhkäisyyn FMICW-vastaanottimessa, eri erotaajuudet vastaavat eri alueita. Kuviossa 2 on esitetty 10 aika-taajuus-tuloste vastaanotetun signaalin ja lähetetyn signaalin sekoittamisen jälkeen. Sekoittaminen voi tapahtua yhdessä vaiheessa (homodyne) tai useassa vaiheessa välitaa-juuksien kautta (heterodyne).
Kuvioissa 1 ja 2 on esitetty kolme esimerkinomaista tutkapaluukaikua: yksi, joka on sovi-15 tettu pulssimodulointitaajuudelle, 3000 metriä, yksi paluukaiku, joka on lähempänä kuin sovitusetäisyys, ja yksi, joka on kauempana tutkasta kuin pulssimoduloinnin sovitustaa-juus. Näitä kolmea kohdetta voidaan pitää osana geofysikaalisia sirontatiheyskohteista tai useina pistekohteina etsintä- tai jäljitystutkassa.
20 Kuviossa 1 on esitetty lähetetty signaali ja paluukaiut kolmelta korkeudelta: 1200, 3000 ja 4200 metristä. Paluukaiku 1200 metristä on viivästynyt 8 ps lähetykseen nähden ja paluukaiku 3000 metristä on viivästynyt 20 ps lähetykseen nähden. Paluukaiku 4200 metristä on viivästynyt 28 ps.
25 FMICW-jäijestelmässä signaalin annetaan päästä vastaanottimeen vain silloin, kun lähetystä ei ole. Kantataajuussignaali muodostetaan sekoittamalla vastaanotettu signaali taa-juuspyyhkäisyn ei-lähetysosaan. Sen tuloksena saadaan järjestelmän kantataajuinen paluukaiku kolmelta korkeudelta: 1200 metristä, 3000 metristä ja 4200 metristä. Paluukaiut näistä korkeuksista on esitetty kuviossa 2.
30 3 110966.
Kuviossa 1 esitetty taajuuspyyhkäisy on vaiheeltaan jatkuva läpi koko 5 ms kestävän jakson. Täten kuviossa 2 esitetyissä 1,6 kHz (vastaa 1200 metriä), 4,0 kHz (vastaa 3000 metriä) ja 5,6 kHz (vastaa 4200 metriä) signaaleissa näkyy myös jatkuva vaihe läpi koko taa-juuspyyhkäisyn, koska 5 ms pyyhkäisy on ajaltaan paljon lyhyempi kuin sirottajien de-5 korrelaatioaika tutkittavassa tilavuudessa.
Koska paluukaiuilla on vaihejatkuvuus, kuvion 2 kunkin taajuuden kukin osa muodostaa sinikuvion, joka on ajallisesti katkottu. Katkonaisella 1,6 kHz:n signaalilla on aikaa muodostaa 8 katkonaisen siniaallon jaksoa 5 ms pyyhkäisyn aikana, 4 kHz:n signaalilla 20 10 jaksoa ja 5,6 kHz:n signaalilla 28 jaksoa. Nämä siniaallot summataan vastaanottimessa, jolloin saadaan jännite, joka sisältää eri katkonaiset taajuuskomponentit, jotka liittyvät eri korkeuksiin.
Kun otetaan digitaalisia näytteitä vastaanottimen päällä olon aikana, saadaan muodoste-15 tuksi 125 pisteen aikasaija (jos otetaan yksi näyte yhden RX-välin aikana). Eri taajuudet tässä aikasarjassa erotetaan Fourier-muunnoksen avulla. Esimerkiksi 8., 20., ja 28. näyte tässä Fourier-muunnoksessa vastaa korkeuksia 1200, 3000 ja 4200 metriä. Jos vastaanotin on, kuten edullisessa tapauksessa on, sellainen, että se pystyy erottamaan nk. sama-vaihe- ja poikittaisvaihekomponentit kantataajuudella, vastaava Fourier-muunnos on 20 kompleksinen ja annetussa esimerkissä saatavat taajuudet ovat negatiivisia.
Nyt kyseessä olevan keksinnön tarkoituksena on ratkaista edellä kuvatun tekniikan haitat ja antaa täysin uuden tyyppinen menetelmä taajuusmoduloidun katkotun jatkuvan aallon (FMICW) tutkasignaalin käsittelemiseksi.
25
Keksinnön tavoite saavutetaan ilmaisemalla ja/tai käsittelemällä vain haluttu osuus off- •j aikaraosta portitetun signaalin kunkin oif-aikaraon aikana informaation saamiseksi vain •« halutulta etäisyydeltä ja signaalin kohinan minimoimiseksi.
30 Keksinnön mukaiselle menetelmälle on erityisesti ominaista se, mitä on lausuttu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
4 110966
Keksintö tarjoaa huomattavia etuja tunnettuun tekniikkaan verrattuna.
Keksintö parantaa FMICW-tutkan ilmaisuetäisyyttä pulssijakson kanssa yhteensopivan 5 etäisyyden ulkopuolella. Täten se parantaa FMICW-tekniikan käytettävyyttä tilavuussi-rottajien jatkuvien profiilien ilmaisemiseksi, kuten säätutkissa, tuuliprofiloijissa ja muissa geofysikaalisissa tutkissa. Se parantaa myös FMICW:n käytettävyyttä etsintätutkissa ja pienentää pulssitaajuusskannauksen tarvetta, koska entistä suurempi etäisyysalue on ilmaistavissa yhdellä pulssitajuustoteutuksella.
10
Seuraavassa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisesti esimerkinomaisten suoritusmuotojen ja oheistettujen kuvioiden avulla, joista kuvioista: kuvio 1 esittää FMICW-moduloinnin periaatteen taajuus-aika-käyrän, 15 kuvio 2 esittää FMICW-moduloinnin periaatteen toisen taajuus-aika-käyrän, kuvio 3 esittää keksinnön periaatteen taajuus-aika-käyrän, 20 kuvio 4 on monikäyräesitys keksinnöllä saaduista signaaleista, kuvio 5 on toinen monikäyräesitys keksinnöllä saaduista signaaleista.
Tämä julkaisu kuvaa uuden menetelmän, joka liittyy taajuusmoduloidun katkotun jatku-25 van aallon modulointiin (FMICW). Menetelmä parantaa tutkan paluukaikua etäisyyksiltä, joita ei ole sovitettu yhteen jäijestelmän pulssi taajuuden kanssa ja parantaa täten ‘ FMICW-jaijestelmien kykyä tehdä havaintoja jatkuvilta etäisyysalueilta. FMICW- jäijestelmiä käytetään perinteisesti etsinnässä tavalla, jossa pulssitaajuutta skannataan.
30 Kuten kuviossa 2 on esitetty FMICW-järjestelmän signaali eri korkeuksilta koostuu katkonaisista taajuuskomponenteista. Katkonaisuuden määräävät pulssiparametrit ja kysees- 5 110966 sä oleva korkeus. Jos otetaan yksi näyte pulssia kohti, integroituna vastaanottojakson yli, näyte sisältää kohinaa ja signaaleita eri korkeuksilta. Tarkastellaan nyt vastaanotto]ak-soista yhtä, eli ensimmäistä hieman tarkemmin.
5 Kun nyt otetaan yksi näyte pulssia kohti, vastaanottojakson yli tapahtuvan integroinnin jälkeen, signaalin kukin taajuuskomponentti sisältää signaaliosuuden ja kohinaosuuden. Signaaliosuus muodostuu integroidusta jännitteestä kuviossa 3 esitetyn kunkin käyrän kestoajan yli. Kyseisen taajuuslokeron kohinaosuus vastaa kuitenkin integrointia yli koko 20 jls jakson. Vaikka signaaliosuus pysyy koherenttina useiden pulssien yli, kohinaosuus 10 ei tee sitä, ja kohinalla on täten haitallinen vaikutus signaaliin sillä tavalla, että se sotkee todellisen halutun signaalin vaihetta ja jännitettä.
Tarkastellaan nyt yhtä jatkuvaa 5 ms:n pyyhkäisyä ja vastaavaa lähtöä FMICW-vastaanottimesta. Olkoon nyt olemassa kohde, joko erillinen tai tilavuussirottaja, etäisyy-15 della 1200 m, mikä vastaa 1,6 kHz:n signaalia kuvioissa 2 ja 3. Jos meillä on vastaanotin, jonka kaistanleveys 1 MHz, joka on sovitettu kaistanleveysarvo lähetetyn aaltomuodon suhteen, saamme täydellisen esityksen signaalista 1 MHz:n kvadratuurinäytteityksellä kantataajuudella. Emme ota huomioon vastaanottimen ketjutettujen suodattimien siirty-mäkaistojen äärellisen jyrkkyyden vaikutusta tai laskostumista siellä. Käytännön laittees-20 sa, kun nämä ilmiöt otetaan huomioon, näytteityskaistanleveydeksi voitaisiin valita suurempi kuin 1 MHz. Se ei kuitenkaan muuta tilannetta olennaisesti - tuossakin tapauksessa · · sama ajan osa integroitaisiin digitaalisesti kuten näissäkin esimerkeissä. Tuolloin integroitavia näytteitä olisi kuitenkin enemmän kutakin tapausta kohti.
25 Kuviossa 4 ylimmäinen tulosterivi esittää aika-alueen signaalin (simuloidusta) kohteesta 1200 metrissä ja lisäksi kohinan. Oikean puoleinen tuloste esittää tuloksen, kun käytetään « ' 5000 pisteen nopeaa Fourier-muunnosta eri taajuuskomponenttien - ja saman aikaisesti alueen - saamiseksi esiin signaalista. Tällä menetelmällä kohteen signaali-kohina-suhde on 15,9 dB mitattuna yli 200 Hz:n kaistanleveyden. Se ilmenee 1,6 KHz kantataajuudella 30 8. taajuuslokeron kohdalla, mikä vastaa 8. korkeuslokeroa, 1200 metriä. Signaali koostuu 20 nollasta, mikä vastaa lähetysaikaa, jonka aikana vastaanotin on mykistetty, ja sitä seu- 6 110966 raa 20 näytettä signaalista ja kohinasta, ja sitä seuraa 20 nollaa jne. (ks. kuvio 5). Aikayksikkö kuvion 4 vasemmassa sarakkeessa on 1 ps, ja taajuusyksikkö oikeanpuoleisessa sarakkeessa on 1 MHz. Tässä selostuksessa oletetaan, että mykistys saadaan aikaiseksi digitaalisissa osissa, mikä mahdollistaa lähetysajan signaalin täydellisen nollaamisen. On 5 huomattava, että 1 MHz:n kaistanleveys on suurempi kuin pulssintoistotaajuus 25 kHz, mikä aiheuttaa signaalin kopiot ±25 kHz:n päässä keskitaajuuksista.
Kuviossa 4 keskimmäinen tulosterivi esittää vaikutukset, joita syntyy, kun käytetään yli 20 ps jakson, täyden vastaanottoajan, tapahtuvaa integrointia ja 125 pisteen nopeaa Fou-10 rier-muunnosta signaalin eri alueiden komponenttien saamiseksi esiin. Fourier-muunnoksen pituutta pienennettiin ilman huononnusta signaali—kohina-suhteessa, joka on nyt 15,7 dB. Pulssivaikutus ei näy enää, pienentyneen Nyquist-taajuuden ansiosta kanta-taajuudella. Integrointi on toteutettu summaamalla arvot kultakin vastaanottojaksolta, jolloin tuloksena saadaan suuremmat jänniteamplitudit. On huomionarvoista, että tässä 15 tutkittava signaali, 1200 metriltä, vastaa pyörivää osoitinta, joka kääntyy alle 5 astetta yhden vastaanottojakson aikana. Täten on mahdollista summata kaikki näytteet vastaanottojaksolta, ilman että signaalijännite pienenisi huomattavasti pyörivien osoittimien summaamisen takia.
20 Kahta ylintä riviä kuvioissa 4 ja 5 voidaan pitää ennestään tunnettuun tekniikkaan sisältyvinä. Kuvion 4 viimeisin rivi esittää tämän keksinnön mukaisesti tapahtuvan integroinnin vaikutukset. Tässä tapauksessa diskreettiä Fourier-muunnosta, joka voidaan toteuttaa myös käyttämällä vain yhtä nopean Fourier muunnoksen lähtökomponenteista, käytetään 1200 metrin aluetta vastaavan taajuuskomponentin saamiseksi esiin. Erona on se, että sen 25 sijaan että käytettäisiin täyden vastaanottoajan integroitua signaalia, nyt käytetään integroitua signaalia, jolla integrointiaika on sovitettu kaksisuuntaiseen viiveeseen lähetyksen .' · ja mainitun kohteen kaiun vastaanoton välillä. Tässä tapauksessa integroidaan vain 8 en simmäistä näytettä kunkin vastaanottojakson aikana, jolloin saadaan tuotetuksi viimeisen rivin vasemmanpuoleinen aikasarja. Kahdeksan näytteen integrointi valittiin tätä diskreet-30 tiä Fourier-muunnosta (DFT) varten, koska sillä saadaan sovitetuksi yhteen vastaanotto-jakson alkuhetki kohteesta sironneeseen signaaliin. Tämä voidaan nähdä kuviosta 3: siinä 7 110966 vain ensimmäiset 8 mikrosekuntia vastaanottojaksosta sisältävät sironneen signaalin 1200 metrin etäisyydellä olevasta kohteesta. Kohinan määrä tässä aikasarjassa on pienempi kuin kohina aiemmissa aikasarjoissa, koska viimeiset 12 näytettä on jätetty pois integroinnista, ja kohina näissä näytteissä ei myötävaikuta 8 pisteen integraattorin lähtöön.
5 Signaali itse säilyy muuttumattomana, koska kaikkea tältä alueelta saatava informaatiota on käytetty, kuten on esitetty kuviossa 3. Osittaisen vastaanottoajan integroinnista johtuva signaali-kohina-suhde on tässä esimerkkitapauksessa 19,5 dB, 3,8 dB suurempi kuin signaali-kohina-suhde täyden vastaanottojakson integroinnissa.
10 Kuviossa 5 toisen rivin data on saatu summaamalla signaalin kaikki 20 pistettä ylimmässä tulosteessa vastaanottojaksoa kohti. Viimeisen rivin data on saatu summaamalla 8 pistettä vastaanottojaksoa kohti, jolloin tuloksena on vähemmän kohinaa. Samanlaista menettelyä käytetään kaikille korkeuksille erikseen.
15 Tässä kuvattu keksinnön olemus on se, että konstruoidaan useita digitaalisia integraattoreita, edullisesti koostamalla summaa jatkuvasti ja käytetään eri integrointiaikaa kullekin alueelle. Esimerkiksi 150 metrin alue voitaisiin ilmaista täten käyttämällä yksipisteistä integrointia, eli ensimmäistä näytettä kustakin vastaanottojaksosta yhdessä DFT:n kanssa, joka selvittää ensimmäisen nollasta poikkeavan taajuuden 125 pisteen aikasarjasta, joka 20 käsittää mainittuja ensimmäisiä näytteitä. 300 metrin alue ilmaistaisiin käyttämällä 2 pisteen integrointia, eli ensimmäistä kahta näytettä summattuna, kustakin vastaanottojaksosta, ja viemällä saatava 125 pisteen aikasarja DFT:een, joka selvittää toisen nollasta poikkeavan taajuuskomponentin 125 pisteen aikasarjasta. Tätä menettelyä jatketaan puls-sisovitettuun korkeuteen asti, tässä tapauksessa 3000 metriin, jolle käytetään täyttä 20 25 pisteen integrointitulosta ja jolle DFT selvittää 20. nollasta poikkeavan taajuuskomponen tin.
t
Yli 3000 metrin korkeuksille käytetään vain vastaanottojakson loppuosaa integroinnissa kaiken signaali-informaation saamiseksi ja taajuuskomponenttia vastaavan kohinamäärän 30 minimoimiseksi. Esimerkiksi kuviossa 2-3 esitetylle 4200 metrin signaalille käytetään 8 110966 kunkin 1 MHzrllä näytteistetyn 20 (is kestävän vastaanottojakson viimeisiä 12 näytettä niin, että DFT tuo esiin 28. nollasta poikkeavan taajuuskomponentin.
Nyt kyseessä oleva yksi edullinen suoritusmuoto olisi käyttää DSP- tai FPGA-5 jäijestelmää aluekohtaisten signaalien laskemiseksi käyttäen kumulatiivisen summan rekisteriä riittävän suurella taajuudella lähetetyn aaltomuodon selvittämiseksi ja kertoen mainitun rekisterin sisältö kompleksisilla painotuksilla, jotka vastaavat DFT-kerromta kyseiselle pulssille ja alueelle. Kertomisen tuloksena saataisiin tulo toiseen kompleksiseen summarekisterim kunkin alueen osalta, ja näiden rekisterien sisältö luettaisiin kunto kin pyyhkäisyn päätteeksi. Nämä arvot ovat kompleksisia jännitteitä, jotka vastaavat kyseisen pyyhkäisyn osalta kutakin korkeutta. DFT-rekisterit luetaan ja nollataan kunkin pyyhkäisyn lopussa, ja integraattorirekisterit nollataan kunkin vastaanottojakson alussa.
Keksinnön piiriin kuuluu se, että yhden pulssinvastaanottojakson aikaisten kaikkien näyt-15 teiden digitaalisen summauksen sijasta käytetään DFT:tä sopivaan osajoukkoon alkuperäistä 1 MHz:n näytteistä. Tämä on hyödyllistä tapauksissa, joissa kohteet ilmaistaan alueilta, jotka ovat pyyhkäisytoistojakson mukaisia. Tässä asiakirjassa esitetyssä esimerkinomaisessa tapauksessa esimerkiksi useiden satojen kilometrien päässä olevat kohteet tulisivat vaimennetuksi, jos käytettäisiin summausintegraattoria. Tämä johtuu siitä, että 20 summataan pyörivän osoittimen kompleksisia jännitteitä yli ajan, jolla osoitin pyörii oleellisesti. Kun kyseessä siis ovat kohteet, jotka ovat hyvin kaukana tutkasta, edullinen menetelmä on käyttää sovitettuja osajoukkoja alkuperäisistä näytteistä tulona pitkään DFT:hen. Näissä tapauksissa digitaalisten näytteiden summaus johtaisi signaalin amplitudin menettämiseen jossakin määrin, mikä johtuu oleellisesti pyörivän osoittimen sum-25 maamisesta.
*; Kuviota 4 vastaavassa esimerkissä ilmaisun parannuksen määrä, 3,8 dB, johtuu siitä sei kasta, että ilmaistava kohde säilyy jotakuinkin koherenttina 5 ms pyyhkäisyjakson ajan, kun taas kohina on täysin epäkoherenttia, eli sillä ei ole mitään vaihekorrelaatiota näyt-30 teiden välillä. Kohinateho on siten summautuvaa vastaanottojakson aikana, ja edullisessa integrointimenetelmässä otetaan vastaan 8/20 kohinatehosta täyden integroinnin 20/20 9 110966 sijasta. Kerroin 8/20 vastaa 4,0 desibeliä, joka on jotakuinkin yhtä pitävä simuloidun tuloksen kanssa.
Pulssien vastaanoton aikaisen osittaisen integroinnin havainnollistamiseksi paremmin 5 kuvio 5 esittää suurennettuna kuvion 4 tulosteet.
Keksinnön mukainen tyypillinen laite käsittää seuraavat elimet: i) laajan kaistanleveyden näytteitysjäijestelmän (kytkettynä analogia- 10 digitaalimuuntimeen), ii) digitaalilogiikan, joka tuottaa useamman kuin yhden summan näytteistä yhden FMICW-pulssin vastaanottojaksoa kohti, 15 (iii) laskentajärjestelmän, joka käyttää mainituista näytteiden summista koostuvaa useampaa kuin yhtä aikasarjaa sisääntulona DFT:een tai FFT:ecn yhden tai useamman taajuuskomponentin saamiseksi esiin samaa määrää alueita vastaavaa aikasarjaa kohti.
20 Tyypillisesti näytteiden kunkin summan pituus ja DFT:ssä tai FFT:ssä esiin saatu taa-juuskomponentti sovitetaan vastaamaan samaa tutkahavaintoetäisyyttä.
Tässä sovelluksessa "laajakaistainen" tarkoittaa näytteityskaistanleveyttä, joka on riittävä selvittämään tutkan lähetyskaistanleveyden.
25
Keksinnön mukainen yksi vaihtoehtoinen integrointijärjestelmä voi käsittää seuraavat elimet: i) laajakaistainen näytteitysjärjestelmä, 30 a 10 110966 ii) digitaalilogiikka, joka tuottaa useamman kuin yhden osajoukon näytteitä yhden FMICW-pulssin vastanaottojaksoa kohti, iii) laskentajäijestehnä, joka käyttää nollin täydennettyjä mainituista näyt- 5 teiden osajoukoista koostuvia aikasaijoja tulona DFT:een tai FFT:een joiden tai useamman taajuuskomponentin saamiseksi esiin samaa määrää alueita vastaavaa aikasarjaa kohti.
Tyypillisesti vastaanottojaksoa kohti saatavien näytteiden kunkin jatkuvan osajoukon 10 pituus ja DFT:ssä tai FFT:ssä esiin saatu taajuuskomponentti sovitetaan vastaamaan samaa tutkahavaintoetäisyyttä.
Vaikka portituksen tyypillinen hyötyjakso on 50 %, keksinnön mukaisesti hyötyjakso voi vaihdella välillä 10-90 %.
15

Claims (6)

1. Menetelmä taajuusmoduloidun katkotun jatkuva-aaltotutkasignaalin (FMICW) käsittelemiseksi, joka menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: 5 - muodostetaan signaali, jonka taajuus muuttuu asetetulla kaistanleveydellä (B), - portitetaan signaalia päälle ja pois ennalta määritellyllä taajuudella (fg) muodostaen siten on-aikarakoja ja off-aikarakoja, 10 - lähetetään portitettu signaali haluttuun kohteeseen lähettimen ja antennin avulla, - otetaan vastaan heijastunut tai takaisin sironnut signaali portitetun signaalin off- . aikarakojen aikana ja 15 - ilmaistaan ja kerätään halutut ominaisuudet vastaanotetusta signaalista, tunnettu siitä, että 20. ilmaistaan ja/tai käsitellään haluttu osuus off-aikaraoista portitetun signaalin informaation saamiseksi halutulta etäisyydeltä ja haluttuun etäisyyteen liittyvän sig-‘ naalin kohinan minimoimiseksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsitellään vain off-25 aikaraon alku.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsitellään vain off-aikaraon loppu.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että portituksesta johtuva lähetyshyötyjakso on noin 50 %. i2 110966
5. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että portitustaajuutta vaihdellaan alueella, joka välillä 1 ja 50 % kaistanleveydestä (B).
6. Minkä, tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää käytetään geofysikaaliseen kaukokartoitukseen. 13 1 10966
FI20012274A 2001-11-21 2001-11-21 Menetelmä taajuusmoduloidun, katkotun jatkuva-aaltotutkasignaalin (FMICW) käsittelemiseksi FI110966B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20012274A FI110966B (fi) 2001-11-21 2001-11-21 Menetelmä taajuusmoduloidun, katkotun jatkuva-aaltotutkasignaalin (FMICW) käsittelemiseksi
PCT/FI2002/000900 WO2003044560A1 (en) 2001-11-21 2002-11-13 Method for processing a frequency modulated interrupted continuous wave (fmicw) radar signal
AU2002338986A AU2002338986A1 (en) 2001-11-21 2002-11-13 Method for processing a frequency modulated interrupted continuous wave (fmicw) radar signal

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20012274 2001-11-21
FI20012274A FI110966B (fi) 2001-11-21 2001-11-21 Menetelmä taajuusmoduloidun, katkotun jatkuva-aaltotutkasignaalin (FMICW) käsittelemiseksi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20012274A0 FI20012274A0 (fi) 2001-11-21
FI110966B true FI110966B (fi) 2003-04-30

Family

ID=8562312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20012274A FI110966B (fi) 2001-11-21 2001-11-21 Menetelmä taajuusmoduloidun, katkotun jatkuva-aaltotutkasignaalin (FMICW) käsittelemiseksi

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2002338986A1 (fi)
FI (1) FI110966B (fi)
WO (1) WO2003044560A1 (fi)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3606257B2 (ja) * 2001-12-25 2005-01-05 三菱電機株式会社 ドップラーレーダー装置
EP1777549B1 (en) 2005-10-24 2012-10-03 Mitsubishi Electric Information Technology Centre Europe B.V. Object ranging
US7791530B2 (en) * 2006-01-05 2010-09-07 Autoliv Asp, Inc. Time duplex apparatus and method for radar sensor front-ends
ES2298081B2 (es) * 2006-12-05 2008-10-16 Universidad Politecnica De Madrid Tecnica de conmutacion de antena a frecuencia variable para radares de onda continua con una unica antena.
EP2000810B1 (en) 2007-06-07 2013-09-04 Mitsubishi Electric Information Technology Centre Europe B.V. Determination of sine wave period
WO2020165952A1 (ja) * 2019-02-12 2020-08-20 三菱電機株式会社 レーダ装置、観測対象検出方法及び車載装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3946852B2 (ja) * 1998-02-20 2007-07-18 三菱電機株式会社 レーダ装置およびこのレーダ装置における目標相対距離・相対速度探索方法
JP2000275333A (ja) * 1999-03-24 2000-10-06 Mitsubishi Electric Corp Fmicwによるレーダ信号処理装置およびfmicwによる距離・速度計測方法

Also Published As

Publication number Publication date
FI20012274A0 (fi) 2001-11-21
WO2003044560A1 (en) 2003-05-30
AU2002338986A1 (en) 2003-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106405541B (zh) 全相参连续波多普勒雷达及其测距测速方法
US10718860B2 (en) System and method to improve range accuracy in FMCW radar using FSK modulated chirps
US8232907B2 (en) Step frequency high resolution radar
US4743910A (en) Frequency domain, pulse compression radar apparatus for eliminating clutter
US20070152871A1 (en) Time duplex apparatus and method for radar sensor front-ends
CN106842166A (zh) 一种适用于线性调频连续波雷达系统的解速度模糊方法
EP1098206A3 (en) Radar system and coherent integrating method therefor
CN104076352A (zh) 低截获测速方法及雷达装置
WO2010047931A1 (en) Monobit based low cost high performance radar warning receiver
Schroeder et al. X-band FMCW radar system with variable chirp duration
US20020196179A1 (en) Transmit phase removal in FM homodyne radars
US20080272957A1 (en) Method and device for determining the relative velocity of objects
CN110850400A (zh) 基于干涉仪测向的lfmcw雷达多目标检测方法
JP5656505B2 (ja) レーダ装置
WO2020218925A1 (en) Processing of radar signals for fmcw radar
Yao et al. A novel low-power multifunctional ionospheric sounding system
Cohen et al. Towards sub-Nyquist cognitive radar
FI110966B (fi) Menetelmä taajuusmoduloidun, katkotun jatkuva-aaltotutkasignaalin (FMICW) käsittelemiseksi
CN109085568B (zh) 一种基于二次混频的调频连续波多目标检测方法
Sakamoto et al. Estimation of Doppler velocities from sub-Nyquist ultra-wideband radar measurements
JP4754981B2 (ja) パルスレーダ装置
Lu et al. Maximum unambiguous frequency of random PRI radar
US3987443A (en) Radar
Frazer et al. Wigner-Ville analysis of HF radar measurement of an accelerating target
CN112068105B (zh) 一种调频连续波激光雷达接收机信号频谱分析系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired