[发明专利]具有定位功能的高分辨无线电高度表及测量位置的方法

权利要求书

1.一种具有定位功能的高分辨无线电高度表，包括：天线、接收机、模数转换A/D、存储器和信号处理单元，其特征在于：

天线采用三副，即第一副天线(1a)作为收发共用天线，第二副天线(1b)、第三副天线(1c)作为接收天线，每副天线对应一个接收机；

信号处理单元包括：距离处理通道(6)、距离处理器(8)、相位处理通道(5)、相位处理器(7)和高度位置处理器(9)；

所述距离处理通道(6)，用于将第二副天线(1b)接收的中频回波信号变为基带多普勒连续波信号，并将该基带多普勒连续波信号输出给距离处理器(8)；

所述距离处理器(8)，用于对距离处理通道输出的信号依次进行电平处理、信噪比判断和距离解模糊，得到目标的斜距r，并把该斜距输出给高度位置处理器(10)；

所述相位处理通道(5)，用于将三幅天线接收的中频回波信号，分别变为三路基带多普勒连续波信号，并把这三路基带多普勒连续波信号输出给相位处理器(7)；

所述相位处理器(7)，用于对相位处理通道输出的信号依次进行相位检测、相位解模糊，得到目标的干涉角θ，并将该干涉角输出给高度位置处理器(9)；

所述高度位置处理器(9)，用于对相位处理器(7)输出的干涉角θ、距离处理器(8)输出的目标斜距r及惯导系统(10)提供的速度和姿态信息进行数据处理，得到目标的位置坐标(X,Y,Z)和飞行器高度H。

2.根据权利要求1所述的具有定位功能的高分辨无线电高度表，其特征在于距离处理通道(6)和相位处理通道(5)同时工作，且结构相同，均包括：相关器(51)、相关滤波器(52)、基带正交I/Q混频器(53)和条带滤波器(54)；

所述相关器(51)，用于将输入的回波信号与码产生器发射的本地码信号进行相关，并输出给相关滤波器(52)；

所述相关滤波器(52)，用于将相关器输出的脉冲信号进行中频条带滤波变为连续波信号，并输出给基带正交I/Q混频器(53)；

所述基带正交I/Q混频器(52)，用于将相关滤波器输入的中频信号依次进行移相90^°、混频、低通滤波和数据抽取处理，使其变为正频率的基带信号，并输出给条带滤波器(54)；

所述条带滤波器(54)，用于将输入的正频率的基带信号进行条带滤波，滤出所选多普勒条带中的多普勒信号，并抑制其他频率的信号。

3.根据权利要求1所述的具有定位功能的高分辨无线电高度表，其特征在于距离处理器(8)包括：电平处理器(84)、信噪比判断模块(85)和距离处理单元(86)；

所述电平处理器(84)，用于将输入信号进行电平处理得到信号功率及噪声功率，计算出信号的信噪比，并将该信噪比输出给信噪比判断模块(85)；

所述信噪比判断模块(85)，用于将输入的信噪比与设定信噪比门限进行比较，并将比较结果输出给距离处理单元(86)；

所述距离处理单元(86)，用于对输入信号进行处理得到目标的斜距并实现对目标的搜索或跟踪，即对输入信号进行二次门限比较，如果两次比较均大于设定门限则认为捕获到目标，对输入信号进行距离解模糊处理得到目标的斜距r，并将该斜距反馈给距离控制门(16)，对目标进行跟踪；如果门限比较出现小于设定门限情况时，则认为没有捕获到目标，继续对目标进行搜索。

4.根据权利要求1所述的具有定位功能的高分辨无线电高度表，其特征在于相位处理器包括：相位检测器（74）、相位检测器(75)、相位检测器(76)和相位解模糊单元(77)；

所述的相位检测器(74)，用于将输入的第一副天线(1a)的回波信号和第二副天线(1b)的回波信号进行相位比较，得到两个输入信号之间的相位差，并将该相位差输出给相位解模糊单元(77)；

所述的相位检测器(75)，用于将输入的第二副天线(1b)的回波信号和第三副天线(1c)的回波信号进行相位比较，得到两个输入信号之间的相位差，并将该相位差输出给相位解模糊单元(77)；

所述的相位检测器(76)，用于将输入的第一副天线(1a)的回波信号和第三副天线(1c)的回波信号进行相位比较，得到两个输入信号之间的相位差，并将该相位差输出给相位解模糊单元(77)；

所述的相位解模糊单元(77)，用于将三个相位检测器输出的三个相位差进行解相位模糊处理，得到目标的干涉角θ。

5.一种利用具有定位功能的高分辨无线电高度表测量位置的方法，包括如下步骤：

1）将脉冲发生器(13)产生的信号调制后通过第一副天线(1a)向地面发射；

2）将三副接收天线各自接收到的回波信号经接收机处理后变为中频信号，将三路中频信号分别送给模数转换A/D模块进行数字化采样，并将三路采样信号送给存储器存储；

3）将存储器中的第二副天线(1b)接收的中频回波信号输出给距离处理通道(6)进行相关、相关滤波、混频和条带滤波处理变为基带多普勒信号，并输出给距离处理器(8)；

4）将存储器中三副天线接收的中频回波信号输出给相位处理通道(5)，对每副天线的中频回波信号均进行相关、相关滤波、混频和条带滤波处理，变为三路基带多普勒信号，并将这三路基带多普勒信号输出给相位处理器(7)；

5）距离处理器(8)对输入的基带多普勒信号依次进行电平检测、信噪比判断和距离解模糊得到目标斜距r，并输出给高度位置处理器(9)；

6）相位处理器(7)对三路基带多普勒信号的每一路均进行相位检测、解相位模糊的处理，得到目标的干涉角θ，并输出给高度位置处理器(9)；

7）高度位置处理器(9)将输入的干涉角θ、斜距r、惯导系统提供的速度矢量(V_x,V_y,V_z)和姿态信息进行数据处理，得到目标的位置坐标(X,Y,Z)和飞行器的高度H：

Y=rcosθ

Z=(-b±b2-4ac)/(2a)]]>

X=(rsinθ)2-Z2]]>

H=Z

式中：a=1+Vz24Vx2,b=-AVz·Vx2+Vy2+Vz22Vx2rcosβ,c=A2(Vx2+Vy2+Vz2)(2Vxrcosβ)2-(rsinθ)2,]]>

A=(Vxrcosβ)2Vx2+Vy2+Vz2+(Y-VyrcosβVx2+Vy2+Vz2)2+(Vzrcosβ)2Vx2+Vy2+Vz2+(rsinθ)2-(rsinβ)2,]]>

是斜距和飞行器速度之间的夹角，f_d为多普勒频率，λ为发射波长。