天气雷达双重频解速度模糊

时间：2024-08-01 18:55:32浏览次数：12

标签：双重重复脉冲多普勒频解 PRF2 速度模糊

雷达能探测到的目标的最大径向速度与脉冲重复周期有关，当探测目标的速度超过最大不模糊速度，就会出现速度模糊的现象，利用双脉冲重复频率可以在保持最大不模糊距离不变的情况下扩大探测的最大不模糊速度。

具体原理如下：

假设以一种脉冲重复频率PRF1收集M个脉冲样本，另一种脉冲重复频率PRF2收集M个脉冲样本。

定义标准化多普勒速度为

$\theta = \pi \frac{V}{V_{u}}$

其中， $\theta$ 的单位是弧度，取值区间在（- $\pi$ ， $\pi$ ），V是多普勒速度， $^{V_{u}}$ 是最大不模糊速度，计算公式为，

${V_{u}} = \frac{\lambda }{4T}$

T是脉冲重复周期，则两种脉冲重复周期的标准化多普勒速度之差为

$\Delta \theta = \theta _{2}-\theta _{1}= \pi V\left ( \frac{1}{V_{u2}}-\frac{1}{V_{u1}} \right )$

其中 ${V_{u2}}$ 和 $V_{u1}$ 分别是PRF2和PRF1的最大不模糊速度。

则在 $\pi$ 范围内，根据标准化多普勒速度的定义，与 $\Delta \theta$ 对应的最大不模糊速度 $V_{u}^{*}$ 为，

$V_{u}^{*}=\left (\frac{1}{V_{u2}}-\frac{1}{V_{u1}} \right )^{-1} =\left ( \frac{4T_{2}}{\lambda }-\frac{4T_{1}}{\lambda } \right )^{^{-1}} = \frac{\lambda }{4\left ( T_{2}-T_{1} \right )}=\frac{\lambda }{4T^{*}}$

其中T2和T1分别是PRF2和PRF1的的脉冲重复周期。由上式可以看出，利用两个不同的脉冲重复周期可以扩展最大不模糊速度，扩展的最大不模糊速度与T2和T1的差值有关，差值越小，扩展的最大不模糊速度越大。

因此多普勒速度可以利用下式进行计算，

$V= V_{u}^{*}\frac{\Delta \theta }{\pi }= \frac{\lambda }{4\pi \left ( T_{2}-T_{1} \right )}\Delta \theta=\frac{\frac{\lambda }{4\pi }\left (\theta _{2}-\theta _{1} \right )}{ T_{2}-T_{1} }=\frac{T_{2}\frac{\lambda }{4\pi T_{2}}\left (\theta _{2}-\theta _{1} \right )}{ T_{2}-T_{1} }= \frac{T_{2}\left ( V_{2}-_V{1} \right )}{T_{2}-T_{1}}$

其中V2和V1分别是PRF2和PRF1利用PRF2的脉冲重复周期计算的多普勒速度，实际计算可根据需求进行变化。

参考文献：

[1]Zrinc D, Mahapatra P. Two methods of ambiguity resolution in pulse Doppler weather radars[J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1985 (4): 470-483.

[2]张培昌,杜秉玉,戴铁丕.雷达气象学[M].北京:气象出版社,2005:495 499

[3]夏梦颖,苏卫民,顾红,等.基于多重频脉冲串信号解速度模糊的研究[J].电子与信息学报,2017,39(12):2860-2865.

标签：双重,重复,脉冲,多普勒,频解,PRF2,速度,模糊
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