多普勒雷达测试系统技术方案

本发明专利技术的名称是多普勒雷达测试系统。提供系统(100)，其包括传送具有第一频率的第一电磁波(106)的多普勒雷达单元(102)，测试系统(104)转换该第一电磁波(106)为具有第一频率的第一电信号。测试系统(104)产生具有第二频率的第二电信号，并且混合第一和第二电信号以产生具有第三、和或差频率的第三电信号。第三频率代表由在离多普勒雷达单元(102)一定距离处的目标反射第一电磁波(106)产生的多普勒频移频率。测试系统(104)转换第三电信号为具有第三频率的第二电磁波(108)，并且传送第二电磁波(108)回到多普勒雷达单元(102)，以计算作为第一和第三频率的函数的代表目标速度的速度，从其可以校准/认证多普勒雷达单元(102)。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容一般地涉及多普勒雷达，以及特别地涉及多普勒雷达单元的测试系 统。
技术介绍
多普勒雷达是一种利用电磁波确定在离观察者一定距离处的目标的径向速度 (朝向/远离观察者的速度）的雷达系统，并且它具有许多用途，包括确定飞行器下降速率、 移动物体的速度等。多普勒雷达单元通常传输由目标反射并且返回雷达单元的电磁波（有 时被称作雷达信号）。目标相对于雷达单元在径向方向的移动导致反射信号频率相对于传 送信号的改变，通常被称作多普勒效应（或多普勒频移）。更具体地说，目标的径向移动改 变了雷达信号的频率一个量，该量与目标的相对速度成比例，使得雷达信号频率的改变可 用于确定移动目标的位置和速度。 为了校准和认证多普勒雷达单元而发展了许多技术，最显著地包含那些涉及振动 音叉的使用。根据这种技术，音叉产生信号，该信号代表由目标反射雷达信号产生的信号 (即，音叉产生代表反射信号的信号），并且该信号与目标的预期速度具有已知关系。通过 计算速度，雷达单元响应该信号，该速度可与预期速度比较以确定雷达单元的精确性。并且 从这种比较，可以校准或以其他方式认证雷达单元以便使用。 尽管现有的音叉技术是适当的，但是它具有缺点。当前音叉技术方法通常仅测试 单个点，即由音叉产生的单一频率的信号。音叉本身也可能容易由于温度而变化，以及由于 在固体表面上过度猛烈击打音叉而容易受到物理损伤。其他的现有技术包括运载工具和固 定反射器或移动物体的利用，但是这些技术通常是较不精确和较不稳定的。这些和其他相 似现有技术通常也不适用于计算非常低的速度，特别在下降速率的情况。 因此，可能期望的是具有一种考虑了至少一些上述讨论的问题以及可能其他问题 的系统和方法。
技术实现思路
本公开的实例实施方式通常涉及产生多普勒频移频率的改进的系统和方法，该多 普勒频移频率代表由目标反射的雷达信号引起的频率，其可用于计算代表目标速度的速 度，用于校准或认证多普勒雷达单元。根据实例实施方式，多普勒频移频率可由在多普勒雷 达单元频率下的电信号、通过在第二频率下产生另一个第二电信号并且混合这两个电信号 而产生。以这种方式，实例实施方式可产生更接近于多普勒雷达单元的更精确的第二频率， 从而其可达到更低的多普勒频移频率。这又可以实现以更低的目标速度校准/认证多普勒 雷达单元。并且在一些实例中，第二频率是可选择的，其可以进一步使实例实施方式能够以 许多不同的目标速度校准/认证多普勒雷达单元。 根据实例实施方式的一个方面，提供一种系统，该系统包括多普勒雷达单元以及 在离多普勒雷达单元一定距离处的测试系统。多普勒雷达单元配置为传送具有第一频率的 第一电磁波。然后，测试系统配置为接收第一电磁波，并且转换第一电磁波为具有第一频率 的第一电信号。 测试系统配置为产生具有第二频率的第二电信号，并且混合第一电信号和第二电 信号以产生具有第三频率的第三电信号，该第三频率是第二频率与第一频率的和或者差。 在一些实例中，测试系统可配置为产生正弦波音频信号作为第二电信号。并且在一些实例 中，测试系统可配置为产生具有在一个频率范围内可选择的第二频率的第二电信号。 此处，第三电信号的第三频率代表由在离多普勒雷达单元一定距离处的目标反射 第一电磁波产生的多普勒频移频率。测试系统可配置为然后转换第三电信号为具有第三频 率的第二电磁波，并且传送第二电磁波回到多普勒雷达单元。然后多普勒雷达单元可配置 为作为第一频率和第三频率的函数计算代表目标速度的速度。然后基于由多普勒雷达单元 计算的速度与预期速度的比较，多普勒雷达单元是可以被校准的或被认证的。 多普勒雷达单元可包括配置为传送第一电磁波的第一天线，以及配置为接收第二 电磁波的相同或另一个第一天线。类似地，测试系统可包括连接至它的平台并且配置为接 收第一电磁波的第二天线，以及配置为传送第二电磁波的相同或另一个第二天线。在一些 实例中，多普勒雷达单元和测试系统可包括雷达吸收剂材料，其布置在第一和第二天线的 各自一个周围，并且配置为减少来自在其接收的第二和第一电磁波的各自一个的反射。 在实例实施方式的其他方面，提供一种测试系统和方法。本文讨论的特征、功能和 优势可在不同的实例实施方式中单独实现或者可以在另外的其他实例实施方式中结合，其 进一步细节可参考以下描述和附图理解。【附图说明】 在如此以概括术语描述本公开的实例实施方式后，现在将参考附图，这些附图没 有必要按照比例绘制，并且其中： 图1图解了根据本公开的一些实例实施方式的系统； 图2图解了测试系统的一个实例，在一些实例中该测试系统可对应于图1系统的 测试系统； 图3图解了包括根据本公开的实例实施方式的方法中各种操作的流程图；以及 图4是一个图表，其图解了根据本公开的一些实例的在多普勒频率和目标飞行器 的下降速率之间已知关系的一个实例。【具体实施方式】 现在将参考附图在下文更全面地描述本公开的一些实施方式，附图中显示了一些 但不是所有的本公开的实施方式。当然，可以以许多不同的形式体现本公开的各种实施方 式并且不应当解释为对本文阐述的实施方式的限制；更确切地讲，提供这些实例实施方式 以便本公开将是彻底的和完全的，并且将向本领域技术人员充分地传达本公开的范围。进 一步地，尽管本文可提及许多测量值、阈值等，例如时间、距离、速度、百分率等一一实例实 施方式的各方面可以根据这些操作；但除非另有说明，任何或所有的测量值/阈值是可以 配置的。相同的附图标记在全文中指代相同的元件。 图1图解根据本公开一些实例实施方式的系统100。如图所示，系统包括多普勒雷 达单元102以及在离多普勒雷达单元一定距离处的测试系统104。多普勒雷达单元配置为 传送具有第一频率的第一电磁波1〇6。然后，测试系统配置为接收第一电磁波，并转换第一 电磁波为具有第一频率的第一电信号。 测试系统104配置为产生具有第二频率的第二电信号，并混合第一电信号和第二 电信号以产生具有第三频率的第三电信号，该第三频率是第二频率和第一频率的和或者 差。在一些实例中，测试系统可配置为产生正弦波音频信号作为第二电信号。并且在一些 实例中，测试系统可配置为产生具有在一个频率范围内可选择的第二频率的第二电信号。 不管测试系统104以何种方式配置来产生第二电信号，第三电信号的第三频率代 表由在离多普勒雷达单元102 -定距离处的目标反射第一电磁波106产生的多普勒频移频 率。然后测试系统可配置为转换第三电信号为具有第三频率的第二电磁波108,并且传送第 二电磁波回到多普勒雷达单元。在一些实例中，多普勒雷达单元可接收第二电磁波，并转换 其为具有第三频率的适当的（例如第四）电信号以进一步处理，例如以计算代表目标速度 的速度。 如还显示的，多普勒雷达单元102可包括平台110,该平台110带有配置为支持多 普勒雷达单元各种功能的各种机载部件。多普勒雷达单元也可以包括连接至它的平台并且 配置为传送第一电磁波106的第一天线112,并且相同的或另一个第一天线可配置为接收 第二电磁波108。当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试系统(200)，其包括：天线(204)，其配置为接收具有第一频率的第一电磁波(206)，并且转换所述第一电磁波为具有所述第一频率的第一电信号(208)，所述天线(204)配置为从在离所述测试系统(200)一定距离处的多普勒雷达单元(102)接收所述第一电磁波(206)；信号发生器(210)，其配置为产生具有第二频率的第二电信号(214)；以及混频器(212)，其配置为混合所述第一电信号(208)和第二电信号(214)以产生具有第三频率的第三电信号(216)，该第三频率是所述第二频率和第一频率的和或者差，所述第三频率代表由在离所述多普勒雷达单元(102)一定距离处的目标反射所述第一电磁波(206)产生的多普勒频移频率，其中所述天线(204)进一步配置为转换所述第三电信号(216)为具有所述第三频率的第二电磁波(218)，并且传送所述第二电磁波(218)回到所述多普勒雷达单元(102)，以计算作为所述第一频率和第三频率的函数的代表所述目标的速度的速度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·M·路易斯，W·L·库珀，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US