[发明专利]具有多基地FMCW雷达的负伪距处理

说明书

本发明涉及具有多基地FMCW雷达的负伪距处理。本发明提供了一种用于监控水面目标的多基地雷达系统。该多基地雷达系统可以包括第一和第二雷达、状态机以及信号处理器。雷达可以位于分开的位置并且使用定时信号来同步。所述状态机可以被配置为使用定时信号确定每个雷达的射频信号调制的开始时间和结束时间。提供了负伪距的概念，据此，调制开始时间被配置为允许多达一半的雷达接收机具有伪负时间延迟，从而使所述多基地回波检测翻倍。所述信号处理器可以被配置为同时接收和处理在雷达处接收的雷达信号的回波，以确定所监控的水面目标的位置和速度矢量。

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背景技术

在MF、HF、VHF以及UHF频带内操作的低频后向散射雷达系统广泛地用于测绘(map)和监控水面目标，例如，海洋上的海流、船舶以及波浪或者沿着河流的水流。作为国家海洋与大气管理局(NOAA)的美国综合海洋观测系统(IOOS)项目的一部分，大约150个这种HF/VHF雷达目前沿着美国海岸进行操作，并且这种系统将数据输出给公共网站(hfradar.ndbc.noaa.gov)。现在，几个其他国家在其海岸上具有这种雷达网络。在这些海洋雷达中总共至少有400个雷达部署在全世界并且进行操作。

通常需要至少两个后向散射雷达来测绘海流，这是因为每个雷达仅仅测量标量径向向量分量，并且需要来自两个方向的视图来为地图构造整个2D矢量。这些标量速度基于将已知的Bragg波浪速度和未知的海流速度分开的多普勒原理。在船舶目标的情况下，由单个雷达测量其位置和径向速度，但是来自两个雷达的视图提供了增大检测稳健性的优点。

从发射与接收回波间的时间延迟获得与目标或散射单元相距的范围或距离，与在所有雷达中的情况一样。在运行中的海洋雷达如今使用FMCW信号(频率调制的连续波)，并且通过引用结合于此的1992年2月28日提交的题为“Gated FMCW DF radar and signalprocessing for range/doppler/angle determination”的共同受让的美国专利号5,361,072显示了从这些信号获得目标距离的方式。在距离处理之后，对每个距离单元的复合(真实的和虚构的)回波时间序列进行傅里叶变换，以在几个接收天线或部件间获得多普勒频谱和/或交叉频谱。此时，从信号中提取回波目标(海流或船舶)的速度及其方位。一个合适的并且广泛使用的方位确定算法是多重信号分类(MUSIC)，在通过引用结合于此的1997年8月29日提交的名称为“Radar angle determination with MUSIC direction finding”的共同受让的美国专利号5,990,834中描述的测向(DF)技术。这个后向散射雷达在极坐标系统中进行其测量，其中，极式图上在覆盖范围内的每个点处的径向海流速度由各雷达测量。

由于在极坐标中单个雷达测量单个径向向量分量，所以通常，成对地使用相距几万公里并且独立地操作的两个后向散射雷达系统。基于相互观察的散射单元的已知的几何形状和位置，两个产生的径向速度分量组合，以在重叠的覆盖区域上产生总速度矢量图。因此，传统系统的一个缺点是需要多个昂贵的反向散射雷达系统，用于海流测绘以及稳健的船舶监视。