[发明专利]一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法及系统

说明书

一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法及系统，步骤为：通过天线凸波束和天线凹波束两个波束同时获取着陆波束照射区的回波；着陆雷达信号处理器对凸波束回波和凹波束回波的包络比进行计算；计算回波包络比凹口的极小值点位置获得波束距离的高精度测量；求取回波包络比值为1的两个距离点的距离比，查表获得波束中心入射角估计。本发明通过配置凸凹双波束同时获取着陆波束照射区的回波进行测距，消除了波束内各分辨单元回波功率距离路径衰减不一致、存在离散强散射点引起的回波包络非对称中心估计问题，提高测距精度的同时，可获得波束中心入射角的估计值，作为安全着陆的重要参数，目前该技术已应用于探月四期微波着陆雷达系统设计应用。

技术领域

本发明涉及一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法及系统，属于深空微波着陆雷达领域。

背景技术

微波着陆雷达是深空着陆探测器导航制导控制(GNC)分系统的重要载荷之一，在着陆下降段为GNC分系统提供探测器相对月面的距离、速度和波束入射角等信息，确保着陆精度和安全。如何设计雷达系统实现高精度波束中心求取和波束中心入射角估计是系统设计的关键环节。入射角参数是着陆区域地形倾角估计的重要参数，对着陆安全判定有着重要的意义。

项目来源于探月四期工程中GNC分系统微波着陆雷达的样机研制。我国的探月四期工程将建成无人月球科研站基本型。着陆探测器负责携带其他探测器和有效载荷实现软着陆，

传统着陆雷达径向距离测量采用高增益单波束测量，通过对非对称回波包络进行波束中心求取获得最终的径向距离。非对称回波包络中心求取是测距精度提升的主要受限因素，引起回波包络非对称因素主要为波束内各分辨单元回波功率距离路径衰减不一致、存在离散强散射点等。

项目组提出采用天线凸凹双波束测距方案，消除月面目标点距离路径衰减不一致、离散强散射点引起的回波包络求取不对称问题，实现回波包络中心高精度求取，达到高精度测距的目的，同时获得波束入射角的估计，作为GNC分系统估计着陆区地形倾角的重要参数。

对已公开的国内外微波着陆雷达相关资料进行调研，高精度测距方法主要通过改善波束中心求取算法来获得，从根本上无法避免波束内各分辨单元回波功率距离路径衰减不一致以及离散强散射点引起的回波包络非对称中心估计问题。还未有公开资料表明可以对波束入射角进行估计的方法。

发明内容

本发明的目的在于：本发明的目的在于克服现有技术不足，微波着陆雷达双波束高精度测距技术通过配置凸凹双波束同时获取着陆波束照射区的回波，消除了波束内各分辨单元回波功率距离路径衰减不一致、存在离散强散射点引起的回波包络非对称中心估计问题，提高测距精度的同时，可获得波束中心入射角的估计值，作为安全着陆的重要参数。

本发明技术解决方案：

一种双波束高精度测距技术在着陆雷达系统中采用凸凹双波束系统配置，通过信号处理计算双波束包络比获得包络比的极小值点位置指示目标回波包络中心，获得高精度的距离测量；双波束包络比数值为1的两距离点反演获得波束入射角的估计。从包络比而不是传统的单波束回波包络来求取目标距离。

具体的，本发明提出的一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法，步骤如下：

(1)采用同一天线形成凸波束和凹波束两个波束对目标回波信号进行接收。通过天线凸波束和天线凹波束两个波束同时获取着陆波束照射区的回波；

(2)计算凸波束回波和凹波束回波的包络比；

(3)波束距离测量：计算回波包络比凹口的极小值点位置；

(4)求取回波包络比值为1的两个距离点的距离比，查表获得波束中心入射角估计，从而完成微波着陆雷达的测距。