[发明专利]一种基于正交相位检测的波高测量方法

权利要求书

1.一种基于正交相位检测的波高测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过AD芯片采集到的两路IQ回波正交信号进行低通滤波处理；

步骤2，处理后的两路回波正交信号按照设定的幅值门限进行噪声剔除，根据信号增益与外回路衰减关系进行增益控制，根据信号与噪声的判定门限进行噪声剔除，超过门限的信号认定为有效信号；

步骤3，采用相位识别算法，计算两路回波正交信号的相位差，将剔除后的两路回波正交信号进行互相关计算，得出两路正交信号的相位差；

步骤4，运用干扰抑制算法，根据浪周期特性和相位差的连续趋势对互相关后得到的两路回波正交信号的相位差进行处理，根据相位差的正负作为海浪上升、下降的分界点；

步骤5，根据步骤4得到的浪上升、下降的分界点，分别在每个上升和下降的起始和终止点的时间段内对两路回波信号进行过零点检测；

步骤6，根据过零点检测得到的上升、下降段内的起始和终止的过零点数得到每段的浪高信息；

步骤7：根据获取的飞机、导弹的垂直方向的速度和加速度信息，运用垂向加速度补偿算法，对浪高进行垂向补偿，修正由于飞机垂向抖动带来的测量误差。

2.根据权利要求1所述的一种基于正交相位检测的波高测量方法，其特征在于，步骤1中低通频带设置通带频率为1KHz,设置截止频率为2KHz；

回波在基带处理芯片进行IQ接收和解调，得到零中频信号：

U_I(t)＝A₁cos(2πf_dt+φ₂) (1)

U_Q(t)＝A₂cos(2πf_dt+φ₂-π/2) (2)

式中：A₁为I中频幅度；A₂为Q中频幅度；f_d为回波多普勒频率；φ₂为IQ中频相位。

3.根据权利要求2所述的一种基于正交相位检测的波高测量方法，其特征在于，步骤2中增益控制方法为，首先设置基准增益G_base，基准幅值V_base，计算采集到的两路信号的回波幅值，当前回波信号幅值为

式中：V_I(t)为I路回波信号幅值；V_Q(t)为I路回波信号幅值；

按照如下关系式进行增益控制：

式中：G为当前增益值；G_base为基准增益值；V_base为基准信号幅值；

V(t)为当前回波信号幅值；

正常信号输出的幅值门限设定为V_limit，根据计算小于正常信号幅值门限的认定为噪声信号进行剔除，不进行相位互相关计算。

4.根据权利要求3所述的一种基于正交相位检测的波高测量方法，其特征在于，步骤3中分别对U_I(t)和U_Q(t)进行离散化互相关运算，公式为：

联合(5)式～(7)式可以得到两路信号的相位差：

式中：N为互相关个数，U_I(n)为I路回波信号离散化，U_Q(n)为Q路回波信号离散化。

5.根据权利要求4所述的一种基于正交相位检测的波高测量方法，其特征在于，步骤4中若I路中频信号相位超前Q路中频信号，信号互相关运算得到的相位差为正，海面处于上升段，多普勒频率为正；若I路中频信号相位滞后Q路中频信号，互相关运算得到的相位差为负，海面处于下降段，多普勒频率为负；相位差由负转正时作为海浪上升的起始点t1，相位差由正转负时作为上升的结束点t2。