专利名称：利用电磁辐射的多普勒频移测量目标速度的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用最好是在射频范围内的电磁辐射来测量移动目标速度的方法，在这种方法中，在测量站及被测目标上都使用无线电发射机-接收机装置，借助于这种装置发射无线电信号并在对面站上相应地接收该无线电信号，这些信号的频率包括在测量站和测量目标上观察到的多普勒频移，在所述多普勒频移的基础上，被测目标相对于测量站的远离和/或接近速度得以确定。
本发明还涉及一种用来实现本发明方法的装置，该装置在测量站上包括发射机-接收机装置及天线，且在被测移动目标上包括对应的发射机-接收机装置及天线。
已知一些方法，通过使用电磁辐射可测出目标的距离及距离改变的速率。这些已知的方法也利用在目标与测量站之间进行辐射所消耗的时间。
距离的测量也基于使用已知脉冲雷达对时间差的测量。该方法的缺点在于在测量站需要较大的功率，以及在目标上需要雷达反射器。这些缺点主要由于在测量站上所接收的、来自反射器的功率与测量站与目标之间距离的4次幂成反比例。可以提到的另一缺点是脉冲雷达的带宽较宽，因而它需要较大的射频频谱范围。一种针对脉冲雷达的、带宽较窄的解决方案也是已知的，即多普勒连续波雷达(Doppler CW-radar)，但这一解决方案不能明确确定距离的改变，因为在测量站与目标之间距离变化速率的符号一般不能通过多普勒连续波雷达得到，即不能借助于多普勒差值来确定在目标与测量站之间的距离是减少了还是增加了。其它缺点都与脉冲雷达相似，因为连续波雷达的工作遵循雷达方程。
基于时间差测量的所谓第二代雷达也是先前已知的，它利用设置在目标上的转发器。目标上需要工作在测量站发射机频率上的接收机和工作在另一频率上的发射机，该发射机与测量站发射机相距较远，使得接收来自测量站的弱信号不会被干扰。把转发器接收的传输在第二代雷达中检波并且用以对转发器发射机进行调制，在测量站接收转发器的传输。当从测量站即将发射出去的信号已被适当调制时，该无线电波的传输时间可以通过比较从测量站送出的传输和在目标上接收的传输而确定。较小的传输功率对测量站及目标来说是足够的，因为第二代雷达并不遵循雷达方程，在通信范围内该信号的压缩与距离的平方成反比。需要将频道设置得彼此分开是这种转发器系统的一个缺点。依此调制方法，这类传输经常需要较宽的带宽。
在德意志联邦共和国H.K.E.蒂芬纳和A.施普伦格股份两合有限公司和公司的参考文献“用于高空风测量的气象无线电探测器的无源跟踪”、以及在菲利普公司的小册子“具有跟踪潜力的HWR60/120(p)型气象雷达系统”中描述了一种方法，借助于这种方法，目标与测量站之间距离的变化可通过比较非常精确地已知的两个时钟频率而测量。其中一个时钟频率在目标上产生、另一个在测量站中产生。通过比较从目标发射的时钟频率与在测量站产生的时钟频率，可检测到从目标上接收的、由目标接近或远离速度所引起时钟频率的多普勒频移，因而可确定距离变化的速率。本方法的特征是带宽窄而且只需使用一个频道，但其缺点是时钟频率要求非常高的稳定度。所需的稳定度例如在无线电探测器中约为10-9/小时。实际上，在无线电探测器中，如此稳定的时钟频率形成了大量的困难并需使用昂贵的装置。
本发明的目的是，提供一种新方法和装置，借助于这种方法和装置，使得在多普勒频移的基础上，可以测量测量站与目标之间距离变化的速率，特别是将射频辐射用于此方法和装置中后，上面描述的缺点可大体上得以避免。
本发明的另一个目的是，提供所述的在测量站和/或被测目标上不需要特别精确的时钟频率振荡器的测量方法和装置。
本发明的再一个目的是，进一步提供节省无线电频率的测量方法。
本发明的最后一个目的是，进一步提供这样一种方法和装置，其中可以经济地实现利用功率较小的发射机，以及比较简单的电路。
本发明的基本应用涉及到，通过把关于无线电探测器几何高度的数据与借助于无线电定向器所进行的方位角测量组合起来，以便精确地跟踪用以确定风矢量的、随风移动的无线电探测器的运动，这些数据可从无线电探测器所执行的压力、温度和湿度测量中得出，或者一般地可从估计无线电探测器的上升速度(来代替定向器所测量的高度数据和有关抑角的数据)中以低精度得出。
为了达到上述的以及以后将要阐明的目的，根据本发明方法的主要特征在于，这种方法包括把以下各方面组合起来(a)在测量站和目标站发射无线电信号，这些信号的频率彼此相互偏离一相对小的频差或多普勒频移，这种小频差的绝对值至少保持与最大预期的多普勒频移的绝对值一样大;
(b)所述无线电信号在其传输站对面的站上接收;
(c)包括多普勒频移的、并且在测量站和目标站接收的频率和基本上处于本机所产生信号频率范围内的、并且发射到对面站的参考频率的差频(或一些差频)以这样的方式来构成，在目标站作为差频(或一些差频)而获得低频或可能的零频信号;
(d)在所述差频的基础上，多普勒频移得以确定，借助于这一频移，可获得目标的速度。
根据本发明装置的主要特征在于，测量站和目标站的无线电装置包括稳定的高频振荡器，其频率间至少具有多普勒频移那样大小的差值;所述无线电装置包括外差装置，将本机振荡器频率和由天线接收的、已多普勒频移的频率引入到该外差装置中;该无线电装置还包括拍频放大器等等，在其低频信号的基础上，移动目标站的接近和远离速度得以确定。
借助于相同的解决方案，本发明提供的全部实际重要的优点如下(1)基于多普勒频移的径向速度的测量可通过本发明实现，而在测量站或在被跟踪的移动目标上不需特别稳定的时钟频率振荡器。
(2)本发明使得在单一频率范围内的窄带工作成为可能。本方法和装置节省了无线电频率，这是重要的优点，例如与已知的转发器系统相比时。
(3)由于传输不是遵循雷达方程，而是相对于距离的平方而压缩，所以与雷达中相反，借助于本发明，利用小功率发射机就能进行测量。
(4)为了测量而需要的电路是相对简单的。
下面将参看附图所示本发明的某些优选实施例，详细描述本发明，但是，本发明并不仅限于所述那些细节。
图1以方框图形式示出根据本发明方法的主要原理;
图2根据图1的方法，示出本发明的另一种实现模式;
图3以方框图形式示出相对于探测器中无线电装置的、本发明的某一优选的数字实现的实例;
图4示出根据图3装置中工作顺序的原理;
图5概略示出与图3和图4中探测器有关而使用的地面站装置的结构;
图6更详细地概略示出图3和图4中探测器的本发明实现模式;
本发明的主要原理示于图1，图中，B为测量站，A为目标站，在测量站B测量A的接近和远离速度。测量站B和目标站A的基本无线电部分是彼此相似的，包括发射机10、20的天线11、21，在该实例中这种天线在测量站B为方向性天线11，在目标站为无方向性天线21;以及接收机，这种接收机包括外差装置12、22，拍频放大器13、23和频率计14、24。
根据图1，移动目标站A发射机20的频率是f1。测量站B发射机10的频率f2在该实施例中稍高一些，即f2＝f1+fk，其中，fk还大于目标站A运动时所引起最大预期的多普勒频移，而在测量站B传输、在目标站A检测到的频移与在目标站A传输，在测量站B检测到的频移相当精确地相同，因为发射机10和20实际上都工作在相同频率上，即f1≈f2。
从图1中可以看出，在测量站B的外差装置12中出现拍频fb＝fk-fd，在目标站的外差装置中出现拍频fa＝fk+fd，这两个频率分别在目标站A和测量站B经拍频放大器13、23放大，并且利用频率计14、24测量。在利用频率计14、24测量的这些频率的基础上，获得多普勒频移fd＝(fa-fb)/2，在多普勒频移的基础上，目标站A相对于测量站的速度V能够以已知的方法从下面公式中算出V= (c·fd)/(f1)在图1实例中，当目标站接近于测量站时，B中fa＞fb;当目标远离测量站时，B中fb＞fa，在这种情况下，fd改变了并具有负号，因此，其结果是不明确的。由于在多普勒频率的计算公式中并不包括fk，所以，对于各个发射机的频率稳定度并没有特别高的要求。对于频率测量的精度也没有特别高的要求，因为频率fb＝fk-fd及fa＝fk+fd是相对小的，而fd的相对变化是大的。
图2示出本发明的一个实施例，图中，目标站A发射的频率是连续可调的，并与使用锁相环从测量站B接收的已多普勒频移的频率f1是精确地相同的。图2只示出目标站A，测量站更详细的实现模式以下将结合图6加以阐明。
根据图2，目标站A利用天线21发射和接收测量信号。天线21借助于分配器73，既与包括输出级70和压控振荡器(VOC)71的发射机相联，又与包括相位检波器74及低通滤波器相联的放大器72的接收机相联。把从测量站B发出到达天线21上的、频率为f1的信号引入到相位检波器74，把振荡器71的信号也送到相位检波器74中。当振荡器71的频率与接收信号的频率相同时，相位检波器74的输出fa是正比于所述信号相位差的直流电压。所述直流电压通过放大器72影响振荡器71，并以如下方式调节71的频率由方框74、72、71和70构成的锁相环锁定并保持锁定，即振荡器71的频率总是与接收信号的频率f1相同。
根据图1所述本发明的主要原理，图2中的解决方案总是使fa＝0，fk＝-fd。fb的绝对值|fb|＝2fd，但fd的符号不能确定。图6示出一个装置，利用该装置，还能够确定在图2解决方案中fb的符号，fd的值也能明确地检测出来。图6的解决方案下面将更详细地阐明。
上面已参考图1和图2描述了本发明的一般原理。在图1的解决方案中，尚未示出在目标A上测量的、关于频率fb的数据是如何在测量站B发射出去而不干扰多普勒测量的。被测频率fa和fb将在相同的或近于相同的时间上进行检测，所以，对于发射机的稳定度并没有很高的要求。对此，在原理上有几种方法，其中一些方法下面将阐明。
在图3、4和5的实施例中，被跟踪的目标站A是例如，利用电容性传感器30来测量大气压力、温度和湿度(PTU)的气象无线电探测器。图3以方框图形式示出在探测器中的无线电装置以及有关数字测量和控制的电子线路。以数字形式出现的测量数据的处理及向测量站B的数据传输是利用发射机20来执行的，通过使用2100HZ和1300HZ的付载波和频率调制，把20调谐到1660-1700MHZ的范围内。关于本发明多普勒测量所获得数据的传输即上面提到的拍频fa的传输，根据与压力、温度和湿度数据传输相同的方法而进行。
根据图4，由探测器A和测量站B构成的系统具有两种工作模式多普勒测量模式和传输模式，在传输模式期间内也执行传感器测量。在多普勒测量模式期间内，测量站B的发射机发射频率为f1+fk的载波，且探测器A的发射机20与测量站B的发射机相似地工作而发射频率为f1的载波。频率fk例如可为大约1KH。当需要时，通过自动频率控制(AFC)慢慢地调节测量站B的发射机频率，而使频率fk保持近于常数。在多普勒测量模式期间内，测量探测器A的拍频fa及测量站B的频率fb。
在探测器A的传输模式期间内，利用单元30来执行传感器测量，在探测器A测量的多普勒测量数据或拍频fa，通过调制探测器A的发射机20、并且通过在测量站B借助于传统的调频接收机接收这一传输，而出现在测量站B上。为了使其成为可能，把测量站B的发射机在传输模式期间内断开。
上述结构保证了探测器A为了传输测量数据所要求的频率调制能够决不干扰多普勒测量的性能。传输模式的持续时间例如可以为大约1秒，且多普勒测量模式的持续时间可与此相同或稍短(图4)。如果把这些时间延长，则传感器测量的某一高度的分辨率将受到不必要的损失，另一方面，所需的大量数据可以轻易地在1秒内发射出去，例如以AscII码用1200波特的传输速率。
测量站A与探测器A的功能必须在观测开始时就同步，并在全部观测期间内保持同步。这一点将通过在测量站A跟踪探测器A发射机AscII码的到达时间，并通过当需要时对测量站B的工作循环时间做较小校正而得以实现。实际上，最好是在工作循环之间留出一较短(两毫秒)的停滞时间间隔△t(如图4所示)，在这一时间间隔期间内不触发任何功能。
因为多普勒测量是间断的，所以，在测量中频谱展宽了，频谱宽度等于测量持续时间的倒数，在该实例中，约为1HZ。展宽频谱或增大测量频率的噪声的这一因素及其它因素对该应用来说并不重要，因为风测量的结果计算时一般是在几十秒内进行平均的。
根据图3，探测器使用两个垂直极化天线21a和21b，以这样的方式选择其设置位置，即使得从发射机20传送到外差装置22上的功率，从外差装置噪声的观点来看，为最佳可能的电平。并不需要其它用于将发射机20与接收机彼此分离开来的装置了，因为发射机20的功率只有两百毫瓦。天线21a和21b的垂直极化有效地压缩了向着大地并从大地反射回来的传输辐射，因为天线辐射图的零点就在该方向上。外差装置22最好为二极管外差装置。拍频放大器23的放大量是如此之大，以致于拍频信号可在放大器23的输出端进行分割，由此获得用于数字频率计24的适当脉冲。为减少噪声，放大器23包括低通滤波器，其平均频率为fk，其带宽根据预期多普勒频移的最大值和最小值(负的)来确定，带宽约为1000HZ一般就足够了。发射机20是晶体稳定的。
下面描述图3概略示出的数字电路的工作振荡器(40)-单元40是备有普通微处理器晶体的振荡器。
定时器(41)-单元41(传感器测量、多普勒测量、低电位)分割用于传感器和多普勒测量的测量循环时间。
传感器测量的控制(36)-当单元36被允许工作时，它对“传感器频率测量”级32提供测量命令并交替地选择被测传感器30。
传感器频率测量(32)-该级32提供做为基本数据的N位字，这种N位字包括关于被测传感器频率(振荡器40的频率已知)的数据。
多普勒测量的控制(37)-当级37被允许工作时，它对“多普勒频率测量”级24提供测量命令。
多普勒频率测量(24)-该级24提供做为基本数据的N位字，这种N位字包括关于被测fa频率(振荡器40的频率已知)的数据。
多路转换开关(33)-借助于多路转换开关33可以把任一个N位输入选择为N位输出。
锁存器(34)-当多普勒测量被允许工作时，“定时”级41必须发射控制信号“低”。“多普勒测量控制”级37触发“多普勒频率测量”级24的计数器。所完成的测量结果保留在“多普勒频率测量”级24的输出中。在返回到传感器30的测量模式之前，把测量结果存储到“锁存器”级34中。通过从“多普勒测量控制”级37经过“或”电路给出一脉冲，这种存储就出现了。这样，当传感器测量开始时，可以把多普勒数据立即发射出去。把每个传感器30的测量结果相应地存储到锁存器34中，以便为下一个传感器测量腾出测量级。
二进制AscII码转换器(35)-在级35中，从二进制数构成数量足够的标准AscII码，其位率可以是例如1200位/秒。
移频键控调制器(38)-在单元38中以这样的方式对于串行AscII码进行调制，即在“低”模式期间内，发射2100HZ的正弦频率，在“高”模式期间内，发射1300HZ的正弦频率(国际电报电话咨询委员会，第23卷，1200波特标准)。
模拟开关(39)-把移频键控副载波通过模拟开关39引入到发射机中。当执行多普勒测量时，开关39断开且发射机的频率为其基本频率f1。当执行传感器30的测量时，模拟开关39接通，以使测量数据可进入到发射机20及其调制器中。
图3所示的数字电子线路可借助于美国特殊用途集成电路(ASIC电路)最有利地实现。借助于基于微处理器的电子线路，可获得相同的功能。
图5以简化形式概略示出与图3和图4或同类探测器A一起使用的测量站B。把传统的基于幅度比较的单脉冲经纬仪用于角度跟踪及检测由探测器A发射的调制。图5仅示出用于一维角度测量的结构。
经纬仪备有具有共用抛物面反射器的馈电天线11a和11b。在比较器50中形成了接收到的天线信号的电压和∑和电压差△。把这些信号引入到两个具有共用本机振荡器并包括外差装置51和52、中频放大器54和55的接收器中。相位敏感检波器56提供角度误差电压Uv用来控制方向性天线的伺服系统。频率调制检波器57的输出是由探测器A发射的信息，该信息包括由探测器A发射的、在探测器A测量的关于拍频fa＝fk+fd的数据，及利用传感器30测量的关于压力、温度和湿度(PTU)的数据。当系统处于传输模式下时，系统的工作如上所述，且不进行多普勒测量。
当处理器58所提供的控制信号“CONTR”改变“TR”开关的位置并且接通发射机10的起动开关48时，图5所示的测量站B转换到多普勒测量模式，以上述方式测量出现在外差装置12中的拍频。
除了同步和微调的控制以外，图5所示处理器58的用途是，通过为发射机10产生均衡电压AFC使频率fk保持为大约1KHZ，以及为以后的处理提供作为输出的PTU数据和已测多普勒频率fd。
实际上，图5测量站B的发射机10具有比探测器A的发射机10(其功率为二百毫瓦)更大的功率是有利的，即n瓦。因为在测量站B为传输和接收使用分开的天线较为麻烦，所以，借助于混合接头49来防止过高的发射机功率电平进入外差装置中。在此实例中，在多普勒测量期间内，经纬仪并不接通，为了改进角度跟踪，控制天线伺服系统，然后，在早期数据的基础上编程是有用的。
根据图6，目标站A利用天线61发射和接收天线电信号，借助于分配器62把天线61连接到发射机及接收机上。也可交替地利用分开的传输和接收天线。把目标站A的工作时间分割成为三个工作循环，这三个工作循环包括传输PTU信号，传输多普勒测量信号及接收多普勒测量信号。其工作借助于电子开关64、65和71，由控制单元70进行定时和控制。
在多普勒测量信号接收模式中，开关64和71断开，开关67接通。把进入天线61的、频率为f1＝f3+fd的信号与压控振荡器65的信号一起引入到相位检波器66上。相位检波器66可以是例如二极管环形调制器，双栅沟道晶体管等等。当压控振荡器65的频率与接收信号的频率相同时，相位检波器66的输出fa是正比于所述信号相位差的直流电压。所接收的直流电压经过开关67、低通滤波器/放大器的组合体68及和单元69通到压控振荡器65上，并以这样的方式调节压控振荡器的频率，即方框65、66和68构成的锁相环锁定并保持锁定，即压控振荡器65的频率总是与接收到的频率f1相同而与其主值无关。
在多普勒测量信号传输模式中，开关67和71断开且开关64接通。在开关67已经断开之后，压控振荡器65的调节电压由于低通滤波器而保持在断开之前数值(除了一小偏移之外)，因此，振荡器65的频率仍保持为恒定值。除了低通滤波器以外，当需要时，可以使用例如数字采样和保持电路，该电路包括具有控制电路的模/数转换器，读/写存储器(RAM)及数/模转换器。把振荡器65的输出信号通过开关64引入到功率放大器63中，并进而通过分配器62引入到天线61上。这样，目标站A以f1＝f3+fd的频率发射未调制的载波。
在PTU信号的传输模式中，开关64和71接通且开关67断开。压控振荡器65的频率与在多普勒测量信号的传输模式时一样，也保持近于恒定值。把PTU信号通过开关71及和单元69引入到压控振荡器中，因此，压控振荡器的频率受到调制。把已调信号通过开关64、功率放大器63及分配器62引入到天线61上，即被发射到测量站B。
根据图6所示测量站B利用天线72发射和接收无线电信号，分配器73交替地将天线连接到发射机及接收机上。也可以交替地使用分开的传输和接收信号。如上所述，对测量站B的定时与对目标站A相同。定时是由目标站A独立控制的，而测量站遵循它。当目标站A处于多普勒信号的接收模式时，即当目标站A不发射信号时，测量站的控制单元78接通开关75且断开开关89和90。测量站B的参考振荡器81(其频率fg例如为10KHZ)用做两个锁相环的参考。发射机的锁相环包括可偏程分频器79，相位检波器80、低通滤波器/放大器的组合体77及压控振荡器76。压控振荡器76的频率为f3＝n·fg(f1-fd，是常数)，把振荡器76的信号通过开关75、功率放大器74和分配器73引入到天线72上，从天线72把76的信号发射到目标站A。控制单元78使开关保持接通并持续传输一预定的时间，典型地约为0.1-1秒。
在图6所示目标站A已经开始了它自己的传输之后，测量站B转换到多普勒测量信号的接收模式，在这种模式中，开关90接通且开关75和89断开。从天线72通过分配器73来的信号(频率f1+fd＝f3+2fd)到外差装置87上，该外差装置87可以是例如二极管环形调制器，双栅沟道晶体管等等。被引入到外差装置87上的本机振荡器信号借助于锁相环形成。该锁相环包括可编程分配器83、相位检波器84、低通滤波器/放大器组合体86和压控振荡器85。压控振荡器85的频率为f4＝(n+1)fg。差频|f4-f3-2fd|从外差装置87、通过低通滤波器88获得。当f3＝nfg、f4＝(n+1)fg，此外fg＞2fd时，差频明确地为f4-f3-2fd＝fg-2fd。把差频通过开关90引入到频率计91中，利用此频率计可确定差频值，当fg已知时，可进一步计算多普勒频移fd。
在一预定时间之后，当图6所示目标站A开始传输PTU信号时，控制单元78把测量站的PTU信号转换到接收模式，在该模式中，开关75和90断开且开关89接通。于是，利用传统调频接收机82接收并检波目标站A所发射的频率调制的信号，把已检波的PTU信号通过开关89引入，以便进一步处理。为了使控制单元78的工作与目标站A同步，接收机82还基于这一事实而提供控制，即当来自目标站A的信号中断时，则假定目标站A已转换到多普勒测量信号的接收模式了。在目标站和测量站B都消磨了相同的恒定时间之后，在必要的允差范围内，执行从一种模式到另一种模式的、其余的转换。
以上，本发明只参考用于探测器跟踪和对其速度测量的本发明应用实例，详细地作了描述。然而，在上述基础上，对于熟悉本技术的人来说，显然本发明也能应用于几个其他相应的主题上。
在以下权利要求的本发明的思想范围内，本发明的各种细节都可以改变，并且可以与上面通过仅有的实例所提供的描述不同。
权利要求
1.一种利用最好是在射频范围内的电磁辐射来测量移动目标(A)速度(V)的方法，在这种方法中，在测量站(B)及被测目标(A)上使用无线电发射机——接收机装置，借助这种装置发射无线电信号并在对面站(A、B)上相应地接收该无线电信号，这些信号的频率包括在测量站(B)和测量目标(A)上观察到的多普勒频移(fd)，在所述多普勒频移(fd)的基础上，被测目标相对于测量站(B)的远离和/或接近速度(V)得以确定，这种方法的特征在于，这种方法包括把以下各方面组合起来(a)从测量站(B)和目标站(A)发射无线电信号，这些信号的频率彼此相互偏离一相对小的频差(fk)或多普勒频移(fd)这种小频差的绝对值至少保持与最大预期的多普勒频移(fdmax)的绝对值一样大；(b)所述无线电信号在其传输站(A、B)对面的站(B、A)上接收；(c)包括多普勒频移(fd)的、并且在测量站(B)和目标站(A)接收的频率和基本上处于本机所产生信号频率范围内的、并且发射到对面站的参考频率的差频(或一些差频，fb、fa)以这样的方式来构成，在目标站做为差频(或一些差频，fb、fa)而获得低频或可能的零频信号；(d)在所述差频(fb、fa)的基础上，多普勒频移(fd)得以确定，借助于这一频移可获得目标(A)的速度(V)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，形成了包括多普勒频移(fd)的、并且在测量站(B)和目标站(A)接收的频率和本机所产生的所述参考频率的一些差频(fb、fa);把在目标站(A)测量的关于差频(fa)的数据通过无线电发射到测量站(B)，在测量站(B)上，当测量站的传输频率与目标站的传输频率之间的差频(fk)为正时，多普勒频移频率(fd)在方程fd＝(fa-fb)/2的基础上得以确定，或者，当所述差频为负时，在方程fd＝(fb-fa)/2的基础上得以确定。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在测量站(B)和目标站(A)都把每个站的传输频率(f1+fk;f1)用作本机振荡器频率;通过外差装置(12、22)形成了所述本机振荡器频率和已多普勒频移的频率(f1+fk+fd;f1+fd)的差频(fb、fa);把所述差频在拍频放大器(13、23)中放大，将其输出信号引入到频率测量装置中(图1)。
4.根据前述权利要求1-3中任一权利要求的方法，其特征在于，目标站(A)为随风移动的无线电探测器，把多普勒测量方法用于精确跟踪所述探测器的移动并用于确定风矢量;把借助于无线电定向器的方位角测量和关于无线电探测器高度的数据与多普勒测量组合起来。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，无线电探测器(A)的传感器(30，最好是电容性传感器)至少测量包围在该无线电探测器(A)周围的大气压力，最好也测量温度和湿度;借助于探测器的无线电发射机把所述传感器测量结果和多普勒测量结果传输到测量站(B)，是与多普勒测量交替出现的。
6.根据权利要求4或5的方法，其特征在于，无线电探测器(A)的几何高度从该探测器所执行的压力、温度和/或湿度测量中得出，或者，从估计或测量探测器(A)的上升速度中得出，或者，从利用定向所测量的仰角中得出。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，目标站(A)发射机发射的频率是连续可调的并与目标站(A)从测量站(B)所接收的频率(f1＝f3+fd，其中fa＝0)精确地相同;所述调节最好是使用锁相环(图2)来执行。
8.一种用来实现根据前述权利要求1-6中任一权利要求的方法的装置，这种装置包括设置在测量站(B)的发射机-接收机装置(10、12、13)及天线(11)，设置在被测移动目标上对应的发射机-接收机装置(20、22、23)及天线(21、21a、21b)，这种装置的特征在于，测量站(B)和目标站(A)的无线电装置包括稳定的高频振荡器(10、20)，其频率间至少具有多普勒频移那样大小的差值;所述无线电装置包括外差装置(12、22)，将本机振荡器频率和由天线接收的、已多普勒频移的频率引入到该外差装置中;该无线电装置还包括拍频放大器(13、23)等等，在其低频信号(fa、fb)的基础上，移动目标站(A)的接近和远离速度(V)得以确定。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，移动目标站为无线电探测器(A)，该无线电探测器包括用于测量其周围大气压力、温度和湿度的测量传感器(30，最好是电容性测量传感器);且测量站(B)为气象地面站，该地面站包括借助于无线电定向器用来测量该无线电探测器方位角的装置及用来检测该无线电探测器几何高度的测量装置。
10.一种用来实现根据权利要求7的方法的装置，其特征在于，目标站(A)备有锁定于输入信号频率上的锁相环、受控开关及低通滤波器或数字采样和保持电路，当测量站(B)不发射信号时，上述电路使振荡器(65)的频率保持为恒定值。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于，测量站(B)备有两个基于共用参考振荡器的锁相环，其中一个锁相环控制发射机，另一个锁相环用做本机振荡器，测量站(B)还备有外差装置，它构成包括多普勒频移的差频。
全文摘要
测量移动目标(A)速度的方法。借助于测量站(B)和目标站(A)的无线电发射机——接收机装置发射无线电信号并在对面站接收，这些信号的频率包括在测量站(B)和测量目标(A)上观察到的多普勒频移(fd)。在多普勒频移(fd)的基础上，被测目标相对于测量站(B)的远离和/或接近速度(V)得以确定。
文档编号G01S11/10GK1051429SQ9010862
公开日1991年5月15日 申请日期1990年10月26日 优先权日1989年10月26日
发明者亨利·安德逊, 埃罗·萨拉斯马 申请人:外沙拉股份公司