徐云闻言,忍不住眉头一掀。
好家伙。
不愧是雷达方面的顶尖大佬,一上来就问了个如此核心的问题。
孙俊人的这个问题用后世的术语描述,可以缩略成另一句很简单的话:
为什么速度维FFT要基于距离维的FFT,而不直接采用时域波形矩阵直接做慢时间维FFT得到速度信息?
其中的FFT是指快速傅里叶变换,不过眼下这个时间点这个概念尚未提出——因为这是一种给予计算机的算法。
这句话可以说是多普勒雷达在原理上一个非常关键的难点,后世都有不少人栽在这个坑里呢。
随后徐云想了想,解释道:
“孙工,从数学角度上来说,先进行距离维傅里叶变换是出于速度解算的需求。”
“因为速度的估计是根据相邻脉冲之间的相位差计算的,我们雷达自身位置始终不变。”
“即在距离维维傅里叶变换后,目标对应距离的频谱峰值没有变化。”
“也就是变化的是该频点在多个脉冲之间的相位,而这个变化与时域信号中的相位的变化是一样的。”
说罢。
徐云用勉强能动的手在纸上写了个推导过程:
如果存在没有目标的峰值幅度远小于具有目标的峰值幅度:
abs=\sqrt{(A^2 B^2)}\llabs'
则存在:A?A′,B?B′A\llA',B\llB'
故而,存在:
Z=A iB,heta=\arctan(B/A)\ll\arctan(B'/A')
同时ds2=?c2dt2 a2(t)dr2=0
可得c∫t1t0dta(t)=∫0r1dr
c∫t1 δt1t0 δt0dta(t)=∫0r1dr......
众所周知。
距离维做FFT的目的,只是把距离与频率的关系找出来,对该距离的相位没有发生任何改变。
因此速度维FFT基于距离维FFT,只是提取该距离位置的相位变化。
如果第二次的速度维FFT不基于距离维FFT的结果,当然也能得到目标的速度。
但是......
这个速度并不能够区分是单目标的速度还是多目标的速度。
也就是速度仅保持为一条直线,并不能够区分是否存在两个同速不同距离的目标——这句话非常重要,过几章...咳咳,后面会考。
当然了。
后世的计算机对于这个问题解答的要更清晰一些。
因为计算机可以用Python做出更直观的图出来,方便理解。
不过徐云的解释已经算是很透彻了,至少对于孙俊人这样的业内人士来说确实如此。
“原来是这样.....”
孙俊人摸了摸下巴,迟疑片刻,猜测道:
“既然不能直接变换,那就是说明在雷达运作后,应该会出现一个频率为零、但能量很高的信号?”
徐云不说话了:
“?!”
此时此刻。
心中忽然冒出了一股掀桌的冲动。
我#,有挂!
现如今气象多普勒雷达还只是零部件呢,孙俊人这就意识到了多普勒雷达运作后第八年才会发现的重要情形?
作过雷达谱图的同学应该都知道。
在做完距离维的FFT之后接着做速度维的FFT的谱图,便会发现在零速通道的距离门号等于0的位置上会出现一个很高的能量峰值。
这个信号频率为零,所以也被叫做直流分量——所谓直流就是只有大小,没有方向。
有时候这个直流分量比较小。
有时候则会比较大。
大的时候能够到10^5量级。
小的时候是10^3量级。
从原理上说。
直流分量出现的原因有很多种。
比如说收发隔离度不够好,噪声条件下无法平衡等等。
因此这些原因其实都不是重点,真正的重点是.....
在多普勒雷达出现之前,直流分量这个概念在谱频中是并不存在的——因为现在雷达领域还没用到倍角公式处理信号。
更重要的是......
如果注意到直流分量并且尝试进行隔直后,兔子们很可能会提前发现另一个新世界!
也就是......
滞环控制逆变器!
没错。
滞环控制逆变器出现的契机,便是多普勒雷达的直流分量。
直流分量这个概念在谱频中被发现要再过七年,然后海对面开始考虑隔直,再过两年发明出了滞环控制逆变器。
这玩意儿大家可能不太熟悉,但它的一个关键应用肯定所有人都耳熟能详:
它是步进式光刻机曝光池与微处理器的一个命门级应用。
当年飞利浦之所以能过了技术封锁,发明了步进式扫描光刻技术。
其中重要的突破之一,就是搞出了滞环控制逆变器。
而那已经是上个世纪九十年代末的事情了......
诚然。
从直流分量到滞环控制逆变器的跨度很大,滞环控制逆变器再到光刻机更是相距甚远。
某种意义上来说。
这就相当于从“21世纪是生物的世纪”这句话,发展到一本300万字的小说一样困难,整个过程存在着太多太多的巧合。
但问题是....
在这个副本里,存在有徐云这个日更三万的触手怪啊!
只要他稍作引导,这完全是一套可以顺利进化下去的流程。
毕竟由于404大神的存在,徐云没法改变某些大势。
但这种踹两下历史屁股的举动还是可以试试的。
比如说......
让兔子们在八十年代,就拥有生产1微米芯片的能力?
嘶.......
这画面可太美了。
随后徐云擦了口嘴角并不存在的唾沫,将心绪拉回到了现实。
虽然画面很美,但眼下更关键的还是处理气象多普勒雷达的组装事宜。
于是他轻咳一声,抬起眼皮看着孙俊人,解释道:
“没错,孙工,按照理论推导来说,多普勒雷达应该确实会出现这么个特殊信号。”
“而且根据风灵月影社团其他前辈的推测,如果它不是一个周期信号,那么在用数学公式表达时应该可以省去取极限的过程,且积分限可以取任意一个周期。”
“当然了,这都仅仅是理论上的计算,说不定到时候这个信号压根不出现也是有可能的。”
听闻此言。
孙俊人轻轻点了点头。
眼下这个时期正处于物理现象发展的高峰期,数学理论经常因为无法解释现象而被质疑,因此徐云说的情况完全有可能存在。
况且现如今孙俊人还没意识到直流分量可能带来的影响,顶多就是感觉这是个比较特殊的情境罢了。
因此很快。
孙俊人又把注意力放到了第二个问题上,同时指了指一旁的保铮:
“那咱们来聊聊下一个问题吧,韩立同志,这是我的助理保铮同志提出的一个疑问。”