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多频连续波雷达跟踪控制器设计及相关理论和算法研究

作　者: 曹延伟
导　师: 皇甫堪
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 连续波雷达二次相差多频到双频离散频谱校正三角形法幅相不平衡零距离加速度补偿跟踪控制器
分类号: TN958
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 638次
引　用: 10次
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内容摘要

多频连续波雷达具有测速、测距精度高等优点,近年来随着靶场测量雷达改进和发展的需要,其研究又逐步受到人们的重视。本论文以多频连续波雷达跟踪控制器设计为背景,展开了相关理论和算法研究,本文所取得的创新性研究成果主要包括: 提出了两种多频连续波雷达测距新算法,即二次相差法和多频到双频测距法。详细地论述了二次相差测距法的原理,介绍了它的频点选取准则,分析了它对输出信噪比的要求和测距所能达到的精度,并给出了相应的仿真实验,仿真结果表明该方法达到了比较高的测距精度。在综合参差多频测距法和双频比相测距特点的基础上,提出了多频到双频测距法。该方法首先用参差多频法在较大的不模糊距离上捕获到目标,然后转入双频测距来提高测距精度,从而在较大的不模糊距离上达到了较高的测距精度。本文还对三种多频测距方法,即参差多频法、多频到双频测距法和二次相差法进行了对比,给出了相应的仿真实验,为多频连续波雷达测距方案的选取以及频点的设计提供了坚实的理论基础。提出了一种提高连续波雷达测速精度的新方法,即三角形法,详细介绍了该方法的原理,给出了利用谱峰左右若干根谱线进行多普勒频率校正的公式,分析了三角形法对离散频谱的校正效果随信噪比以及参与校正的谱线根数变化情况,并利用该方法在单一固定多普勒频率、步进多普勒频率以及随机生成多普勒频率三种情况下进行了仿真实验。将三角形法和能量重心校正法进行了对比,得出三角形法对噪声不太敏感的结论。分析了幅相不平衡对多频连续波雷达测量的影响,详细推导了幅相不平衡情况下的双频比相测距公式,给出了幅相误差引入的测距系统误差表达式。基于“频域提取校正参数,时域进行正交校正”的思路,提出了一种幅相不平衡校正新方法,并通过仿真实验对该方法进行了验证。仿真结果表明,该方法达到了比较高的幅相不平衡系数估计精度,校正后由于幅相不平衡造成的镜频和直流分量都得到了有效的抑制。提出了一种连续波雷达零距离标校新方案,详细推导了该方案,证明了该方案的可行性和有效性,并通过仿真实验对该方案进行了验证。分析了加速度对多频连续波雷达参数测量的影响,提出了一种基于局部解线性调频的多频连续波雷达实时加速度补偿新算法,详细介绍了它的原理,分析了该算法的运算量,并通过仿真实验将它和全局加速度补偿方法进行了对比。仿真结果表明,在满足一定信噪比的条件下,该算法的加速度补偿效果和全局加速度补偿算法几乎完全相同,但其运算量却比全局补偿算法小很多。详细介绍了多频连续波雷达的总体结构和跟踪控制器软、硬件系统的设计方法以及它们的工作原理。然后给出了跟踪控制器自检试验结果和外场试验结果,验证了跟踪控制器

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
图表索引  10-14
主要符号说明  14-15
缩略词  15-16
第一章绪论  16-30
  1.1 课题背景与意义  16-18
  1.2 连续波雷达国内外研究现状  18-23
  1.3 论文主要内容与研究成果  23-30
第二章多频测距算法研究  30-58
  2.1 双频比相测距原理  30-35
  2.2 参差多频测距算法  35-38
  2.3 多频到双频测距算法  38-41
  2.4 二次相差法  41-51
  2.5 几种多频测距算法的对比及仿真  51-56
  2.6 小结  56-58
第三章离散频谱校正方法研究  58-72
  3.1 引言  58-60
  3.2 三角形法频率校正原理  60-63
  3.3 仿真实验  63-67
  3.4 三角形法和其它方法的比较  67-71
  3.5 小结  71-72
第四章正交通道幅相不平衡研究  72-88
  4.1 引言  72-73
  4.2 正交通道幅相不平衡对连续波雷达测量的影响  73-81
  4.3 幅相不平衡的校正方法  81-83
  4.4 仿真实验  83-87
  4.5 小结  87-88
第五章零距离标校算法研究  88-100
  5.1 连续波雷达零距离标校方案  88-89
  5.2 连续波雷达零距离标校的具体实现  89-93
  5.3 仿真实验  93-95
  5.4 小结  95-97
  附录5.A  97-100
第六章加速度补偿算法研究  100-117
  6.1 引言  100-103
  6.2 目标机动下的双频比相测距、测速仿真  103-105
  6.3 加速度补偿算法  105-112
  6.4 加速度补偿仿真实验  112-115
  6.5 小结  115-117
第七章多频连续波雷达跟踪控制器设计  117-142
  7.1 雷达总体简介  117-119
  7.2 跟踪控制器总体设计  119-121
  7.3 跟踪控制器硬件设计  121-130
  7.4 跟踪控制器软件设计  130-141
  7.5 小结  141-142
第八章试验结果  142-168
  8.1 引言  142
  8.2 跟踪控制器的角度测量  142-145
  8.3 多目标自检试验结果  145-159
  8.4 机动单目标自检试验结果  159-165
  8.5 外场联调试验结果  165-167
  8.6 小结  167-168
第九章结束语  168-170
致谢  170-171
参考文献  171-181
作者攻读博士学位期间已(待)发表的论文  181-182
攻读博士学位期间参与的主要科研项目  182

多频连续波雷达跟踪控制器设计及相关理论和算法研究

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