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连续波测距雷达信号分析器设计及相关理论与算法研究

作　者: 袁俊泉
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: 连续波测距雷达双频测距参差多频二次差频加速度线性调频信号正交解调误差量化噪声信号分析器
分类号: TN958
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
下　载: 807次
引　用: 4次
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内容摘要

现代靶场测量雷达不仅要能测速、测角,而且还要具备测距的功能。因而,对多频连续波测距雷达的研制,具有很大的应用价值。本文的研究工作围绕多频连续波测距雷达的关键技术以及信号分析器的设计问题而展开,主要的创新性研究内容如下: 在多频测距原理方面,提出并研究了一种新的多频测距方法:二次差频测距。详细论述了该测距方法的测距原理、频点的选取准则、正确解模糊对信噪比的要求及测距精度,通过与参差多频测距方法进行比较,指出各自的优缺点,为多频连续波雷达的研制提供了坚实的理论基础。在指出双频测距及多频测距各自局限性的基础上,提出了利用多频测距捕获目标,然后转入双频测距跟踪目标的测距体制,该体制有效解决了增大测距的最大不模糊距离与提高测距精度这个不可调和的矛盾。在加速度补偿方面,首先分析了加速度对FFT输出信噪比的损失因子,给出了FFT处理的最佳相参积累时间。然后分析了机动目标情况下双频测距的基本原理有何变化,详细推导了基于频域峰值检测的检测性能,同时基于非平稳信号处理技术,提出了一种低信噪比下基于离散模糊函数估计LFM信号参数的新方法,对其基本原理及性能进行了详细的理论推导。最后,通过仿真分析对加速度补偿前后的测距性能进行了比较。在正交解调误差校正方面,分析了正交解调接收机通道不平衡对双频测距的影响,基于时间平均的思想,提出了一种正交解调误差的校正新方法。通过仿真实验,证明了通过误差校正后,系统测距误差被有效地消除了,即达到了满意的校正效果。在量化噪声方面,分析了两种量化模型:均匀量化与极小化量化的噪声特性,得到了输入高斯噪声时,量化噪声的方差及相应的信噪比损失。通过仿真分析了低位量化时测距性能的损失,指出在测距指标要求不高时,采用低位量化(1位或2位量化)可以满足数字化接收机设计的要求,大大减少了采样数据的存储量,增大了目标可观测时间。在信号分析器的设计方面,首先给出了连续波多频测距雷达终端系统的构成及其相互连接关系,然后在概述了信号分析器的总体设计与构成的基础上,对信号分析器各子模块的功能及软硬件设计进行了深入的研究。论文研究成果已成功应用于机动式多频连续波精密弹道测量雷达。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
图表索引  9-13
主要符号说明  13-14
缩略词  14-15
第一章绪论  15-31
  1．1 研究背景与意义  15-16
  1．2 国内外研究现状  16-18
  1．3 非平稳信号处理理论的研究现状  18-25
  1．4 本文主要研究内容及主要成果  25-31
第二章多频连续波比相测距研究  31-60
  2．1 引言  31-32
  2．2 双频测距的基本原理  32-35
  2．3 参差多频测距的基本原理  35-40
  2．4 二次差频测距的基本原理  40-47
  2．5 两种多频测距方式的比较  47-51
  2．6 一种提高数字化连续波雷达测距性能的新方法  51-59
  2．7 本章小结  59-60
第三章多频连续波雷达加速度补偿问题研究  60-84
  3．1 引言  60-61
  3．2 加速度对 FFT处理的影响  61-64
  3．3 加速度对双频测距的影响  64-69
  3．4 加速度对基于频域谱峰信噪比检测方法的影响  69-74
  3．5 低信噪比下基于 DAF的 LFM信号参数估计新方法  74-78
  3．6 加速度补偿的仿真研究  78-82
  3．7 本章小结  82-84
第四章正交解调接收机通道不平衡对多频测距的影响  84-101
  4．1 引言  84
  4．2 存在幅相误差时双频测距的基本原理  84-90
  4．3 正交解调误差的频域校正法  90-96
  4．4 正交解调误差的时域校正法  96-100
  4．5 本章小结  100-101
第五章量化噪声对数字化多频连续波雷达测距性能的影响  101-114
  5．1 引言  101
  5．2 均匀量化时量化噪声的统计分析  101-108
  5．3 极小化量化时量化噪声分析  108-109
  5．4 量化噪声对测距性能的影响  109-113
  5．5 本章小结  113-114
第六章多频连续波霄达信号分析器的设计  114-134
  6．1 引言  114-115
  6．2 信号分析器的总体设计  115-117
  6．3 信号分析器的硬件设计  117-124
  6．4 信号分析器的软件设计  124-133
  6．5 本章小结  133-134
第七章实验结果  134-158
  7．1 引言  134
  7．2 频域测速、测角原理及事后实现过程  134-138
  7．3 多目标的实验结果  138-150
  7．4 加速目标的实验结果  150-157
  7．5 本章小结  157-158
第八章结束语  158-160
致谢  160-161
参考文献  161-169
附录  169-183
作者攻读博士学位期间已(待)发表的论文  183-184

连续波测距雷达信号分析器设计及相关理论与算法研究

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