杨毅[1]2009年在《FMCW雷达高度表数字信号处理技术研究》文中认为雷达高度表是一种通常安装在飞行载体上,用于测量载体与地面(或者海面)之间相对高度的无线电装置。它通过测量发射电磁波和回波的时间延迟测量高度。具有精确度高、体积小等特点。近年来雷达高度表技术取得了长远的发展,已广泛应用于各种航天、航空、军事设备中。调频连续波(FMCW:Frequency Modulation Continuous Wave)雷达高度表具有低发射功率、低截获率、小型固态化、大时间带宽积,以及高抗有源干扰性等一系列优点。但传统模拟信号处理方法都存在其固有缺点：拍频测高方法虽然简单,硬件实现容易,但存在严重的量化误差问题,精确度较差；谐波测高利用单根谱线测高,信噪比得到改善,但频谱的利用率太小；频谱前沿测高要求所测谱线为第一根谱线,其对低通滤波器的滤波特性要求较高。基于以上特点,本文设计了一种全数字化信号处理方案,在恒差拍体制基础上,利用FFT(快速傅立叶变换)数字测频,并通过全FPGA实现。通过仿真和实际上板试验,证明了该方案在提高测高精确度和减小系统体积方面确实比传统方法有所改善。
王春忠[2]2013年在《FMCW雷达高度表信号处理技术研究与实现》文中提出雷达高度表是一种主动遥感设备，通常安装在飞行载体上，通过测量发射电磁波和回波的时间延迟测量飞行载体的高度。调频连续波(FrequencyModulationContinuouswave，FMCW)雷达高度表具有无距离盲区、低发射功率、距离分辨力高等一系列优点，广泛应用于各种航天、航空和军事设备中。本文基于FMCW雷达高度表的工作原理，对信号处理方法和实现进行了研究，主要包括以下四方面的工作：首先，根据FMCW雷达高度表两种体制的分析与FFT处理增益效应，提出了增加频域量化点数的方法，弥补了恒定调制周期体制信噪差的劣势，并用数字信号控制调制周期和频偏的方法，克服了调制周期和频偏不稳定的缺点。其次，采用经典的FFT方法进行信号处理，不可避免出现频率量化限制问题。在要求较高测高精度的情况下，利用FFT方法进行频域分析无法满足要求。为了进一步提高测高精度，本文提出用Chirp_Z变换代替FFT进行频域分析。这种算法克服了FFT的频率量化限制问题，提高了频率分辨率。再次，分析了大地面目标回波频谱特性，由于面目标的频谱是由许多根带有相等量级的谱线组成，为了检测含有高度信息的回波频谱前沿，提出了用恒虚警检测的方法。最后，基于FMCW雷达高度表的原理和算法，本文设计了一种基于FPGA的FMCW雷达高度表信号处理模块，并给出了系统技术指标和主要组成，实现了整个系统的算法实现、硬件设计和嵌入式软件设计。而且通过高度表验证平台实验和外场试飞，验证了算法的正确性和有效性，达到了系统设计要求，有效提高了测高精度。
蒋永卫[3]2015年在《FMCW雷达高度表数字信号处理技术研究》文中研究说明FMCW雷达高度表体积小且精确度较高,发射功率低且距离分辨率高,因此该技术获得了长远的发展。本文通过对FMCW雷达高度表工作原理的分析,进一步深入研究了FM-CW雷达高度表数字信号处理方法。
徐小平[4]2004年在《FMCW雷达高度表数字信号处理研究》文中研究指明雷达高度表是利用测量发射信号和由地面反射回来的回波信号之间的播延迟时间的原理来确定地球表面上空飞行器的高度的,测量的是飞行器到地面之间的绝对高度。雷达高度表的应用范围很广,在民用和军用各方面都有很广泛的用途,而信号处理方法的优劣对雷达高度表的测距精度等指标有着很重要的作用,因此对雷达高度表的信号处理方法的研究显得很重要。随着信号处理的数字化,各种基于数字化的信号处理方法也层出不穷,尤其是基于FFT快速傅立叶算法的信号处理方法,对提高其精确度起到了重要的作用。本文的主要目的就是采用了不同于以往的传统的模拟信号处理方法,利用成熟的IP技术、现场可编程超大规模集成电路FPGA和数字信号处理技术,实现更高精度、更高准确度、更小体积的全数字化信号处理器设计,使信号处理器的可靠性、稳定性以及算法的灵活性更高。本文主要由两大部分组成:第一部分是对雷达高度表的概念,作用过程等的基本概述,系统参数的选择原则和具体的选择过程和仿真结果;第二部分是系统的硬件设计以及PCB板的制作,对VⅡ系列的FPGA器件作了一个全面的介绍,然后是PCB板的制作原则和实验板的调试。本文所做的主要工作有:1. 完成系统的方案设计,论证及各个主要参数的选择和仿真;2. 完成系统的硬件电路设计和各个器件的选择,以及对硬件设计的仿真;3. 完成PCB板的制作和调试。
綦睿[5]2007年在《LFMCW雷达高度表数字信号处理方法研究》文中提出随着数字信号处理器性能日益增强、频谱高分辨算法不断完善,FMCW雷达高度表普遍采用数字信号处理的方法(如FFT)来实现高度高分辨。但是经典的FFT处理具有固定的频域采样间隔,近程测高精度和系统固有分辨率处于同一数量级。在高精度场合下,难以满足要求。本文首先分析了LFMCW体制雷达测高原理,进而分析了点、面目标情况下差拍信号频谱特性。为了调试方便,采用DDS模拟差拍信号。因此,本文简单介绍了DDS发展历程、AD9854使用方法以及如何设计椭圆滤波器。最后,本文概述了数模变换的工作原理和特点,并对如何设计数模变换接口电路进行了介绍;接下来依据某LFMCW雷达高度表信号处理流程,结合技术指标要求,运用FPGA和DSP采用FFT、Chirp_z算法实现高度高分辨,并且通过实测数据加以证明;本文最后一部分介绍了如何使用FPGA构造DSP链路口,而且进行了可行性分析和功能验证。
杨毅, 韩宇, 刘建新[6]2009年在《基于FFT的恒差拍FMCW高度表数字信号处理器设计》文中进行了进一步梳理针对传统调频连续波(FMCW)雷达高度表模拟信号处理方法精度差、检测能力低、不够灵活等缺点,给出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)的恒差拍FMCW雷达高度表数字信号处理器设计方案,实现了信号的全数字化处理,并通过仿真验证了方案的可行性和正确性。
张树平[7]2007年在《LFMCW雷达高度表系统建模与仿真》文中认为雷达高度表是利用测量目标反射回来的接收信号相对于发射信号的延迟时间来得到地球上空飞行器的高度,其在军用和民用方面都有很广泛的应用。雷达高度表的高精度测量一直备受关注。本文首先对起伏地面和回波进行了建模,仿真和分析了雷达高度表的信号处理方法。在不能做外场实验的情况下我们用起伏的面目标模型来模拟地面的实际情况,从仿真结果可知起伏地面对应的差拍频谱有了很大的展宽和偏移,但频谱前沿位置不变,所以文中我们应用了频谱前沿检测技术来捕获天底点的高度。由于FFT存在栅栏效应,使得高度表有固定的测高误差,为此本文利用Chirp-z频谱细化方法来提高测量精度。而当飞机既有平飞速度又有拔高速度的时候,由于测量得到的高度有较大的起伏,所以本文用α-β滤波器对其进行平滑和跟踪。最后我们将Chirp-z频谱细化方法和α-β滤波跟踪方法应用到某LFMCW雷达高度表系统中,在带宽固定的情况下实现了相对误差为1%之内的高精度测量和高度的实时跟踪。
胡文[8]2006年在《提高LFMCW雷达高度表测高精度的方法研究》文中指出LFMCW雷达高度表在飞机定高、控制投弹、低空导航等民用和军用领域有广泛的应用，其数字信号处壬单部分测高误差包括受扫频带宽限制的高度固定误差，受FFT频率量化(即频谱之间的间隔)限制的频谱估计误差。在测量精度要求较高的场合，直接利用FFT频谱估计显然无法达到要求。本文首先分析了点目标和面目标情况下的差拍信号频谱，其中点目标情况下通过几种常用的频谱细化方法来提高测量精度；面目标情况下，通过对大地面目标仿真得到差拍信号频谱展宽，所以必须采用频谱前沿检测和跟踪的方法来捕获天底点的高度，然后根据相邻高度测量值间的相关性，采用α-β滤波器实现高度跟踪。最后依据LFMCW雷达信号处理方法，结合某LFMCW雷达高度表的实际要求，实现该雷达信号处理系统的设计及建模仿真，在不改变带宽的前提下提高频率估计精度从而提高测高精度。
高波[9]2014年在《一种新型相控阵雷达高度表研究》文中认为雷达高度表是一种主动遥感设备，作为机载的一个重要电子设备，它能在各种气候条件下快速而精确地测量飞行器距离地面的实际高度，最初用于测量地面上空的飞行高度。此后，其应用范围不断扩展，如飞机自动着陆、飞机自动导航等应用上。雷达高度表按其体制分主要有两类：FMCW（调频连续波）式和脉冲式。FMCW式雷达高度表有其固有缺陷，如抗干扰能力差，超高度测量精度很差等。而现有的脉冲雷达高度表，也存在一些不可忽视的问题，如处理速度不够快导致的实时性较差等问题。同时，由于处理速度和处理能力的限制，其作用于高高度时，精度无法保证；尤其是在地面地形发生突变的时刻（如悬崖深渊等），其无法提供足够的运算速度和能力。本文介绍一种新的相控阵脉冲雷达高度表体制，该体制采用一个低运算复杂度的相关滤波器，能够大幅度减小运算量，提高信号处理速度，以保证系统的实时性、准确度和精度；且此相关滤波器具有良好的多普勒容忍性；同时，通过上下变频解距离模糊使得雷达高度表精度得以提升。本文将重点对该高度表的相关滤波器和解模糊两个方面进行相关研究和探讨。
邓耿玮[10]2014年在《基于FPGA的雷达高度表模拟器》文中研究表明近年来，雷达高度表在测距、测精度、测灵敏度等各个方面功能都有很大的提高和改进。由于雷达高度表对模拟仿真技术的要求很高，一般的仿真设备达不到逼真地模拟回波信号的目的。在这种背景下，雷达高度表模拟器应运而生。本课题的主要内容是设计一台模拟雷达高度表回波信号的雷达高度表模拟器，实现对雷达高度表的高度模拟和灵敏度模拟，主要内容安排如下：首先，针对雷达高度表的工作原理，提出该雷达高度表模拟器的设计方案，并详细论述高度表模拟器系统的基本架构。该系统主要是由微波链路单元、基带信号处理单元、差拍测试单元、计算机显示控制单元、近距离延迟单元组成。针对每个组成单元实现的功能都做了详细的阐述。其次，设计基带信号处理单元的关键模块，控制微波链路和设计差拍信号板卡。基带信号处理单元主要设计数字信号处理中的关键模块，包括数字正交下边频、滤波、抽取、整数倍内插滤波、延迟、IQ调制等。微波链路控制单元则是采用基于XilinxFPGA Spartan-6的微波控制板对上变频链路、下变频链路、频综模块的之间通信控制，以及模块内部的衰减器、滤波等的控制。此外，还绘制了差拍信号板卡的原理图、PCB，并通过控制板卡产生正弦波、锯齿波和叁角波信号。最后，用Modelsim和Chipscope工具对设计方案进行了功能、时序仿真和验证，从而保证了设计的合理性和正确性。在与雷达高度表联调过程中，通过示波器、信号源、频谱仪观测到的实验结果可以证明该高度表模拟器满足功能的指标要求，达到了模拟仿真的目的。
参考文献：
[1]. FMCW雷达高度表数字信号处理技术研究[D]. 杨毅. 中国工程物理研究院. 2009
[2]. FMCW雷达高度表信号处理技术研究与实现[D]. 王春忠. 燕山大学. 2013
[3]. FMCW雷达高度表数字信号处理技术研究[J]. 蒋永卫. 信息化建设. 2015
[4]. FMCW雷达高度表数字信号处理研究[D]. 徐小平. 电子科技大学. 2004
[5]. LFMCW雷达高度表数字信号处理方法研究[D]. 綦睿. 西安电子科技大学. 2007
[6]. 基于FFT的恒差拍FMCW高度表数字信号处理器设计[J]. 杨毅, 韩宇, 刘建新. 信息与电子工程. 2009
[7]. LFMCW雷达高度表系统建模与仿真[D]. 张树平. 西安电子科技大学. 2007
[8]. 提高LFMCW雷达高度表测高精度的方法研究[D]. 胡文. 西安电子科技大学. 2006
[9]. 一种新型相控阵雷达高度表研究[D]. 高波. 西安电子科技大学. 2014
[10]. 基于FPGA的雷达高度表模拟器[D]. 邓耿玮. 燕山大学. 2014
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