【摘要】：線性調頻連續(xù)波雷達高度表具有很長的發(fā)展歷史,相比于其他類型的高度表,其具有輻射功率小、設備設計簡單、測距精度高、無距離盲區(qū)、重量輕、體積小以及不受天氣影響等優(yōu)點�；谶@些優(yōu)點,LFMCW雷達高度表在航天、航空和航海等軍事領域中得到廣泛應用。近幾年,隨著高度表的應用環(huán)境越來越復雜以及人們對高度表的性能要求越來越高,研究出一款兼容性強、精度高和實時性能好的雷達高度表具有重要意義。本文重點研究基于FPGA的雷達高度表設計,針對高度表中的信號處理方法進行詳細分析并給出系統(tǒng)的總體設計方案,最終完成對該雷達高度表的驗證。本論文闡述LFMCW雷達的基本結構及測高原理,并對面目標回波模型進行仿真分析,對比分析恒定差拍頻率和恒定調制周期兩種工作體制高度表的優(yōu)缺點。論文中還闡述了柵欄效應、噪聲和多普勒效應對高度表測量精度的影響,對多種頻譜分析方法的原理進行深入探究,并對這些方法在單個目標和多個目標下進行matlab仿真分析。本系統(tǒng)采用多通道恒定差拍頻率的工作體制,所有數字信號處理過程均由FPGA獨立完成,FPGA具有強大的并行信號處理能力和很強的靈活性,適合本實驗系統(tǒng)的分析和驗證。本實驗在高度表系統(tǒng)中加入自檢模塊、功率控制模塊和高度校準模塊,有效提高了系統(tǒng)的自適應性、穩(wěn)定性和通用性。系統(tǒng)將4m~10000m的測量高度范圍分為非均勻的五個區(qū)間,每個區(qū)間對應不同的恒定差拍頻率值,在低高度時采用較小的恒定差拍頻率值,有效解決飛行器飛行在低高度時由于采樣點數不足導致系統(tǒng)靈敏度過低的問題,而在高高度時采用較大的恒定差拍頻率值,克服飛行器飛行在高高度時由于調制時間過長導致系統(tǒng)實時性能較差的缺點。為了準確求出差拍信號的頻率值,本實驗將多種頻譜分析方法通過FPGA實現,并對三種頻譜細化方法下的FPGA資源使用情況進行對比分析,通過高度表模擬測試儀對各方法的性能進行測試分析。綜合各方法的優(yōu)點,將Chirp-Z變換和ZFFT變換相結合作為本高度表系統(tǒng)的信號處理方法。該方法下的高度表系統(tǒng)不但解決了低高度靈敏度差和高高度實時性能差的問題,而且FPGA的資源使用率得到下降,系統(tǒng)的數字信號處理速度也得到了提升,有效降低了工程成本。最終通過無人機掛飛實驗對高度表系統(tǒng)的功能進行驗證,并達到各項設計指標要求。
【圖文】：

互之間可以進行合并提供更大的電流，合并方法如圖 4.1 所示。4A4A4A4A4A4A8A4A12A16ALTM4644EY 電源芯片的通道組合方式輸出端的電阻與輸出電壓之間的關系為：60.4( )( 1)0.6FBOUTkNRV (4-1)中 N 為合并通道個數，OUTV 為輸出電壓的大小。由圖 4.2 可知，，過90.9k 、60.4k 、30.1k 和13.3k 大小的電阻得到1.0V 、1.2V 輸出電壓供數字信號處理板使用。

圖4只+12勺和+SV
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN958;TN791

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本文編號：2600061