本文關鍵詞：AgileDARN高頻雷達多點干涉測量技術研究　出處：《中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心)》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 電離層 Super DARN Agile DARN 全數(shù)字相控陣 俯仰角 FPGA 2π混疊效應

【摘要】：電離層是指距離地表60公里以上的空間環(huán)境,是人類活動最多的區(qū)域。隨著人類科學技術的進步,越來越多的科研活動受到電離層的影響。因此電離層探測一直是科研工作的重點領域,尤其是中高緯度地區(qū)的電離層。從上世紀80年代中期開始,國際上探測中高緯度電離層的高頻雷達不斷發(fā)展壯大,并成立了國際超級雙子極光雷達觀測網(wǎng),即Super Dual Auroral Radar Network,簡稱SuperDARN。SuperDARN雷達網(wǎng)由于其廣泛的地域覆蓋以及高精度的連續(xù)測量逐漸成為研究極區(qū)電離層活動重要的觀測工具。我國中國高緯度地區(qū)電離層探測活動起步比較晚,于2010年建成南極中山站高頻雷達加入到國際SuperDARN雷達網(wǎng)中,并取得了一些列的重要突破。為了滿足我國境內(nèi)中高緯度電離層的探測需求,在子午工程二期的支持下,中國科學院國家空間科學中心自主研發(fā)一部靈敏性雙極光高頻雷達,采用全數(shù)字相控陣技術實現(xiàn)雷達波束在視場范圍內(nèi)的任意掃描,突破傳統(tǒng)SuperDARN雷達固定波束、以及固定波束間隔的限制。俯仰角信息的獲知可以確定探測目標的高度方位,這是探測電離層不規(guī)則體和對流的必要參數(shù)。在世界范圍內(nèi),俯仰角信息的獲取是電離層探測工作中一項重要并且較為困難的研究重點。國際SuperDARN雷達采用成熟的單基線測量算法和其它模型配合來獲得仰角信息,卻總是伴隨著2π混疊效應。新一代TIGER-3雷達的研制成功,引入了多基線的思想來消除2π混疊效應,從而獲得準確的仰角信息,但卻帶來了天線陣占地面積大、增益減小等方面的弊端,同時也不適用于傳統(tǒng)的高頻雷達。而AgileDARN雷達全數(shù)字相控陣技術為平衡各方面因素且能夠準確獲知仰角信息提供了可能。本文的目的就是研究設計基于AgileDARN雷達系統(tǒng)的仰角測量系統(tǒng):研究分析仰角測量算法原理和搭建系統(tǒng)FPGA軟件平臺,為后續(xù)的AgileDARN雷達項目工作奠定基礎。本文完成的主要工作如下:(1)調(diào)研國內(nèi)外SuperDARN雷達發(fā)展狀況,分析國際上最為常用的仰角測量技術:單基線測量技術的算法原理和雙輔陣測量技術的算法原理。同時對算法的影響因素、精度、優(yōu)劣進行詳細的分析和研究。(2)對AgileDARN雷達系統(tǒng)進行深入的了解和分析,尤其掌握數(shù)字化相控陣技術�；贏gileDARN雷達系統(tǒng)設計仰角測量算法,并作出測量算法的精度分析,最后給出算法模型。(3)基于AgileDARN雷達仰角測量算法的設計需求,詳細設計和實現(xiàn)雷達數(shù)字系統(tǒng)的FPGA軟件平臺,并通ISim和Modelsim仿真軟件進行了各模塊的邏輯功能驗證。同時在此平臺上開發(fā)多基線數(shù)據(jù)獲取的FPGA軟件程序,獲得封裝后的完整軟件平臺。(4)在MATLAB中搭建算法模型,驗證算法的有效性,并編寫“高頻雷達仰角測量儀”軟件以備使用;本文通過雷達測試系統(tǒng)對FPGA軟件平臺進行功能驗證,生成雷達發(fā)射時序并將采集回波上傳到上位機。雷達數(shù)字系統(tǒng)的整個工作鏈路得到驗證,為后續(xù)的工作奠定了堅實的基礎。
[Abstract]:The ionosphere is that the space environment from the surface of more than 60 kilometers, is the largest area of human activity. With the progress of science and technology, more and more research activities by the ionospheric effects. Therefore ionosphere detection is a key problem in the field of scientific research, especially in the high latitude ionosphere. From the beginning in the middle of 80s, international high frequency radar in the high latitude ionosphere continue to grow, and the establishment of the international super Gemini auroral radar observation network Super Dual, Auroral Radar Network, referred to as the SuperDARN.SuperDARN radar network because of its wide geographical coverage and high precision continuous measurement has become an important tool to study the ionospheric observations of ionospheric activities. High latitude Chinese I our exploration activities started relatively late, the Zhongshan Railway Station was built in 2010 to join the international SuperDARN high frequency radar Radar network, and has made a significant breakthrough in some columns. In order to meet the need of the detection within the territory of China in the high latitude ionosphere, in support of the meridian project phase two, China Academy of Sciences and the National Space Science Center developed a sensitivity of dual auroral HF radar, using digital technology to achieve phased array radar beam scanning in any field within the scope of the breakthrough of the traditional SuperDARN radar fixed beam, and the limitation of fixed beam separation. That can determine the altitude and azimuth of target pitch angle information, which is to detect the ionospheric irregularities and the essential parameters for flow. In the world, get the pitch angle information is the key point in the research work of an ionospheric sounding important and difficult. The international SuperDARN radar adopts single baseline measurement algorithm and other mature model with elevation information obtained, but always with 2 pi Aliasing effect. The successful development of a new generation of TIGER-3 radar, the introduction of multi baseline thought 2 pi to eliminate the aliasing effect, so as to obtain accurate elevation information, but brought the antenna array area, and other aspects of the drawbacks of gain reduction, high frequency radar also does not apply to the traditional AgileDARN radar. Full digital phased array technology for all aspects of balance and can provide the accurate estimate of elevation information. The purpose of this paper is to research and design based on the elevation measurement system of AgileDARN radar system: research and analysis of elevation measurement algorithm principle and build system FPGA software platform for AgileDARN radar project follow-up to lay the foundation. The main work is as follows: (1) the development status of domestic and foreign SuperDARN radar, analysis of the most commonly used algorithm: elevation measurement principle of single baseline measurement technology and two auxiliary array test The principle of the algorithm. At the same time, the accuracy of measurement technology on algorithm factors, advantages and disadvantages are analyzed and studied in detail. (2) in-depth understanding and analysis of the AgileDARN radar system, especially digital technology. The design master phased array radar system AgileDARN elevation measurement method based on the analysis, and make the measurement accuracy of the algorithm, the algorithm is given model. (3) the design requirement of AgileDARN radar elevation measurement algorithm based on FPGA software platform, and the realization of radar digital system design in detail, and the logic function of each module verified through ISim and Modelsim simulation software. At the same time on this platform to develop the multi baseline data acquisition FPGA software program, complete software platform after packaging.. (4) to build the model in MATLAB algorithm, verify the effectiveness of the algorithm, and the preparation of "high frequency radar elevation measurement software for the use of the radar test; The system performs functional verification on the FPGA software platform, generates radar launch timing and uploads the echo to the host computer. The whole working link of the radar digital system is verified, which lays a solid foundation for subsequent work.

【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN958

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 向迎春;曲長文;蘇峰;李楠;周偉江;;一種高頻雷達天線的快速分析方法[J];艦船科學技術;2011年07期

2 劉永坦;高頻雷達的研究與實踐[J];中國科學院院刊;1994年01期

3 權太范,李健巍,于長軍,王輝,馬子龍;高頻雷達抑制沖擊干擾的研究與實驗[J];電子學報;1999年12期

4 權太范,李健巍;高頻雷達抗瞬時干擾研究[J];現(xiàn)代雷達;1999年02期

5 ;各種體制與用途的雷達及系統(tǒng)[J];電子科技文摘;2000年01期

6 黃德耀;高頻雷達海洋回波譜特性及影響其質(zhì)量的因素[J];電波科學學報;1996年02期

7 侯杰昌,吳世才,楊子杰,邱昌熔,文必洋,石振華,吳慶麟,管榮生,王淑融;海洋表面流的高頻雷達遙感[J];地球物理學報;1997年01期

8 雷前召;王菊霞;;高頻雷達海面回波信號的數(shù)字模擬與分析[J];西安工業(yè)大學學報;2008年06期

9 周沫;察豪;林新黨;;時頻聯(lián)合處理方法在地波高頻雷達中的應用[J];雷達與對抗;2006年03期

10 劉二小;胡紅橋;劉瑞源;吳振森;吳銘君;楊惠根;張北辰;;中山站高頻雷達觀測結(jié)果初步分析[J];極地研究;2012年04期

相關會議論文 前2條

1 任廣輝;魏紅江;;單雙基地復合高頻雷達時間對齊方案研究[A];2009年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2009年

2 沈石堅;黃銀和;朱炳元;;高頻雷達電臺干擾分析[A];2007北京地區(qū)高校研究生學術交流會通信與信息技術會議論文集（上冊）[C];2008年

相關博士學位論文 前5條

1 王煒荔;高頻雷達反演涌浪及其他近海物理過程的研究[D];中國海洋大學;2015年

2 李雷;高頻雷達自適應抗干擾技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

3 李宏博;高頻雷達目標數(shù)據(jù)處理技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

4 宗華;雙基地高頻雷達數(shù)據(jù)處理NFE技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

5 周升輝;多載頻MIMO高頻雷達關鍵技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 蔣松;AgileDARN高頻雷達多點干涉測量技術研究[D];中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心);2017年

2 扈宗鑫;高頻雷達優(yōu)選工作頻率方法的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

3 郭錄;軟件高頻雷達系統(tǒng)控制平臺的設計與實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

4 孫韜;軟件高頻雷達信號處理的通信控制與頻監(jiān)信道的實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

5 孫洪峰;軟件高頻雷達多種體制信號的數(shù)字化產(chǎn)生與接收[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

6 潘宜霞;基于層析成像及壓縮感知的高頻雷達信號處理[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

7 馬瑩瑩;電離層干擾下單雙基地復合高頻雷達網(wǎng)數(shù)據(jù)處理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

8 衣春雷;基于混沌理論的高頻雷達海浪回波特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

9 何園園;軟件高頻雷達頻率監(jiān)測及選頻方法的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

10 徐戰(zhàn);高頻雷達頻譜顯示軟件開發(fā)[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

，

本文編號：1382570