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本文所要研究的多普勒雷达是地面火炮伺服系统的重要组成部件。火炮伺服系统是用来控制火炮方位、瞄准的一个集机、光、电一体的复杂系统。在火炮伺服系统中,雷达的作用则是精确测量运动目标的速度和距离。
雷达是利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置的。飞机、导弹、人造卫星和各种舰艇、车辆、兵器、炮弹以及建筑物、山川、云雨等等都可能作为雷达的探测目标,而且速度和距离的测量是雷达对目标位置准确性检测的两个关键性因素。多普勒效应在雷达领域中的应用使对运动目标的选择能力和速度测量的精度大大提高,雷达的战斗运用能力也大大得到了发挥。雷达信号处理数字化已日益普及,并且不断深入发展,使雷达技术发展到一个新阶段。
本文设计了脉冲多普勒雷达微波发射部分、信号采集部分,并在分析中频回波信号特征基础上,研究了回波信号与距离和速度的理论关系,并建立了回波信号处理算法。另外本文还采用整周期自适应采样算法实现了雷达回波信号的倍频采样,为了有效地提高计算速度,实现速度和距离的实时在线测量,本文在处理方法上还采用了零中频处理技术。而且该系统应用高速数字信号处理器(DSP)—TMS320C30使系统具有较高的实时性和扩展的灵活性。DSP快速完成了FIR滤波处理和快速傅里叶变换(FFT)。从而实现了回波信号的全数字化处理,一并完成了动目标速度测量和距离测量。
为了进一步提高测量精度、抑制干扰,在对回波信号进行频谱分析前,本文应用数字滤波技术对回波信号进行了滤波,并得到了所需的回波信号,而且本设计在对现场采集数据特征进行分析的基础上,应用现场采集数据,借助MATLAB仿真功能,设计了适用于多普勒雷达回波信号的FIR低通滤波器。本文采用的是利用窗函数来设计FIR滤波器,应用的基本思想就是根据给定的滤波器技术指标,选择滤波器长度和窗函数,使其具有最窄宽度的主瓣和最小的旁瓣。其核心是从给定的频率特性通过加窗确定有限长单位脉冲响应序列。数字仿真表明,该数字低通滤波器适用于本雷达系统。
本文所设计的系统具有调整灵活,实时性高和扩展性强等优点,性能指标达到了设计要求。本系统采用长春科海电子有限公司自制PD雷达测试(校准)系统,对本系统进行测试及校验,模拟实验平台上的大量试验表明,文中设计原理正确、方案可行。