毫米波导引头信号处理若干关键技术研究

作     者：周明宇 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：彭树生

授予年度：2015年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：毫米波导引头 LFMCW 信号处理 角度测量 FPGA 目标识别 数据采集 

摘      要：毫米波导引头具有体积小、重量轻、抗干扰能力强的优点,能够实现末制导阶段对目标的发现、识别和跟踪。本文基于实际工程项目,研究了具有高距离分辨率和无探测距离盲区优点的毫米波线性调频连续波(LFMCW)雷达导引头,主要内容为：(1) 研究了毫米波导引头波形设计与工作原理。推导了LFMCW信号的模糊函数,利用模糊图分析了其测距性能和测速性能;针对LFMCW发射信号存在的距离-速度耦合问题,研究了对称三角波LFMCW雷达的去耦合原理;针对它在多目标检测时存在的虚假目标问题,讨论了变斜率对称三角波LFMCW雷达剔除虚假目标的工作原理;设计了毫米波LFMCW雷达导引头的系统总体方案。(2) 研究了导引头角度测量与跟踪方法。讨论了单波束测角、双波束测角原理;分析了比幅法和差双波束测角的系统实现结构;针对双平面振幅和差双波束测角方法的复杂硬件结构,采用了一种基于相控阵天线的模拟双平面振幅和差双波束测角的方法,详细分析了该方法的工作原理、测角误差产生原因及消除方法和信号处理实现方法。(3) 研究了LFMCW雷达导引头成像与目标识别方法。分析了一维距离像的频谱校正方法;基于LFMCW雷达一维距离像所反映的目标物理特征的特点研究了目标特征提取方法和分类识别方法。(4) 实现了毫米波LFMCW雷达导引头信号处理板的软硬件设计。硬件设计方面,根据信号处理要求设计并实现了信号处理板各模块电路;软件设计方面,对各个软件模块进行了FPGA实现并进行了仿真测试。(5) 基于研制的Ka波段LFMCW雷达导引头样机,进行了测距测速性能测试、目标识别能力测试以及测角能力测试。试验结果表明,本文论述系统性能良好。