提高LFMCW雷达高度表测高精度的方法研究

摘要

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，其数字信号处理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。

目录

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声明

第一章绪论

1.1 FMCW技术的历史与现状

1.2高度表的应用及国内外研究现状

1.3本文的主要工作

第二章LFMCW雷达高度表工作原理

2.1 LFMCW雷达测距原理

2.1.1锯齿波调制LFMCW雷达测距原理

2.1.2点目标差拍信号分析

2.1.3面目标差拍信号分析

2.2小结

第三章提高点目标测高精度方法

3.1频谱细化——幅度法

3.2频谱细化——分级FFT法

3.3频谱细化——CHIRP_Z变换法

3.4频率细化方法对比

3.4.1运算量对比

3.4.2仿真结果

3.5小结

第四章提高面目标测高精度的方法

4.1大地面目标回波建模

4.1.1回波计算模型

4.1.2回波单元面积计算

4.1.3单元散射系数

4.1.4大地面目标回波计算

4.1.5面目标回波差拍信号仿真

4.2频谱前沿检测

4.2.1谐波跟踪

4.2.2频谱前沿检测

4.3 α-β滤波跟踪

4.3.1常增益滤波器的设计

4.3.2 α-β滤波器

4.3.3等效传递函数

4.3.4稳定性分析

4.3.5暂态特性

4.3.6仿真结果

4.4小结

第五章某LFMCW雷达高度表系统方案

5.1系统方案

5.1.1系统及仿真参数

5.1.2系统组成

5.1.3系统框图

5.1.4信号处理流程

5.2小结

结束语

致谢

参考文献

硕士期间本人(合作)撰写的论文