基于DSP平台的单脉冲雷达测距系统研究
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摘要
本文是结合本所某在研雷达进行撰写的，主要研究了单脉冲精密跟踪测量雷达距离跟踪测量技术，详细介绍了测距系统典型的工程技术指标、组成及工作原理。结合实际雷达给出了测距系统的一个工程设计实例，对测距系统的主要技术指标进行了理论分析及计算，并对距离回路的跟踪性能进行了仿真分析。除此以外，还介绍了基于相位测距的游标测距技术的工作原理。
本文首先，对单脉冲精密跟踪测量雷达技术和数字信号处理器技术进行了综述，并介绍了雷达距离跟踪测量技术的发展概况；其次，结合工程实践给出了测距系统典型的工程技术指标要求，并详细介绍了测距系统的组成及工作原理，特别针对距离消模糊、距离避盲、应反转换、多站工作等特殊工程问题，给出了具体实用的解决方案；接着，介绍了游标测距技术的基本原理及实现方法；然后，给出了一个基于DSP平台的单脉冲雷达测距系统的工程设计实例；最后，给出了精密跟踪测量雷达Ⅱ型距离跟踪回路等效噪声带宽公式的数学推导和距离跟踪回路的性能仿真曲线图。
The dissertation mainly researches the range tracking and measuringtechnique of a monopulse precision tracking instrumentation radar based onone of the radars being developed inour institute. It introduces the typicalengineering specifications, composing and operating principles in details.It analyses and calculates theoretically the main technique specificationsof the ranging system based on an engineering design of a practical radar.It also simulates and analyses the tracking performance of the range loop.Moreover, the dissertation describes the operating principle of the Vernierranging technique based on phase ranging method.
The dissertation summarizes the techniques of monopulse precisiontracking instrumentation radar and digital signal processing, introducingthe development of the radar range tracking and measuring technique. Then itpresents the engineering technique specifications of a typical ranging systembased on the practical engineering. It introduces the composing and operatingprinciple of the ranging system, especially details the practical methods ofspecial engineering problems such as range ambiguity resolution, blind rangeavoidance, response/reflection converting, multi stations. After this, thedissertation describes the essential principle and realization method of theVernier ranging technique. It presents a practical example of a monopulseradar's ranging system engineering design based on the DSP platform. At lastthe dissertation gives the mathmetical deductionthe formula of theⅡtyperange tracking loop equivalent noise bandwidth of the precision trackinstrumentation radar and its feature simulation curve.
本文首先，对单脉冲精密跟踪测量雷达技术和数字信号处理器技术进行了综述，并介绍了雷达距离跟踪测量技术的发展概况；其次，结合工程实践给出了测距系统典型的工程技术指标要求，并详细介绍了测距系统的组成及工作原理，特别针对距离消模糊、距离避盲、应反转换、多站工作等特殊工程问题，给出了具体实用的解决方案；接着，介绍了游标测距技术的基本原理及实现方法；然后，给出了一个基于DSP平台的单脉冲雷达测距系统的工程设计实例；最后，给出了精密跟踪测量雷达Ⅱ型距离跟踪回路等效噪声带宽公式的数学推导和距离跟踪回路的性能仿真曲线图。
The dissertation mainly researches the range tracking and measuringtechnique of a monopulse precision tracking instrumentation radar based onone of the radars being developed inour institute. It introduces the typicalengineering specifications, composing and operating principles in details.It analyses and calculates theoretically the main technique specificationsof the ranging system based on an engineering design of a practical radar.It also simulates and analyses the tracking performance of the range loop.Moreover, the dissertation describes the operating principle of the Vernierranging technique based on phase ranging method.
The dissertation summarizes the techniques of monopulse precisiontracking instrumentation radar and digital signal processing, introducingthe development of the radar range tracking and measuring technique. Then itpresents the engineering technique specifications of a typical ranging systembased on the practical engineering. It introduces the composing and operatingprinciple of the ranging system, especially details the practical methods ofspecial engineering problems such as range ambiguity resolution, blind rangeavoidance, response/reflection converting, multi stations. After this, thedissertation describes the essential principle and realization method of theVernier ranging technique. It presents a practical example of a monopulseradar's ranging system engineering design based on the DSP platform. At lastthe dissertation gives the mathmetical deductionthe formula of theⅡtyperange tracking loop equivalent noise bandwidth of the precision trackinstrumentation radar and its feature simulation curve.
引文
1 王德纯，丁家会，程望东等．精密跟踪测量雷达技术．北京：电子工业出版社，2006
2 中国人民解放军总装备部军事训练教材编辑工作委员会．无线电跟踪测量．第1版．北京：国防工业出版社，2003．
3 Me．ill I．Skolnik．雷达手册．第2版．北京：电子工业出版社，2003
4 杰里L．伊伏斯等，卓荣邦等译．现代雷达原理．第1版．北京：电子工业出版社，1991
5 彭学愚．单脉冲雷达测距系统．西安：西北电讯工程学院，中国人民解放军八九七五○部队，1979
6 丁鹭飞，耿富录．雷达原理．第3版．西安：西安电子科技大学出版社，2002
7 苏涛，吴顺君，李真芳，宋万杰．高性能DSP与高速实时信号处理．第2版．西安：西安电子科技大学出版社，2002
8 Schwartz M. Acoincidence Procedure for Signal Detection. IRE Trans. 1956, IT-2
9 Barton D K. Radar System Analysis. Norwood: Artech House, 1980
10 Barton D K. Modem Radar System Analysis. Norwood: Artech House, 1988
11 Rampa, V.; Spagnolini, U. Multitarget detection/tracking of echoes with known waveform: algorithm and applications,ICASSP-97, Vol.24,1997:487-490
12 张殷龙等．单脉冲跟踪测量雷达．北京：国防工业出版社，1995
13 钱志强．距离跟踪回路的研究．现代雷达．2004(7)：41-43
14 乔强．提高测距精度的方法研究．无线电工程．1997(5)：16．19
15 陶建义．目标雷达截面起伏对雷达测量精度的影响．现代雷达，1991(4)：26-28
16 Martin, J. Range and Doppler accuracy improvement for pulse Doppler radar. Radar 97.Vol.449,1997:439-443
17 杨文华．对某距离自动跟踪系统测距误差的分析．上海航天．2000(4)：22-28
18 花乐融．数字式时间鉴别器设计．零八一科技．2001(2)：50-52
19 马艳喜，杨铁柱．距离误差产生器．火控雷达技术．2002(4)：29-432
20 彭景先．伪随机码的一般性质．雷达技术．1976(4)：23．51
21 毛秀红．伪码判距离模糊方法及其概率计算．现代雷达．2002(3)：4144
22 戴文琪，赵问道．一种解距离模糊的新算法．浙江大学学报：自然科学版．1993(6)：730-736
23 许邦建，李纲等．测距雷达解距离模糊的两种快速算法．电子与信息学报．2001(9)：905-911
24 沈福民．相位测距中的解模糊技术．西安电子科技大学学报．1997(24)：52-57
25 江琳兴．消除距离模糊的方法及其雷达系统．空载雷达．1988(1)：11-16
26 丁国珍译．游标测距数据在导弹事后精度鉴定中的应用．AIAA-83-2266．1983
27 徐绍荣，丁国珍译．用距离游标法提高外测能力．ADA-077178．1979
28 Russell Roy. Range Vernier. ADA-077178. 1979
29 R.B.Pickett. Ambiguious Range Study Report. ADA-048612. 1977
30 丁国珍译．模糊距离研究报告．ADA-048612．1977
31 陈培初等．微机实时控制数字测距器的原理与实践．上海航天．1990(5)：28-33
32 陈君良．一种新型程控测距机．现代雷达．1997(4)：92-99
33 孙玉柱．一种新型的全数字正交处理测距机．现代雷达．1999(5)：51-55
34 陈占方．精密测量雷达测距的若干问题．舰用雷达与对抗．1989(5)：1-3
35 陈君良．多目标测距机的回路设计．现代雷达．1997(4)：32-45
36 关冬林等．基于高性能DSP的自动距离跟踪系统的设计．现代雷达．2001(2)：34-36
37 孙亚伟等．高精度数字式距离模拟系统设计．电光与控制．2004(1)：60-62
38 段飚等．CPLD在雷达测距机中的应用．航空计算技术．2001(2)：20-23
39 Bair, G.L. ; Zink, E.D . Radar track-while-scan methodologies. IEEE Region 5 Conference. 1998:32-37
40 Seong-Taek Park; Jang Gyu Lee. An efficient filtering algorithm for improved radar tracking. Control Applications. 1996:1078-1083
41 Leung, S.W. Radar range tracker using adaptive switching model. Electronics Letters.Vol.24,1992(12): 1133-1135
42 Hamner, C.A.; Maier, M.W.. Methods to reduce range glint in radars. Aerospace Conference. 1997(12):83-102
43 Cohen, M.N. An overview of high range resolution radar techniques. Telesystems Conference. Vol.1,1991(1):107-115
44 马士忠．测距机．北京：国防工业出版社，1994
2 中国人民解放军总装备部军事训练教材编辑工作委员会．无线电跟踪测量．第1版．北京：国防工业出版社，2003．
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16 Martin, J. Range and Doppler accuracy improvement for pulse Doppler radar. Radar 97.Vol.449,1997:439-443
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38 段飚等．CPLD在雷达测距机中的应用．航空计算技术．2001(2)：20-23
39 Bair, G.L. ; Zink, E.D . Radar track-while-scan methodologies. IEEE Region 5 Conference. 1998:32-37
40 Seong-Taek Park; Jang Gyu Lee. An efficient filtering algorithm for improved radar tracking. Control Applications. 1996:1078-1083
41 Leung, S.W. Radar range tracker using adaptive switching model. Electronics Letters.Vol.24,1992(12): 1133-1135
42 Hamner, C.A.; Maier, M.W.. Methods to reduce range glint in radars. Aerospace Conference. 1997(12):83-102
43 Cohen, M.N. An overview of high range resolution radar techniques. Telesystems Conference. Vol.1,1991(1):107-115
44 马士忠．测距机．北京：国防工业出版社，1994