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线性调频连续波雷达双通道距离改进系统
梁波;吴勇
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2009(026)011
【摘要】线性调频连续波雷达的差拍中频信号包含被探测目标的距离信息.为了更好地从线性调频连续波雷达的同波中提取出较远距离的目标信息,从电磁波在空间传播衰减情况以及脉压信号能量的大小与回波延时时间的关系两个方面,仿真论证了影响线性调频连续波雷达的探测距离的原因,并基于仿真结果提出了一种以DDS 为线性调频信号源的双通道线性调频连续波雷达系统.通过用MATLAB软件进行仿真,得到在相同的工作环境下雷达探测距离从传统线性调频连续波雷达系统的
45km提高到双通道系统的135km,超出传统线性调频连续波雷达系统距离的2倍以上,对工程实践具有指导意义.
【总页数】5页(P6-9,45)
【作者】梁波;吴勇
【作者单位】西北工业大学电子信息学院,陕西,西安,710072;西北工业大学电子信息学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TN958
【相关文献】
1.调频线性度与零差拍线性调频连续波雷达的距离分辨力 [J], 汪学刚
2.线性调频连续波雷达的距离估算 [J], 何源;袁飞;朱彬
3.线性调频连续波雷达的等效正交双通道性能 [J], 杨建宇;丁义元;黄顺吉
4.线性调频连续波雷达扫频功率起伏对其测距精度和距离分辨力的影响 [J], 陈祝明;丁义元;向敬成
5.扫频非线性对线性调频连续波雷达测距精度和距离分辨力的影响 [J], 陈祝明;丁义元;向敬成
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连续波雷达测速测距原理一．设计要求1、当测速精度达到s，根据芯片指标和设计要求请设计三角调频波的调制周期和信号采样率；2、若调频信号带宽为50MHz，载频 24GHz，三个目标距离分别为 300,306,315(m)，速度分别为 20,40， -35（m/s)，请用 matlab 对算法进行仿真。
二．实验原理和内容1.多普勒测速原理x a (t) x(n) FFT P(k ) 峰值f dA/D 谱分析搜索图频域测速原理f d max max | f m f d | f s / 2Nv r max f d max / 2 f s / 4N/ 4T依据芯片参数，发射频率为24GHz，由上式可以得出，当测速精度达到 s 时，三角调频波的调制周期可以计算得，T=信号的采样率，根据发射频率及采样定理可设fs=96GHz。
2．连续波雷达测距基本原理设天线发射的连续波信号为：①x T f0 (t ) cos(2 f0 t0 )]则接收的信号为：② x R f0 (t ) cos[2 f 0 (t t r ) 0若目标距离与时间关系为：③R ( t ) R 0 v r t则延迟时间应满足以下关系 :④ t2 v t)r( Rcrv r将④代入②中得到x R f 0(t ) cos{ 2 f 0 [ t2 (R 0 v r t )]0 } c v rcos[2 ( f 0 f d 0 )t 2 f 02R 0]cfd 02 vr f其中c根据上图可以得到，当得到 t，便可以实现测距，要想得到t ，就必须测得 fd 。
已知三个目标距离分别为300,306,315(m)，速度分别为 20,40，-35（ m/s)，则可以通过 :③R ( t )R 0 v r t ④ t2v t )r( Rc 0rv r分别计算出向三个目标发出去信号，由目标反射回来的信号相对发射信号的延迟时间。
再根据调频信号带宽50MHz 和载频 24GHz，就可以得到信号。
机械波多普勒效应在汽车测速方面的应用王庆宇 吕晨晨(四川大学机械工程学院 四川成都 610065)摘要： 机械波的多普勒效应在国民生产生活中的应用颇多，主要应用于对各类物体速度的测量和对一些基础物理理论的研究与证明上。
在测速方面，为了由浅入深地阐明多普勒效应的公式及应用方法，公式的推导过程将从大学物理所学的基础知识开始，首先推出一维坐标系下的多普勒效应的公式，随后向二维平面拓展，由特殊到一般，进一步推导出普遍适用的机械波多普勒效应一般形式的公式。
同时，通过已经推导出来的公式与结论针对常见应用多普勒效应的场景实现量化分析，即道路交通上的汽车测速通过这种量化过程，可对日常生活中的一些常见现象有更加深刻的认识。
关键词： 机械波 平面运动 多普勒效应 测速中图分类号： O422文献标识码： A文章编号： 1672-3791(2023)14-0060-04Application of the Doppler Effect of Mechanical Waves inAutomobile Speed MeasurementWANG Qingyu LYU Chenchen(School of Mechanical Engineering, Sichuan University, Chengdu, Sichuan Province, 610065 China)Abstract: The Doppler effect of mechanical waves has many applications in national production and life, and it is mainly used in the measurement of the speed of various objects and the research and proof of some basic physical theories. In terms of speed measurement, in order to clarify the formula and application methods of the Doppler ef‐fect from the shallower to the deeper, the derivation process of the formula will start from the basic knowledge in university physics. Firstly, the formula of the Doppler effect under a one-dimensional coordinate system is derived, then it is extended to the two-dimensional plane, from the particular to the general, and the formula of the general form of the Doppler effect of mechanical waves which is generally applicable is further derived. At the same time, the derived formulas and conclusions are used to quantify the common scenarios which apply the Doppler effect, namely, the speed measurement of vehicles in road traffic can gain a deeper understanding of some common phe‐nomena in everyday life through this quantification process.Key Words: Mechanical waves; Planar motion; Doppler effect; Velocity measurement多普勒效应是指波源在与观测者发生相对运动时，观测者接收到的波的频率发生变化的现象，最先由奥地利物理学家、数学家、天文学家多普勒提出。
多普勒雷达之五兆芳芳创作多普勒雷达测速是一种直接丈量速度和距离的办法.在列车上装置多普勒雷达，始终向轨面发射电磁波，由于列车和轨面之间有相对运动，按照多普勒频移效应原理，在发射波和反射波之间产生频移，通过丈量频移就可以计较出列车的运行速度，进一步计较出列车运行的距离.克服了车轮磨损、空转或滑行等造成的误差，可以连续测速、测向和定位.多普勒效应当发射源(或接收者)相对介质运动时，接收者接收到的电磁波的频率和发射源的频率不合，这种现象被称为多普勒效应.物体辐射的波长因为光源和不雅测者的相对运动而产生变更.在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高(蓝移).在运动的波源前面，产生相反的效应.波长变得较长，频率变得较低(红移).波源的速度越高，所产生的效应越大.按照光波红／蓝移的程度，可以计较出波源循着不雅测标的目的运动的速度.多普勒效应假定原有波源的波长为λ，频率为f0，介质中波速为c则(1)当波源静止不动Vs=0，不雅察者以V0相对波源移动(向波源标的目的)(2)当不雅察者静止不动V0=0，波源以Vs相对不雅察者移动(向不雅察者标的目的)(3)当波源移动速度为Vs，不雅察者移动速度为V0，相对运动，此时介质中的波长和不雅察者接收到的波的个数都有变更多普勒雷达的测速原理多普勒雷达法利用多普勒效应丈量列车运行速度.在车头位置装置多普勒雷达，雷达向地面发送一定频率的信号，并检测反射回来的信号.由于列车的运动会产生多普勒效应，所以检测到的信号其频率与发送的信号频率是不完全相同的.如果列车在前进状态，反射的信号频率高于发射信号频率；反之，则低于发射信号频率.并且，列车运行速度越快，两个信号之间的频率差越大.通过丈量两个信号之间的频率差就可以获得列车的运行标的目的和即时运行速度，对列车的速度进行积分就可得到列车的运行距离.多普勒雷达的测速原理雷达发射电磁波的频率为F，在介质中的传播速度为c，发射角为a1，当雷达以速度V平行于反射面运动(反射面静止)，则在反射面接收到的波频率为f1而此时反射面把波反射归去，相当于波源(静止)，雷达接收反射回来的波，相当于不雅察者(平行反射面速度为V)，由于雷达的运动，入射角为a2，则雷达接收到的波频率为f2多普勒雷达的测速原理发射波与接收波的频移为由于雷达运动的速度V远远小于电磁波的速度c，可以近似认为入射角a2=a1，则频移将上式展为泰勒级数，并舍去高次项，可得也就是说，发射波与入射波之间的频移fr与雷达的速度V 沿发射波标的目的的份量的大小成正比.如果发射角a1固定，则频移fr就是与雷达速度V成正比，只要丈量出频移fr 的值，就可以计较出雷达的运动速度V误差来源•为了简化计较，削减处理难度，一般都会取简化后的公式来计较，然而，由于简化公式是通过舍入的办法进行简化得，简化公式与原公式之间存在一定误差，这样在使用简化公式之前就要先考虑这个误差对计较的影响.•列车运行的进程中，由于轨面不服整或其他原因，列车会产生振动，但列车的振动根本上都是车体的高频上下小幅度运动•多普勒雷达速度传感器的装置误差也会对测速有一定的影响.理想情况下，多普勒雷达发射电磁波的标的目的在列车速度标的目的的纵轴面上，且与水平面成a角度.但是由于装置误差，电磁波的发射标的目的会与预定的标的目的有一定的偏差.惯性导航系统惯性导航系统(INS)是一种典型的独立定位技巧.它与电磁辐射、地球磁场等辐射能量都无关，是成立在牛顿经典力学根本上的.牛顿经典力学认为，一个物体在不受到外力的作用时，保持静止或匀速直线运动.并且物体的加快度是与所收到的外力成正比的.加快度的积分是速度，依着这个思路，如果我们能够取得运动物体的加快度，进而也能取得这个物体的速度和位置信息.INS系统的优点是：它的定位进程不需要磁罗盘，也不需要专用地图匹配.系统的精度几近完全由组成系统的各元件精度决定.并且在短时问它能够保持较高的精度.但是它的系统精度主要取决于惯性丈量器件(陀螺仪和加快度计)，导航参数的误差随时间而堆集，因而不适合长时间的单独导航.惯性导航系统组合惯性力的作用促使传感器产生变更，这个变更量与加快度值有关.同时变更量导致传感器将其转化为电压的变更，通过丈量电压的变更直接的得到加快度值.按照一个高速旋转的物体，它的旋转轴在不受到外力的影响时是不会产生改动的原理.模拟一个导航坐标系，获得方位和角速度信息.完成导航计较战争台跟踪回路中指令角速度信号的计较.方才阐发了几种多普勒测速误差，那对于误差有没有什么改良措施？城轨定位办法研究P30詹纳斯配置能有效的削减多普勒雷达测速的振动误差在列车底中线上紧挨着装置两个多普勒雷达，装置的标的目的是相反的，设列车前进标的目的发射电磁波的雷达为前雷达，相反标的目的的为后雷达，前后雷达辨别向列车前进标的目的及反标的目的各发一束电磁波，并计较它们的频差。
任务书雷达进行PD测速主要是利用了目标回波中携带的多普勒信息，在频域实现目标和杂波的分离，它可以把位于特定距离上、具有特定多普勒频移的目标回波检测出来，而把其他的杂波和干扰滤除。
因此要求雷达必须具备很强的抑制杂波的能力，能在较强的杂波背景中分辨出运动目标的回波。
如今，不管是在军用还是民用上，雷达都在发挥着它很早重要的作用，与早期雷达采用距离微分方法测速相比，基于脉冲多普勒理论的雷达测速技术具有实时性好、精度高等优点。
特别是现代相控阵技术在雷达领域的应用，实现了波束的无惯性扫描和工作方式的快速切换，更便于应用脉冲多普勒技术进行雷达测速。
本篇课程设计目的在于介绍脉冲多普勒雷达测速的原理，并对这种技术进行介绍和仿真。
摘要脉冲多普勒(PD)雷达以其卓越的杂波抑制性能受到世人瞩目。
现代飞行器性能的改进和导航手段的加强，使其能在低空和超低空飞行，因此防御低空入侵己成重要问题，由此要求机载雷达，包括预警机雷达和机载火控雷达具有下视能力，即要求能在强的地杂波背景中发现微弱的目标信号，所以现代的预警机雷达和机载火控雷达皆采用PD体制。
脉冲多普勒雷达包含了连续波雷达和脉冲雷达两方面的优点，它具有较高的速度分辨能力，从而可以更有效地解决抑制极强的地杂波干扰问题; 此外，脉冲多普勒雷达能够同时敏感地测定距离和速度信息; 能够利用多普勒处理技术实现高分辨率的合成孔径图像; 而且亦具有良好的抗消极干扰能力和抗积极干扰能力。
本文介绍了脉冲多普勒雷达测速的原理，信号处理。
并用matlab 简单的仿真了雷达系统对信号的处理.关键词：脉冲多普勒雷达恒虚警脉冲压缩线性调频AbstactPulse Doppler (PD) radar is famous for it`s outsdanding clutter suppression.Modern aircraft`s function and GPS has been strengthen.now.it makes the aircraft can fly lower andlower.So.nowadays,Defensing.Low altitude invasion has been an important problem.so we require airborne radar. Early warning radar and airborne fire control radar have the ability to look down.That is to say.The radar is be required the ability to find Weak target signal in the strong Groung clutter.So .The modern airborne early warning radar and airborne fire control radar use the PDsystem.Pulse Doppler (PD) radar concludes two adervantages of Continuous wave radar and impulse radar.It has a higher velocity resolution.thus it can effectively .soveing the problem of strong ground clutter.what`s more.Pulse Dppler (PD) radar can Sensitivetext the Distance and speed on the same time.Itcan use Doppler processing technology to realise Synthetic aperture images withhigh resolution.This article sinply introduced principle of pulse Doppler radar andsignal脉冲多普勒雷达测速仿真ing matlab to simulation The signal processing ofradar system.Linear frequency modulation.Keywords :Pulse Doppler (PD) radar.Constant false alarm rate .pulsecompression.目录一．脉冲多普雷达简介. (1)1, 多普勒效应· ····································· (1)二、多普勒测速原理. (2)三、多普勒雷达简介. (4)四、多普勒雷达工作原理. (6)五、PD雷达信号处理仿真. (8)5.1、正交双通道处理· ······································95.2、脉冲压缩· ··································· (10)5.3、线性调频信号的脉冲压缩. (12)5.4、巴克码信号的脉冲压缩. (14)5.5、恒虚警处理· ··········································14 5.5.1 、单元平均恒虚警处理(CA-CFAR)···················· 16 5.5.2 、平均选大恒虚警处理(GO-CFAR) (16)5.6、动目标检测(MTD)模型 (19)六、总结与展望· ··············································· 20 参考文献 (21)二、脉冲多普雷达简介1, 多普勒效应多普勒效应是指当发射源和接收者之间有相对径向运动时，接收到的信号将发 生变化。
基于频域波形分析的调频步进雷达测距测速新方法刘振;魏玺章;黎湘【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2011(33)8【摘要】调频步进雷达存在时延-多普勒耦合,对目标测距测速造成严重的影响.在分析其多普勒性能的基础上,通过采样点位置得到目标的粗距离.然后,根据距离-速度耦合关系得到目标的粗速度,经过二次项补偿后再通过频域波形分析获得目标各散射点的真实距离.最后,通过解耦合得到目标精确速度.详细分析了这一解距离速度耦合的新方法,提出了基于频域波形分析法测距测速的具体步骤.仿真结果表明,这种方法在采样率较高和速度不模糊时具有较好的效果.%The inherent delay-Doppler coupling in stepped-chirp radar has a severe impact on range and velocity measurement. Based on the analysis of its Doppler performance, the rough range is firstly achieved according to the sampling time and thus the rough velocity is gotten through the range-velocity coupling, which will be used in compensation for the quadratic item of echo phase. Then the waveform of frequency domain is analyzed to get the precise range of each scatter center, and finally the precise velocity is obtained. The new method of resolving the range-velocity coupling is analyzed in detail and the steps of range and velocity measurement based on frequency-domain waveform analysis are given. Simulation results prove that this method has a better performance at a high sampling rate and non-ambiguous velocity.【总页数】4页(P1756-1759)【作者】刘振;魏玺章;黎湘【作者单位】国防科学技术大学电子科学与工程学院空间电子信息技术研究所,湖南长沙410073;国防科学技术大学电子科学与工程学院空间电子信息技术研究所,湖南长沙410073;国防科学技术大学电子科学与工程学院空间电子信息技术研究所,湖南长沙410073【正文语种】中文【中图分类】TN958.6【相关文献】1.基于对数调频生物仿生波信号的军事雷达测距优化方法分析 [J], 陈雪松;栾明君2.一种基于子带加窗的调频步进频雷达波形参数设计方法 [J], 熊建国;黄贻培;杨代强3.调频步进频雷达的测速方法性能分析 [J], 夏桂芬;朱淮城;黄培康4.基于时频域特征的局部放电单脉冲波形分析 [J], 党晓婧; 黄荣辉; 刘顺桂; 黄政; 李德斌5.基于频域分析的接地网接地点雷电压波形数值计算方法 [J], 冉为; 籍雁南; 苏洪玉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
