交会对接雷达信号模拟器的研究与设计
发布时间:2017-04-28 04:02
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【摘要】:由于交会微波雷达技术的成熟性,在未来的空间交会测量技术发展中,微波交会雷达还是可靠的测量敏感器之一,因此交会雷达性能的优劣将直接关系对接的成功与否。交会微波雷达信号模拟器是为了构建闭环交会对接仿真场景于实验室环境中,实现对微波雷达整体性能测试和动态验证而设计的专用地面检测设备之一。本设计首先分析了交会对接雷达系统在空间工作时的测量原理,仔细研究了双向测距、测速和干涉测角的原理。根据交会雷达实际需求提出的动态信号模拟方案,针对模拟方案做了计算机仿真,选择模拟误差较小的方案,设计的交会微波雷达信号模拟器能够实时的模拟一路测距和五路测角连续波动态信号。为了保证信号模拟器工作时信号动态实时模拟的准确度,设计了对应的自环通道,自环验证上述模拟参数的是否准确。自环通道包括测角自环接收通道和测距自环接收通道,分别用于检测角度模拟的准确度和标定测距零值及检测测距精度。本文中结合提出的动态信号模拟方案,详细介绍了雷达信号模拟器核心部分FPGA逻辑设计模块的实现,并针对部分模块进行了仿真,最后给出了完整的信号板硬件设计方案。整机调试完成后,对微波雷达信号模拟器在各种场景下的自闭环测试结果分析,验证了雷达信号模拟器模拟输出的动态信号的准确性。
【关键词】:交会微波雷达 信号模拟器 测量原理 FPGA
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN957.51
【目录】:
- 摘要3-4
- Abstract4-7
- 1 绪论7-10
- 1.1 研究背景与意义7-8
- 1.2 论文的主要研究内容8-9
- 1.3 论文的结构安排9-10
- 2 交会雷达信号模拟器系统10-24
- 2.1 系统简介10-12
- 2.1.1 交会雷达测量系统介绍10-12
- 2.1.2 交会雷达信号模拟器介绍12
- 2.2 测量原理12-20
- 2.2.1 距离测量原理12-15
- 2.2.2 速度测量原理15-17
- 2.2.3 角度测量原理17-20
- 2.3 交会对接信道特性20-23
- 2.3.1 多径传播效应21-22
- 2.3.2 自由空间传播损耗22
- 2.3.3 多普勒频移22-23
- 2.3.4 接收噪声23
- 2.4 本章小结23-24
- 3 信号动态模拟方案设计及分析24-36
- 3.1 信号模拟需求分析24
- 3.2 信号动态模拟方案设计24-28
- 3.3 信号模拟参数误差分析28-30
- 3.3.1 距离模拟28-29
- 3.3.2 速度模拟29-30
- 3.3.3 角度模拟30
- 3.4 动态信号模拟方案仿真验证30-35
- 3.4.1 信号动态模拟仿真原理30-31
- 3.4.2 载波与码元动态关联仿真31-34
- 3.4.3 载波与码元动态非关联仿真34-35
- 3.5 本章小结35-36
- 4 信号模拟器系统逻辑设计与实现36-47
- 4.1 系统实现框图36-37
- 4.2 动态信号模拟通道模块37-40
- 4.2.1 基本实现框图37
- 4.2.2 共用通道模块37-38
- 4.2.3 单独通道模块38-40
- 4.3 信号接收与监控模块40-41
- 4.4 测量信息预处理模块41-42
- 4.5 系统时钟控制模块42-43
- 4.6 其它接口模块43-47
- 4.6.1 PCI总线接口模块43-44
- 4.6.2 芯片初始化接口44-45
- 4.6.3 MAX1231接口模块45
- 4.6.4 UART模块设计45-46
- 4.6.5 模拟指向机构接口46-47
- 5 系统硬件平台与实验结果分析47-58
- 5.1 信号模拟器硬件平台47-52
- 5.1.1 FPGA设计47-48
- 5.1.2 系统时钟设计48-49
- 5.1.3 发送通道设计49-50
- 5.1.4 接收通道设计50-51
- 5.1.5 电源设计51-52
- 5.1.6 PCB设计52
- 5.2 信号模拟器实验结果及分析52-58
- 5.2.1 静态场景自闭环测试54-56
- 5.2.2 动态场景自闭环测试56-57
- 5.2.3 测试结果分析57-58
- 结论58-59
- 致谢59-60
- 参考文献60-61
【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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,本文编号:332051
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