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高速运动目标的初速是影响目标飞行距离的重要因素,也是运动目标飞行的重要参数。多普勒测速雷达(Doppler Speed Radar,简称DSR)是一种利用多普勒效应来实现运动目标速度测量的精密仪器。根据多普勒测速原理,当发射源和接收目标之间有相对运动时,接收的回波信号频率将发生频移,通过测量回波信号与发射信号的多普勒频移从而解算出运动目标的速度。因此,多普勒信号的处理是多普勒体制测速雷达研制过程中的关键技术,测速雷达多普勒信号处理系统的设计显得尤其重要。多普勒测速技术与传统的区截装置测量方法相比,具有结构紧凑、精度高、非接触性、抗干扰性强等优点,具有灵活的优势和广阔的应用前景。
本文以测速雷达测量弹丸目标(500m/s~1500m/s)的多普勒信号作为研究对象,研究多普勒信号处理与误差校正方法,分析弹丸目标多普勒信号的特征和常用的频率测量方法,采用FFT谱分析法处理多普勒信号并进行误差分析,通过几种离散频谱校正算法的比较,选择三角形频谱校正算法进一步提高连续波雷达测速精度,给出了利用谱峰左右若干根谱线进行多普勒频率校正的公式,分析了三角形法对离散频谱的校正效果随信噪比变化的情况,并进行仿真分析;提出基于SOPC技术的多普勒信号处理系统构建方法,采用Altera公司的CycloneⅡ EP2C35F672C8作为主控制器实现片内功能模块的控制,设计了前置放大电路、可变增益控制电路、带通滤波电路与A/D数据采集电路,使用Verilog HDL硬件描述语言及其IP核在FPGA内部实现了ADC控制器、数据缓存(FIFO)、可变增益控制、FFT频谱分析等功能模块,构建了基于NiosⅡ软核处理器的多普勒信号处理系统。
为了验证系统设计的合理性和正确性,基于LabVIEW虚拟仪器平台进行硬件电路实验,并基于NiosⅡ IDE进行软件调试,取得了良好的效果,达到了预期的研究目的,为进一步深入研究打下良好的基础。