步进频率雷达测距系统设计与实现开题报告
2021-03-11 00:20:44
1. 研究目的与意义(文献综述)
雷达(radar)是“radiodetection and ranging(无线电探测和测距)”的缩写。通常,雷达系统使用调制波形和定向天线向空间中的特定空域发射电磁能量来搜索目标。在搜索范围内的物体(目标)将会反射能量的部分(雷达反射或者回波)。这些回波然后被雷达接收机处理来提取,例如距离,速度,角度位置,和其他的目标识别特征等目标信息。雷达技术能够解决近程目标的测量问题,并已从军用系统扩展到民用系统。相对于其他传感技术雷达传感技术具有非接触、抗雨雪粉尘等优点,渐渐成为近程目标位移测量距离的一种重要传感手段。
雷达单元包括发射天线和接收天线。根据雷达发射信号的不同,可以将雷达大致分为两大类:单频雷达、宽带雷达。单频雷达的发射信号为单频微波连续波信号(continuous wave,cw),也可以称其为多普勒雷达(doppler radar),适用于目标速度、高精度位移的测量;宽带雷达的发射信号具备一定带宽,根据雷达发射信号的差别可以将宽带雷达划分为脉冲超宽带(impulse radio ultra—wideband,ir—uwb)、线性调频连续波(1inear frequency modulation continuous wave,lfmcw)、步进频率连续波(stepped frequency continuous wave,sfcw)等几种。
cw雷达的系统较简单,它只需要一个单频微波源,通过将目标的反射信号与发射信号进行干涉解调,解调出干涉信号的频移与相移信息,即可完成目标的速度与位移测量,得到精度较高的测量结果。ir—uwb雷达发射出脉冲宽度较窄的微波脉冲信号,通过测量目标反射信号与发射信号间的时间差完成目标距离的测量,当目标发生移动时则可完成目标的位移测量;当测量多个距离不同的目标时,目标对应回波脉冲的时间将有所不同,在满足雷达脉冲分辨能力的情况下完成多目标分辨。lfmcw雷达呈周期性地发出频率随时间线性连续变化的微波信号,将目标反射的回波信号与发射信号进行混频处理,得到反应目标距离的差拍信号,根据拍频的大小完成目标距离的测量;当测量多个距离不同的目标时,目标对应的拍频将有所不同,进而完成多目标的分辨。sfcw雷达与fmcw相类似,不同的是sfcw雷达不是发射出频率随时间线性连续变化的微波信号、而是发射频率随时间步进增加的微波信号,雷达接收到目标反射的回波信号后,与发射信号在雷达解调器件中发生干涉、输出干涉相位(与cw雷达类似),通过对一个周期内所有步进频率微波的干涉相位进行运算处理,完成目标距离的测量,并根据干涉相位信息完成目标位移测量。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容
利用matlab软件和labview软件设计一sfcw系统。系统由信号源、发射/接收天线、低通滤波器等组成,实现雷达系统精确测距。
2.2初步方案设计构想
3. 研究计划与安排
第1周—第4周搜集资料,撰写开题报告;
第5周—第6周论文开题;
第7周—第12周撰写论文初稿;
4. 参考文献(12篇以上)
[1] 赵达森.fmcw雷达近程测距系统设计及实验研究[d]. 太原理工大学,2016.
[2] 侯盼卫,杨录, 岳文豹. 基于labview的fmcw雷达测距系统设计[j].传感器世界, 2013.
[3] 刘欢.频率步进雷达信号处理与系统仿真实现[d]. 国防科学技术大学,2008.