第六章 目标距离的测量.ppt

1、目标距离的测量,主要内容,脉冲测距法 调频测距法 距离跟踪的原理 数字式距离跟踪,目标距离测量的原理,R,目标距离的测量就是精确地测定回波相对于发射信号的延迟时间,测量延时的方法： 脉冲法 频率法 相位法,测距误差,系统误差：系统各部分对信号的固定延时所造成的误差。从理论上讲可以补偿。 随机误差：某种偶然因素引起的测距误差。一般不能补偿,测距误差随机误差,电磁波传播速度变化 大气折射 原因：介质分布不均匀 现象：电波传播路径发生弯曲。 影响： 测读方法 人工测读 自动测读,外界误差,脉冲法测距基本原理,雷达发射信号脉冲信号 回波信号脉冲信号 测量时差 测发射脉冲信号和回波脉冲之间的时差,脉冲法

2、测距回波到达时间,脉冲法测距回波到达时间,以回波前沿作为到达时间 回波信号与某个固定电平比较，回波信号穿越固定电平的时刻。 以回波中心作为到达时间,脉冲测距法 回波延时的测量,早期雷达： 在显示画面上根据距离刻度和回波位置直接测读。 测读误差： 刻度精度 光点直径 人的测读习惯,脉冲测距法 回波延时的测量,现代雷达： 采用电子设备自动测度延时。,脉冲测距法 回波延时的测量,测量误差： 计数脉冲频率不稳 启动脉冲与计数 脉冲不重合 距离量化误差,脉冲测距法 测距精度极限,用最大似然法估计信号时延。 混杂噪声为高斯白噪声，其估值方差为,信号能量,噪声功率谱密度,信号均方根带宽,rR,r,R,径向分

3、辨率 的概念演示,发射脉冲,目标散射,回波形状,脉冲测距法 距离分辨力,距离分辨力是指同一方向上大小相等的点目标之间最小可区分距离。 人工测读：脉冲宽度、光点直径 电子测读：脉冲宽度或波门宽度 对于复杂信号，雷达信号的有效带宽,光点扫略速度 （ ）,脉冲测距法单值测距范围,最小单值测距范围 最大单值测距范围,发射波：,T,回波1：,回波2：,回波3：,当目标之间的距离大于CT/2的时候,脉冲测距法距离模糊,距离模糊 条件： 确定m就是去模糊 去除距离模糊 多重频去模糊 舍脉冲去模糊,脉冲测距法多重频去模糊,双重频去模糊,频率,和,，满足,满足无模糊测距的条件；通常,测得时延,；,测得时延,或,

4、或者,频率,脉冲测距法舍脉冲去模糊,频率,2,3,1,2,3,4,5,6,1,保证全部距离上无模糊,调频法测距,分类 连续波调频测距 单脉冲调频测距,连续波调频法测距基本原理,发射频率： 接收频率： 利用差频得到距离,连续波调频法测距基本原理,发射频率： 接收频率： 利用差频得到距离,连续波调频法测距,三角波调制,连续波调频法测距,三角波调制,正斜率段：,负斜率段：,平均频差：,连续波调频法测距,测距误差,距离：,当频率测读量化误差,距离跟踪,定义,对目标距离作连续的测量称为距离跟踪。,实现方法： 人工距离跟踪 半自动跟踪 自动跟踪,人工距离跟踪,工作方式 操作员按照显示器上的画面，将电刻度对

5、准目标回波，读取移动电刻度的准确时延，获得目标距离。 移动电刻度的产生： 锯齿电压波 相位法,锯齿电压波法,方框图 波形图,相位调制法,方框图 波形图,自动距离跟踪,工作方式 电移动距标自动地跟踪目标回波。 跟踪系统的工作状态,搜索,跟踪,截获,失捕,自动距离跟踪简化框图,时间鉴别器,控制器,回波脉冲,跟踪脉冲产生器,显示,自动距离跟踪系统,时间鉴别器 ：比较回波信号与跟踪脉冲之间迟延时间差，并将转换成与它成比例的误差电压 控制器 ：把误差信号进行加工变换，将其输出去控制跟踪波门的向减小误差的方向移动 跟踪脉冲产生器：根据控制器输出的控制信号，产生所需的迟延时间的跟踪脉冲,时间鉴别器,比较回波

6、信号与跟踪脉冲之间迟延时间，并将迟延时间差转换成与之成比例的误差电压,作用：,框图,各点波形,后波门,前波门,回波,时间鉴别器特性曲线形成,时间鉴别器特性曲线,脉冲宽度小于跟踪波门,控制器,把误差信号进行加工变换，将其输出去控制跟踪波门的向减小误差的方向移动,作用：,控制器,线性关系 一阶有差系统 不可能无误差对准目标,控制器,一次积分 对于固定目标或移动极慢目标， 没有误差 对于匀速移动目标 有误差 一阶无差系统,跟踪脉冲产生器,用途：根据控制器输出的控制信号， 产生所需延迟时间t跟踪脉冲。 跟踪脉冲：就是人工测距时的点移动距标。,数字式自动测距器,优点 跟踪精度高 响应速度快 工作可靠 便于系统集成 处理方便,设计数脉冲产生器的输出脉冲频率为f，重复周期为T ( T = 1 / f )，根据距离计数器所计数据n ，就可计算出回波相对于发射脉冲的延迟时间： 所以目标距离为,若需要读出多个目标的距离， 则控制触发器置“0”的脉冲 应在相应的雷达的最大作 用距离Rmax以后产生，各 个目标距离数据的读出依靠 回波不同的延迟时间去控制 读数控制门，读出的距离数据 分别送到相应的距离寄存器中。,数字式自动测距器,相同之处：由时间鉴别器、控制器和跟踪脉冲产生器构成