數(shù)字單脈沖跟蹤的FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著導(dǎo)彈、火箭、人造衛(wèi)星和宇航技術(shù)的發(fā)展，對(duì)跟蹤雷達(dá)的跟蹤速度、跟蹤精度、跟蹤距離和抗干擾能力都提出了越來越高的要求。采用順序比較波瓣法的圓錐掃描天線體制已經(jīng)不能滿足跟蹤高速飛行器的要求。而單脈沖跟蹤采用同時(shí)比較波瓣法，即由單脈沖天線同時(shí)產(chǎn)生幾個(gè)波束，用幾個(gè)獨(dú)立的接收支路，同時(shí)接受這幾個(gè)波束從目標(biāo)反射的單個(gè)回波信號(hào)，然后將這些回波信號(hào)加以比較來獲取目標(biāo)的角誤差信號(hào)。由于采用同時(shí)比較波瓣法，獲取誤差信號(hào)迅速，跟蹤速度快；誤差信號(hào)只與接收到

2、的幾個(gè)波束的回波脈沖幅度的相對(duì)值有關(guān)，不存在目標(biāo)起伏干擾，因此，角跟蹤精度高，抗干擾能力也強(qiáng)。而且，這時(shí)獲取目標(biāo)距離信息的和波束在天線軸向輻射最強(qiáng)，雷達(dá)的作用距離也遠(yuǎn)。所以，目前單脈沖跟蹤已經(jīng)逐步取代圓錐掃描跟蹤而獲得了廣泛的應(yīng)用。
　　 單脈沖是在掃描和波束轉(zhuǎn)換技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，用于精密跟蹤的一種雷達(dá)技術(shù)，單脈沖跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度可達(dá)0.1密位，目前還沒有一種跟蹤技術(shù)的跟蹤精度超過單脈沖。但傳統(tǒng)的單脈沖技術(shù)有很多缺點(diǎn)，如：

3、不能對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，有復(fù)雜昂貴的機(jī)電伺服系統(tǒng)，硬件研制生產(chǎn)難度大，體積重量功耗大，維護(hù)復(fù)雜等。針對(duì)這些問題，本文提出了一種基于天線陣和數(shù)據(jù)處理的單脈沖多目標(biāo)跟蹤方法與系統(tǒng)，即數(shù)字單脈沖跟蹤系統(tǒng)。它是在基帶用數(shù)據(jù)處理的辦法形成“數(shù)字單脈沖和—差波束”(以下簡稱數(shù)字單脈沖波束)，產(chǎn)生角誤差信息。根據(jù)角誤差信息改變數(shù)字單脈沖波束的權(quán)系數(shù)來移動(dòng)波束，跟蹤目標(biāo)。
　　 本文首先介紹了陣列天線的基本理論及常用天線陣的數(shù)學(xué)模型；其次，闡述了

4、數(shù)字波束形成的基本原理；然后，分析了單脈沖跟蹤的原理，并討論了常用的振幅和差式單脈沖，設(shè)計(jì)出了數(shù)字單脈沖跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；最后，以均勻圓陣為接收天線陣，分析了系統(tǒng)中數(shù)字波束合成算法原理和單脈沖跟蹤算法原理。由于這些算法中包含復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，不適合FPGA實(shí)現(xiàn)，所以作者在分析了CORDIC算法原理的基礎(chǔ)上，提出了一種基于CORDIC的數(shù)字單脈沖跟蹤的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并使用VHDL語言編寫了設(shè)計(jì)中使用的算法程序，給出了電路實(shí)現(xiàn)原理圖，用Mo