一种数字跟踪测距模块的设计与实现

2012-07-05 17:26:12来源: 61ic

  0 引 言

  雷达最主要的功能之一就是对目标距离的跟踪和测量。在此首先阐述了雷达测距跟踪的基本原理,介绍一种脉冲雷达数字跟踪测距模块的设计及实现的新方法,并且叙述了该模块研制的理论基础。该模块利用回波信号相对于发射脉冲的延迟时间量进行目标距离的测量,针对跟踪脉冲的特点,对目标回波延迟时间计数值和跟踪脉冲计数值进行比较,利用数字信号处理的方法把比较的结果反馈到跟踪控制器,实现了脉冲雷达的距离跟踪,具有测距精度高、测距稳定、抗干扰能力强及电路简便等优点。该模块能够对目标进行手动跟踪测距和自动跟踪测距。

  1 该模块的理论设计

  一般雷达数字跟踪是通过时间鉴别器鉴别出回波信号与跟踪脉冲之间的迟延时间差,然后利用时钟脉冲对这个时间差进行计数,作为距离误差反馈至跟踪处理单元,其本质上是把模拟系统输出量进行数字变换,即在模拟量的基础上变换的,实质上还是模拟量(如图1所示)。变换之间又有不可避免的系统误差存在,例如要对跟踪脉冲计时计数,而计时计数的起始时间必须要和雷达发射脉冲同步,要做到完全同步是很难的,这之间的误差在所难免。又如某型雷达时间鉴别器中回波信号与跟踪脉冲之间的时间差要转化为带有极性的电压(存在误差),然后又要将此电压转化为距离计数器的计数脉冲(也存在误差),使距离计数器做加或减计数,实现对目标的距离跟踪。

雷达数字跟踪

  该模块只需知道目标回波的二进制距离数值,然后与跟踪脉冲的二进制数值进行比较,形成距离误差作为反馈至距离产生器进行跟踪处理即可,不需要对跟踪脉冲进行专门的时间测量,也不必对回波信号和跟踪脉冲间的时间差进行比较,简化了电路构成、减少了系统误差。在雷达全程探测完毕时,由计数停止脉冲将控制距离计数器和锁存器清零。计数停止脉冲可以由下一个发射脉冲的前沿产生,也可由火控计算机提供。图2是利用以上理论而设计的该跟踪测距模块的数据流程图,该模块利用数字技术可以实现距离数据的自动跟踪。把目标的时延变成数字量,最基本的办法就是利用计数器,并加以适当的控制。当雷达发射脉冲信号时,就触发T触发器,这样同时启动了计数器工作,一旦确定接收到了目标回波,就再一次触发T触发器使其停止计数器计数,这样就在回波到达的时刻读出计数器输出的数据,即得到目标距离数据,通过与手动测距计数器输出的数值进行比较,就得到距离误差值,送至控制器进行跟踪处理。手动与自动跟踪测距的转换是通过一个与门进行切换的。很明显,该模块的控制器和跟踪脉冲产生器已经不是图1所示意义上的控制器和跟踪脉冲产生器。这时的控制器和跟踪脉冲产生器已经融合在一起(在此仍用传统的三部分来区分整个跟踪测距模块,但意义有所不同)。该模块的优点就是结构简单、易于理解且通用性比较强。不仅可以用在雷达整个跟踪系统当中,也可以用在通用雷达训练器的目标回波产生器和跟踪测距训练器上。

跟踪测距模块的数据流程图

  2 手/自动距离跟踪测距模块的设计

  该数字式距离跟踪模块由时间鉴别器、距离产生器和跟踪脉冲产生器组成。

  2.1 时间鉴别器的设计

  在该模块中时间鉴别器(距离比较器)由上、下锁存器及带有符号位的减法电路组成。上锁存器输出目标回波的实际距离脉冲计数值;下锁存器输出跟踪脉冲的距离计数值;两距离计数值同时送至带有符号位的减法电路,输出带有极性的距离误差值作为反馈量至距离产生器(即控制器)进行跟踪处理。

[1] [2]

关键字:跟踪测距  脉冲产生器  74HC381

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0705/article_5365.html
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