距离跟踪仿真.docx

目录摘要3ABSTRACT4第一章背景和现状1第二章距离的跟踪测量12.1 分裂门闭环跟踪器实现12.2 Ⅱ型线性系统距离跟踪回路的典型结构32.2.1 Ⅱ型线性连续系统距离跟踪回路的典型结构32.2.2 Ⅱ型线性离散系统距离跟踪回路的典型结构42.3 跟踪滤波器42.4新的三阶距离跟踪环参数设计算法5第三章结论7参考文献9摘要利用跟踪器对目标距离进行跟踪测量，仿真结果表明本文提出的距离跟踪测量方法跟踪精度高，对目标的适应能力强。分别从线性连续系统和线性离散系统的角度出发对距离跟踪回路进行分析。对三阶科距离跟踪滤波器进行了研究。最后，提出了一种基于跟踪器的三阶距离跟踪环参数设计方法。该方法首先按照最小距离误差准则确定环路带宽，然后利用环路带宽拟合环路传递函数满足临界阻尼条件的三阶极点值，并进而解得，从而完成整个距离跟踪环的参数设计。通过Maflab仿真验证了三阶跟踪滤波器的跟踪性能，为工程设计提供了理论依据。关键字：距离跟踪回路，等效噪声带宽，脉冲积累ABSTRACTKeyWord：第一章背景和现状测距时对目标距离的连续测量叫距离跟踪，雷达的距离跟踪测量系统用的是窄带系统。在窄带距离跟踪系统中，目标被视作一个等效散射中(目标各强散射点的幅度和空间相位综合成等效中心)，其距离跟踪系统只是对此中心实现跟踪，得到的距离信息是等效中心相对于雷达之间的距离。距离跟踪滤波器为测量雷达提供实时连续的测距数据。距离跟踪滤波器的选取对系统跟踪性能、测量数据精度有着直接影响。近年来，自适应跟踪滤波器在雷达测量中的应用算法被广泛研究，提出了自适应Kalman滤波器在雷达跟踪测量中的应用仿真，给出了工程上使用二阶跟踪滤波器的使用方法。自适应Kalman滤波器是一种具备对输出误差不断进行调整，最终寻找到最适应雷达跟踪的滤波方程的跟踪滤波器，但其具体实现需要对跟踪目标进行精确建模，需占用大量的系统资源，不利于目标的实时跟踪。跟踪器和卡尔曼滤波器实现的距离跟踪环能适应目标的更高阶动态，但其计算量大并且环路带宽不易确定。第二章距离的跟踪测量2.1 分裂门闭环跟踪器实现距离的跟踪测量利用分裂门闭环跟踪器实现。距离波门发生器接收微波雷达的距离引导数据，以便开始工作时即能使前后距离波门跨接在回波脉冲上。距离跟踪测量的原理框图如图2-1。中频接收信号经50MHz的量化处理后进行正交数字下变频，下变频的结果在前后波门位置上进行波门内累加以及脉冲积累，脉冲积累的结果进行前后波门的功率计算，然后经过功率误差鉴别和环路滤波对距离误差信号进行提取并反馈给距离波门发生器，由其调整前后波门的位置，使回波脉冲的能量平均分布在前后波门内。最后由距离波门发生器获取距离的跟踪测量数据。图2-1 距离跟踪测量的原理框图脉冲积累后，I路和Q路的结果如下：（2.1.1）（2.1.2）式中，A为信号幅度，为数字多普勒频率估计残差，为相位误差，N为脉冲积累数，，为初始相差,为噪声。由于告警雷达接收微波雷达的速度引导数据，所以很小，，忽略噪声的影响，则信号功率可以表示为。功率误差鉴别算法如下：（2.1.3）式中对功率误差进行了归一化处理，有效的降低了对信号的幅度敏感性，系数15用于将功率误差转化为距离波门发生器调整的采样点数。的符号代表超前滞后调节的方向，的大小代表超前滞后调节的采样点数。环路滤波器对进行滤波，滤除因随机噪声引起的抖动，并生成控制距离波门发生器调节的控制指令。滤波功能采用加减计数逻辑实现，在系统复位时，累计器置初值M/2。在累加器中累加。在累加器达到边界值M或0后，控制逻辑将累加器复位为M/2，同时超前或者滞后调节目标中心采样点Dot，随机噪声引起的功率误差输出长时间保持同一极性的概率极小，在累加器中会被相互抵消，从而达到了去噪滤波的目的。累加器的模值M对距离的跟踪测量有显著影响。加大模值M有利于提高距离跟踪测量的抗噪能力，但是会导致较窄的捕获带宽；减小模值M可以扩展捕获带宽，但是降低了距离跟踪测量的抗噪能力。距离波门发生器利用目标中心采样点产生前后波门：(2.1.4)(2.1.5)由于回波脉冲持续30个采样点，设计前后波门各16点，以便回波能量均匀分布在前后波门内，同时消除波门外的噪声对脉冲积累造成影响。最后，距离测量数据由目标中心采样点获取如下：(2.1.6)式中，C为光速，为中频回波的采样率。2.2Ⅱ型线性系统距离跟踪回路的典型结构2.2.1 Ⅱ型线性连续系统距离跟踪回路的典型结构Ⅱ型线性连续系统距离跟踪回路的典型结构如图2-2所示。图中分别是距离支路和速度支路的滤波系数，是速度量化频率，1/S是积分器的传递函数。设为雷达重复周期，为雷达重复频率，则，该回路的闭环传递函数可表示为(2.2.1)式中，,和均为角频率。波门回波++图2-1 Ⅱ型线性连续系统距离跟踪