雷達(dá)原理與系統(tǒng)-2012第6章距離測量

距離測量原理rct

2R2R

ctr常用方法脈沖法、頻率法、相位法第一節(jié)脈沖法測距0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100§6.1.1

基本原理工作原理測量目標(biāo)回波滯后于主波的時間

tr

2R

c早期 均用使用顯示器直接測讀目標(biāo)距離lpl現(xiàn)代 采用電子設(shè)備自動測讀回波到達(dá)的延遲時間回波時間定義方法：回波脈沖前沿作為到達(dá)時刻回波脈沖中心作為到達(dá)時刻回波脈沖中心估計框圖和支路差支路§6.1.2

影響測距精度的因素隨機(jī)誤差：偶然因素造成2R

ctrrrc

t2

2rdR

R

dc

R

dt

tr

dc

c

dt2rrtcR

c

t2rcRcc

t2測距誤差的推導(dǎo)電波 速度平均值的誤差測量目標(biāo)回波時延的誤差系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)各部分固定延遲所帶來的誤差設(shè)備誤差外界誤差誤差來源：5電波 速度變化產(chǎn)生的影響大氣折射引起的誤差：大氣折射率和高度距離顯示器的誤差：刻度誤差、亮點直徑誤差、慣性誤差等測讀方法誤差：αd、αx

（模擬），量化誤差（數(shù)字）隨機(jī)誤差c2

v

n

2cc2

B

d

vn§6.1.3

距離分辨力和測距范圍光點直徑d兩個點目標(biāo)回波的矩形脈沖間的間隔顯示器掃描速度距離分辨力：r

c

d

人工測距距離分辨力：

r

c電子測距簡單脈沖脈沖壓縮距離分辨力：

r

c

1脈沖寬度信號的有效帶寬τ距離分辨力：同一方向上兩個大小相等點目標(biāo)之間最小可區(qū)分距離可測量的最近目標(biāo)的距離最大單值測距范圍發(fā)射機(jī)收發(fā)開關(guān)同步器信號處理顯示伺服控制測距范圍最小可測距離最小可測距離收發(fā)1Rmin

2

c(

t0

)收發(fā)開關(guān)的切換時間trtr

min

RminTr最大單值測距范圍重復(fù)頻率不能滿足單值測距要求的特殊場合出現(xiàn)測距模糊rT脈沖1脈沖2脈沖3脈沖4回41

13

3T

2

Rr

c

max(mT

t

)2

r

r回波脈沖重復(fù)周期數(shù)回波時延脈沖重復(fù)周期時，不能直接準(zhǔn)確時延tr

tr回波

回波

回波 回波回波 回波2maxR

1

c(T

)

Tr2

22r

max

rR

1

cT§6.1.4

判距離模糊的方法t1t2發(fā)射信號1——fr1發(fā)射信號2——fr2tRrf

fr1

fr

2N N

aa

12R

1r1r

2fft

t

n1

t

n2Rr1

r

2t

t1

fr1

t2

fr

2f

fRr1

r

2t1

t1

fr1

t2

fr

2f

fRR

1

ct2多種重復(fù)頻率判模糊雙重頻判距離模糊保證不模糊測距n1

或n1

n2或習(xí)題第二節(jié)調(diào)頻法測距調(diào)頻法測距可用于連續(xù)波 ，也可用于脈沖

。連續(xù)發(fā)射的信號具有頻率調(diào)制的標(biāo)志后即可用以測定目標(biāo)的距離。調(diào)頻連續(xù)波

組成框圖§6.2.1

調(diào)頻連續(xù)波測距產(chǎn)生高頻等幅波，頻率按線性或正弦規(guī)律變化將回波信號與發(fā)射信號混頻，輸出差頻電壓常用于單一目標(biāo)測距，如高度表等t

0Tf

f

B

tr

0R

0T

Tf

f

B

t

t

f

B

t

2R

c

B

2Rfb

ft

fr

T

cf

T

cR

b

2B調(diào)頻法測距原理發(fā)射信號頻率ft

在一定時間T

內(nèi)線性增加，則回波信號fr

頻率和發(fā)射信號頻率變化相同，只在時間上延遲了tR

（回波時延）。f0TtRtRf（t）tfb（t）tB：調(diào)頻帶寬T：調(diào)頻周期差拍頻率BR

Tmc

fb

Tmc

fb8f

8

fm

ff

f

df

tt

0

dt

f

f0

Tmt4f

f

fr

0

Tm

t

2R

4

c

f

f

f

8Rfb

t

r

T

cm三角形波調(diào)制目標(biāo)位置固定時注意與鋸齒波調(diào)頻測距公式比較目標(biāo)運動時dmTfr

f0

f

4f

t

2R

c

dmT

cb

t

rf

f

f

8Rf

fdmT

cb

r

tf

f

f

8Rf

fR

c

fb

fb8f

2

fmv

fb

fb

4mdffft

f0

dt

t

f0

T

4

t頻率法測距的誤差問題差拍信號可以通過FFT變換獲得其頻譜信息，而幅度最大值對應(yīng)的頻率就是差拍信號頻率頻率計的精度頻域測頻帶來的測距誤差混疊效應(yīng)、量化誤差、泄漏效應(yīng)與柵欄效應(yīng)混疊效應(yīng)和量化誤差是模擬信號數(shù)字化過程中引起的泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng)是離散 變換所固有的柵欄效應(yīng)使得直接采用FFT所獲得的距 具有固定的采樣間隔ΔR

，從而產(chǎn)生ΔR/2的測距誤差，這使得測距在近距離下測量的相對誤差較大。增加FFT的譜線數(shù)量提高頻譜分辨率可以削弱泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng)。增加了采樣長度，將增加時間開銷§6.2.2

相位法測距工作原理St

t

Acos2f0t

0

0Sr

t

Acos

20

Acos2

2

f0

4

f0

R

c相位差大于360°

測相模糊目標(biāo)反射過程中會引入附加相移距離模糊測距誤差解距離模糊的主要方法相位編碼解距離模糊雙頻率相位法測距多頻連續(xù)波(MFCW)測距第三節(jié)

距離

原理距離距離方法原理距離

應(yīng)用：距離

對目標(biāo)距離作連續(xù)的測量搜索

截獲發(fā)現(xiàn)目標(biāo)

首次測定參數(shù)

連續(xù)測量產(chǎn)生一個時間位置可調(diào)的時標(biāo)（移動刻度或波門），調(diào)整其位置，使之在時間上與回波信號重合，然后精確讀出時標(biāo)位置作為目標(biāo)的距離數(shù)據(jù)送出。丟失目標(biāo)人工、半自動、自動火控、警戒§6.3.1

人工距離原理采用移動的電刻度作為時間基準(zhǔn)，操作員按顯示器上的畫面，將電刻度對準(zhǔn)目標(biāo)回波，從控制器度盤或計數(shù)器上讀出移動電刻度的準(zhǔn)確時延即可代表目標(biāo)距離。關(guān)鍵

產(chǎn)生移動的電刻度，且其時延可精確讀出。§6.3.2自動距離電刻度自動自動距離目標(biāo)回波，并連續(xù)給出目標(biāo)距離數(shù)據(jù)簡化框圖當(dāng)脈沖和回波脈沖在時間上重合時，其延遲時間即回波脈沖延遲時間，從而求得目標(biāo)距離，實現(xiàn)。當(dāng)兩個脈沖不重合時，讀出誤差電壓，由控制器根據(jù)誤差電壓使t’朝減小Δt方向變化，直到Δt＝0。時間鑒別器比較回波信號與 脈沖間的延遲時間差Δt＝t－t’，并將其轉(zhuǎn)換成與它成比例的誤差電壓。t

t

tu

K1

t

t

K1t時間鑒別器特性曲線t

t

tu