微變形遙測雷達的研究與實現(xiàn).pdf

1、經(jīng)濟和科技的高速發(fā)展促進了建筑業(yè)的不斷突破，世界各國先后出現(xiàn)了大量的超高壓過江塔、大型橋梁、摩天大樓以及大型水庫大壩等大型建筑。然而，在使用的過程中，這些大型建筑物或其中的構(gòu)件會發(fā)生一定的變形，特別是在災(zāi)害天氣中，建筑物變形的尺度會加大，有時甚至超出安全形變的范圍，進而引發(fā)災(zāi)難性后果。因此，對這些建筑物變形的監(jiān)測為其安全使用提供了保證。本文旨在研究利用遙測雷達實現(xiàn)檢測大型建筑物的微變形，并探討實現(xiàn)過程中一系列問題的解決方案。主要研究內(nèi)容

2、包括大型建筑物變形測量系統(tǒng)的理論研究與分析、微變形遙測雷達系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)、以及系統(tǒng)在實現(xiàn)過程中需要解決一系列問題。
　　本文的研究成果可概括為：
　　首先，對微變形遙測雷達系統(tǒng)做了理論分析，提出了基于微波比相和擴頻碼分多址技術(shù)的微變形遙測雷達系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)實現(xiàn)的方案圖。仿真結(jié)果表明：本文提出的微變形遙測方法能夠有效地從復(fù)合信號中區(qū)分出各個信標機的發(fā)射信號，并在保持相對相位不變的基礎(chǔ)上分離出各信標機發(fā)射信號的載波，通過對載波

3、分離后的相對相位比較，能夠精確地計算出各待測信標機與參考信標機和接收天線之間的距離差信息。
　　其次，對微變形遙測系統(tǒng)實現(xiàn)中要解決的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵問題進行了分析，主要包括：PN碼的選擇、資源占有量大問題解決、多址干擾消除等問題。
　　PN碼的選擇：針對微變形遙測雷達系統(tǒng)的特殊要求對各種PN碼的自相關(guān)性和互相關(guān)性進行了分析，確定了適合本系統(tǒng)的最優(yōu)PN碼、根據(jù)本課題測距的特殊性，提出了利用PN碼自身相位不同來區(qū)分各路信標機的方法

4、，該方法只需要兩路正交性非常好PN碼便可實現(xiàn)對多路信標機的區(qū)分。
　　硬件電路設(shè)計中資源占有量大的問題：設(shè)計并實現(xiàn)了改進的數(shù)字下變頻（DDC）模塊與改進的數(shù)字科斯塔斯環(huán)路，采用邏輯控制模塊代替 DDS（Direct Digital Synthesizer）模塊的方法實現(xiàn)了數(shù)字下變頻與相位鎖定環(huán)，達到了節(jié)約數(shù)字終端處理資源的目的。此方法在多路載波信號提取與下變頻中具有重要的應(yīng)用價值。針對偽碼捕獲與跟蹤過程中所遇到的窄帶濾波器直接設(shè)計

5、時資源占有量過大的問題，利用濾波器系數(shù)間的相關(guān)性，通過插值濾波的方法構(gòu)建等效的極窄帶濾波器，達到了節(jié)約大量 FPGA資源的目的。針對微變形遙測雷達系統(tǒng)具體情況，設(shè)計了改進的解擴方案，采用近似等效的方法，使用一路捕獲、跟蹤電路實現(xiàn)對多路信號的解擴功能，節(jié)約了多路信號的捕獲與跟蹤電路所消耗的資源。
　　多址干擾消除：分析了各種碼分多址干擾抵消的方法，得出了并行干擾抵消技術(shù)是最適合微變形遙測雷達系統(tǒng)降低多址干擾的方法，并對該方法的實現(xiàn)進