相控陣天線(xiàn)掃描及跟蹤控制策略研究

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1、分類(lèi)號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文相控陣天線(xiàn)掃描及跟蹤控制策略研究碩士研究生：盛晉琿指導(dǎo)教師：廖艷蘋(píng)副教授學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：信息與通信工程論文主審人：趙春暉教授哈爾濱工程大學(xué)2018年3月分類(lèi)號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文相控陣天線(xiàn)掃描及跟蹤控制策略研究碩士研究生：盛晉琿指導(dǎo)教師：廖艷蘋(píng)副教授學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：信息與通信工程所在單位：信息與通信工程學(xué)院論文提交日期：2017年12月論文答辯日期：2018年3月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchons

2、canningandtrackingcontrolstrategyofphasedarrayantennaCandidate:ShengJinhuiSupervisor:AssociateProf.LiaoYanpingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Dec.2017DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈爾濱

3、工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)

4、將論文的部分或全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫(xiě)的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個(gè)月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門(mén)進(jìn)行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日相控陣天線(xiàn)掃描及跟蹤控制策略研究摘要自雷達(dá)問(wèn)世以來(lái)，無(wú)論在軍事領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域?qū)走_(dá)技術(shù)的要求都在不斷的提高，因此現(xiàn)代雷達(dá)較早期雷達(dá)增添了很多功能及工作模式。這不僅對(duì)雷達(dá)基本性能指標(biāo)的要求更為細(xì)致、

5、嚴(yán)密，并且對(duì)使用環(huán)境要求、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求也變得更為復(fù)雜。在有多干擾回波的環(huán)境下進(jìn)行掃描和多目標(biāo)跟蹤時(shí)，天線(xiàn)的數(shù)據(jù)刷新率的要求較高，傳統(tǒng)機(jī)械天線(xiàn)已經(jīng)滿(mǎn)足不了要求。引入數(shù)據(jù)刷新率更高，指向更為靈活相控陣天線(xiàn)可以較好完成任務(wù)。本文基于6×6平面相控天線(xiàn)陣，設(shè)計(jì)了單波束掃描工作模式和多目標(biāo)跟蹤工作模式，解決了多回波空間快速掃描和4個(gè)目標(biāo)跟蹤時(shí)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等問(wèn)題；設(shè)計(jì)了控制電路根據(jù)預(yù)測(cè)信息計(jì)算波控?cái)?shù)碼實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)跟蹤的波束控制。論文主要工作如下：首先，結(jié)合項(xiàng)目要求，明確研究目標(biāo)為完成天線(xiàn)陣元為6×6的相控陣，在非理想掃描環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)方位和俯仰方向快速掃描，并能捕捉跟蹤4個(gè)目標(biāo)。根據(jù)相控陣天線(xiàn)原理，對(duì)波束形狀

6、主要指標(biāo)進(jìn)行分析，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真了陣列在不同角度掃描的波束方向圖。其次，對(duì)常見(jiàn)的波位空間排列方式進(jìn)行過(guò)、欠掃描分析。根據(jù)項(xiàng)目的空間掃描要求，擬定欠掃描率和過(guò)掃描率的范圍，完成設(shè)計(jì)滿(mǎn)足需求波位的空間排列方式。仿真實(shí)驗(yàn)表明所設(shè)計(jì)的波位排列方法在避免出現(xiàn)欠掃描的同時(shí)有效的控制了過(guò)掃描的區(qū)域。再次，針對(duì)目標(biāo)跟蹤的航跡誤差較大問(wèn)題，對(duì)跟蹤濾波算法進(jìn)行仿真分析。對(duì)比了幾種常見(jiàn)的濾波算法分析其濾波效果，針對(duì)JPDA算法計(jì)算量過(guò)大問(wèn)題提出改進(jìn)方案，得到改進(jìn)后的JPDA算法實(shí)現(xiàn)對(duì)多回波環(huán)境下多目標(biāo)跟蹤航跡的濾波。仿真結(jié)果表明改進(jìn)JPDA算法有效的降低計(jì)算量的同時(shí)較為準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)多目標(biāo)的跟蹤。最后，設(shè)計(jì)完成掃

7、描和多目標(biāo)跟蹤的波束控制系統(tǒng)。研究了波束指向與波控?cái)?shù)碼計(jì)算關(guān)系。掃描模式下，根據(jù)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的波位排布，經(jīng)計(jì)算將其轉(zhuǎn)化可用于控制移相器的波控?cái)?shù)碼并制表存入FPGA上的ROM中，選用查表法實(shí)現(xiàn)對(duì)空間掃描。跟蹤模式下，設(shè)計(jì)波控?cái)?shù)碼計(jì)算模塊，其輸入為經(jīng)過(guò)濾波后的預(yù)測(cè)航跡的角度信息，輸出為6通道將波控?cái)?shù)碼送到6×6天線(xiàn)陣列上。設(shè)計(jì)了時(shí)序?qū)崿F(xiàn)按時(shí)間順序多波束形成方法對(duì)4個(gè)波束的控制。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)方法的有效性。關(guān)鍵詞：波位排布