便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的脈沖雷達(dá)測(cè)速機(jī)是作為雷達(dá)系統(tǒng)一部分與整個(gè)雷達(dá)固定連接在一起的，它主要原理是:對(duì)接收的回波進(jìn)行相參積累，利用快速傅里葉變換做頻譜分析，估計(jì)多普勒頻率，再利用測(cè)距數(shù)據(jù)和不變量嵌入法進(jìn)行模糊度解算，進(jìn)而得出速度估計(jì)。傳統(tǒng)雷達(dá)測(cè)速機(jī)子系統(tǒng)屬于雷達(dá)跟蹤回路的一部分，與其它雷達(dá)子系統(tǒng)不可分割，受閉環(huán)跟蹤回路帶寬的影響，當(dāng)跟蹤目標(biāo)有較大機(jī)動(dòng)時(shí)，測(cè)量回波的相位會(huì)發(fā)生畸異，采用簡(jiǎn)單的快速傅里葉變換，會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的測(cè)速結(jié)果；同時(shí)不變量嵌入法需要較長(zhǎng)時(shí)間積累且僅能獲得積累區(qū)間內(nèi)平均模糊度，當(dāng)速度發(fā)生突變時(shí)，難以快速恢復(fù)正常，無法應(yīng)用于精度和穩(wěn)健性要求較高的領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，使其測(cè)速靈敏，精度高，并且可以提供原始回波數(shù)據(jù)以供分析。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，依據(jù)本發(fā)明提出的一種便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，包括信號(hào)采集處理模塊1，信號(hào)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)模塊2和便攜式機(jī)箱3，所述信號(hào)采集處理模塊I和實(shí)時(shí)存儲(chǔ)模塊2通過便攜式機(jī)箱3的總線進(jìn)行連接。
[0005]本發(fā)明還可以采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0006]前述的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，其中所述的便攜式機(jī)箱為采用面向儀器系統(tǒng)的外部設(shè)備互連總線擴(kuò)展接口的便攜式機(jī)箱。
[0007]前述的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，其中所述便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)采取無線電天線接口與雷達(dá)連接。
[0008]前述的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，其中所述信號(hào)采集處理模塊I包括外觸發(fā)單元11、信號(hào)調(diào)理通道12、外時(shí)鐘調(diào)理單元13、模數(shù)轉(zhuǎn)換器件14、高速時(shí)鐘發(fā)生單元15、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列16、存儲(chǔ)器17、數(shù)據(jù)傳輸接口 18和電源管理單元19 ;所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列16分別與外觸發(fā)單元11、模數(shù)轉(zhuǎn)換器14、存儲(chǔ)器17、數(shù)據(jù)傳輸接口 18連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器14還分別與信號(hào)調(diào)理通道12、高速時(shí)鐘發(fā)生單元15連接，所述高速時(shí)鐘發(fā)生單元15還與外時(shí)鐘調(diào)理單元13連接，所述電源管理單元19負(fù)責(zé)各部件的供電。
[0009]前述的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，其中所述存儲(chǔ)器17為第三代雙倍率數(shù)據(jù)同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
[0010]前述的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，其中所述數(shù)據(jù)傳輸接口 18為外圍組件接口。
[0011]前述的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器14將經(jīng)過信號(hào)調(diào)理通道12調(diào)理后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化信號(hào)輸入到現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列16中。
[0012]前述的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，其中所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列16將其處理后的信號(hào)及原始雷達(dá)回波信號(hào)通過數(shù)據(jù)傳輸端口 18輸入到與便攜式機(jī)箱3連接的信號(hào)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)模塊2。
[0013]前述的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，其中所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列16包括外部芯片控制模塊、同相正交解調(diào)模塊161、選取幅度最大值模塊162、反三角函數(shù)arctan(x)運(yùn)算模塊163、直線擬合模塊164、指數(shù)exp (x)運(yùn)算模塊165、相位積累運(yùn)算模塊166、實(shí)時(shí)模糊度運(yùn)算模塊167、有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波模塊168.
[0014]前述的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，其中所述數(shù)字化信號(hào)輸入到現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列16后，進(jìn)入同相正交解調(diào)模塊161，即數(shù)字化信號(hào)分別與兩個(gè)正交的正弦信號(hào)Sin(Ocit)和cos(?0t)相乘，再通過兩個(gè)低通濾波器，得到脈沖采樣信號(hào)；之后通過選取幅度最大值模塊162選出最大值相位；在反三角函數(shù)arctan(x)運(yùn)算模塊163中求出相位差序列；再通過直線擬合模塊164進(jìn)行相位差序列的線性擬合，實(shí)現(xiàn)相位分層，找出主相位層；將主相位層的數(shù)據(jù)在指數(shù)運(yùn)算模塊165實(shí)現(xiàn)相位重構(gòu)；將重構(gòu)的結(jié)果輸入相位積累運(yùn)算模塊166，獲得測(cè)量的瞬時(shí)頻率；通過實(shí)時(shí)模糊度運(yùn)算模塊167，獲得速度的估值；再通過有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波模塊168，濾除噪聲信號(hào)，將信號(hào)輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，至少具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0015]一、本發(fā)明的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)回波信號(hào)的高速采樣和實(shí)時(shí)記錄，便于事后回放分析。
[0016]二、本發(fā)明的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，可在220V交流電下正常工作，能方便地與雷達(dá)中頻采用同軸電纜連接，在連接時(shí)成為雷達(dá)的一個(gè)附加開環(huán)支路，既實(shí)現(xiàn)了高精度測(cè)速，又不影響原雷達(dá)系統(tǒng)工作。
[0017]三、本發(fā)明的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)，采用相位分層方法找出主相位層，可降低相位畸變帶來的測(cè)量誤差；采用運(yùn)動(dòng)模型約束的相位積累運(yùn)算，求得積累區(qū)間每點(diǎn)的瞬時(shí)頻率，提高快速傅里葉變換求解平均頻率帶來的誤差，提高了測(cè)量測(cè)量精度；采用實(shí)時(shí)模糊度解算方法，能提高模糊度解算的速度，當(dāng)速度發(fā)生突變時(shí)，可快速恢復(fù)(0.3s內(nèi))正常；采用開環(huán)支路的設(shè)計(jì)，可避免閉環(huán)跟蹤回路引入的誤差。
【附圖說明】
[0018]圖1本發(fā)明便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)結(jié)構(gòu)框圖
[0019]圖2本發(fā)明便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)信號(hào)采集處理模塊結(jié)構(gòu)框圖
[0020]圖3本發(fā)明便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)信號(hào)采集處理模塊信號(hào)傳遞示意圖
[0021]圖4本發(fā)明便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列信號(hào)處理模塊流程示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0022]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)其【具體實(shí)施方式】、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效詳細(xì)說明。
[0023]請(qǐng)參閱圖1所示，是本發(fā)明便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)結(jié)構(gòu)框圖，所述便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)包括信號(hào)采集處理模塊1、信號(hào)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)模塊2和面向儀器系統(tǒng)的外部設(shè)備互連總線擴(kuò)展接口便攜式機(jī)箱3，信號(hào)采集處理模塊I和信號(hào)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)模塊2通過面向儀器系統(tǒng)的外部設(shè)備互連總線擴(kuò)展接口便攜式機(jī)箱3的總線相互連接。
[0024]本發(fā)明使用面向儀器系統(tǒng)的外部設(shè)備互連總線擴(kuò)展接口總線實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)，通過使用外圍組件接口硬核IP和直接內(nèi)存存取控制組件對(duì)面向儀器系統(tǒng)的外部設(shè)備互連總線擴(kuò)展接口進(jìn)行封裝，簡(jiǎn)化了端口復(fù)雜性，提高了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率，方便便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)與雷達(dá)回路的連接與斷開。在連接時(shí)成為雷達(dá)的一個(gè)附加開環(huán)支路，既實(shí)現(xiàn)了高精度測(cè)速，又不影響原雷達(dá)系統(tǒng)工作。
[0025]本發(fā)明的信號(hào)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)模塊優(yōu)選為大容量的硬盤，用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，便于數(shù)據(jù)的保存與后期處理分析。
[0026]請(qǐng)參閱圖2所示，是本發(fā)明便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)信號(hào)采集處理模塊結(jié)構(gòu)框圖，本發(fā)明便攜式雷達(dá)測(cè)速機(jī)信號(hào)采集處理模塊I優(yōu)選包括外觸發(fā)單元11、信號(hào)調(diào)理通道12、外時(shí)鐘調(diào)理單元13、模數(shù)轉(zhuǎn)換器14、高速時(shí)鐘發(fā)生單元15、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列16、存儲(chǔ)器17、數(shù)據(jù)傳輸接口 18和電源管理單元19。所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列16分別與外觸發(fā)單元11、模數(shù)轉(zhuǎn)換器14、存儲(chǔ)器17、數(shù)據(jù)傳輸接口 18連接；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器14還分別與信號(hào)調(diào)理通道12、高速時(shí)鐘發(fā)生單元15連接；所述高速時(shí)鐘發(fā)生單元15還與外時(shí)鐘調(diào)理單元連接；所述電源管理單元19，電源管理單元19負(fù)責(zé)各部件的供電。
[0027]所述存儲(chǔ)器17優(yōu)選為第三代雙倍率數(shù)據(jù)同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，用于暫時(shí)緩存采集到的回波數(shù)據(jù)，便于后續(xù)分析處理。
[0028]所述數(shù)據(jù)傳輸接口 18優(yōu)選為外圍組件接口，用于連接便攜式機(jī)箱。
[0029]請(qǐng)參閱