交会对接微波雷达模拟器研究与设计

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1、分类号：密级：_______________UDC：编号：_______________工学硕士学位论文交会对接微波雷达模拟器研究与设计硕士研究生：赵云志指导教师：黄平副教授学科、专业：控制科学与工程论文主审人：王伟教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：_______________UDC：编号：_______________工学硕士学位论文交会对接微波雷达模拟器研究与设计硕士研究生：赵云志指导教师：黄平副教授学位级别：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：自动化学院论文提交日期：201

2、8年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchanddesignofmicrowaveradarsimulatorforrendezvousanddockingCandidate:ZhaoyunzhiSupervisor:AssociateProfessorHuangPingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineering

3、Specialty:ControlScienceandEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品

4、成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学

5、位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日交会对接微波雷达模拟器研究与设计摘要交会对接雷达是航天器交会对接过程中必不可少的测量敏感器件，在对接过程中发挥着至关重要的作用。交会对接雷达信号模拟器是为了在实验室环境中构建闭环交会对接仿真场景,实现对雷达整体性能测试而设计的专用地面检测设各之一。本文在中

6、频雷达信号模拟器整体研究和设计的基础上重点研究了提高模拟器瞬时模拟精度与信号同步精度两方面内容。首先本文仔细研究了交会对接雷达系统基本工作原理，介绍了测量信号的传输协议。然后分析了交会对接过程中追踪航天器和目标航天器的相对运动过程。在此基础上设计了相应的信号模拟器设计方案。方案设计包括模拟器信号发射通道，接收通道和上位机数据交互等三部分。其次为了实现较真实的对接过程信号模拟，本文对航天器间相对运动轨迹进行了分析，推导了相对静态和相对动态下上行数据链和下行数据链模拟信息构建。并且针对在传统连续波信号模拟

7、瞬时精度低缺点，提出了高速可变延时控制方案，提高了双向测距体制下信号模拟精度和钟差控制精度同时保证了数据通道较低的误码率。然后还对模拟过程中误差进行了分析，对主要产生误差项进行了优化。之后，本文研究了信号接收模块，考虑到实际情况下被测设备输入信号信噪比变化，设计了一种简单有效便于FPGA实现的的自适应门限检测方法，对于载波和伪码跟踪采用了锁频环辅助锁相环的模式以及载波跟踪环路辅助伪码跟踪环路设计，保证了载波和码元的跟踪速度和精度，并且为了提高伪距测量精度引入了载波相位测量，利用FPGA高速并行运算的优

8、点，改进伪距测量算法，提高伪距测量精度和钟差计算精度。最后，本文结合设计方案，详细的给出了基于FPGA的信号模拟器逻辑设计实现和模块的仿真测试结果。然后，联合上位机调试进行测试，验证了模拟器在双向系统测试中时钟差，距离和速度计算正确后，通过简单的几个运动模型对模拟器进行了静态测试和动态测试，验证了改进和优化后算法实际性能，并实现了模拟器相应的技术指标要求。关键词：交会对接微波雷达；FPGA;雷达模拟器；双向非相干测距哈尔滨工程大学硕士学位论文交会对接微波