相控阵天线扫描及跟踪控制策略研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文相控阵天线扫描及跟踪控制策略研究硕士研究生：盛晋珲指导教师：廖艳苹副教授学科、专业：信息与通信工程论文主审人：赵春晖教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文相控阵天线扫描及跟踪控制策略研究硕士研究生：盛晋珲指导教师：廖艳苹副教授学位级别：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2017年12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.EngResearchons

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

3、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

4、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：年月日年月日相控阵天线扫描及跟踪控制策略研究摘要自雷达问世以来，无论在军事领域还是民用领域对雷达技术的要求都在不断的提高，因此现代雷达较早期雷达增添了很多功能及工作模式。这不仅对雷达基本性能指标的要求更为细致、

5、严密，并且对使用环境要求、结构设计要求也变得更为复杂。在有多干扰回波的环境下进行扫描和多目标跟踪时，天线的数据刷新率的要求较高，传统机械天线已经满足不了要求。引入数据刷新率更高，指向更为灵活相控阵天线可以较好完成任务。本文基于6×6平面相控天线阵，设计了单波束扫描工作模式和多目标跟踪工作模式，解决了多回波空间快速扫描和4个目标跟踪时数据关联等问题；设计了控制电路根据预测信息计算波控数码实现对目标跟踪的波束控制。论文主要工作如下：首先，结合项目要求，明确研究目标为完成天线阵元为6×6的相控阵，在非理想扫描环境下，实现方位和俯仰方向快速扫描，并能捕捉跟踪4个目标。根据相控阵天线原理，对波束形状

6、主要指标进行分析，并通过实验仿真了阵列在不同角度扫描的波束方向图。其次，对常见的波位空间排列方式进行过、欠扫描分析。根据项目的空间扫描要求，拟定欠扫描率和过扫描率的范围，完成设计满足需求波位的空间排列方式。仿真实验表明所设计的波位排列方法在避免出现欠扫描的同时有效的控制了过扫描的区域。再次，针对目标跟踪的航迹误差较大问题，对跟踪滤波算法进行仿真分析。对比了几种常见的滤波算法分析其滤波效果，针对JPDA算法计算量过大问题提出改进方案，得到改进后的JPDA算法实现对多回波环境下多目标跟踪航迹的滤波。仿真结果表明改进JPDA算法有效的降低计算量的同时较为准确的实现对多目标的跟踪。最后，设计完成扫

7、描和多目标跟踪的波束控制系统。研究了波束指向与波控数码计算关系。扫描模式下，根据已经设计好的波位排布，经计算将其转化可用于控制移相器的波控数码并制表存入FPGA上的ROM中，选用查表法实现对空间扫描。跟踪模式下，设计波控数码计算模块，其输入为经过滤波后的预测航迹的角度信息，输出为6通道将波控数码送到6×6天线阵列上。设计了时序实现按时间顺序多波束形成方法对4个波束的控制。仿真实验验证了所设计方法的有效性。关键词：波位排布