伪码调相测距技术.pdf-资料库

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硕士论文伪码调相测距技术摘要本文主要研究伪随机码调相体制测距系统的工作原理，详细讨论了伪码序列的性质，伪码序列的产生、信号的调制与解调及相关检测等原理和方法。应用Verlog语言编写了基于可编程数字器件产生m序列的程序，仿真并设计以混频器为核心器件的调制器与解调器及相关电路，采用混频调制解调方法精简了电路，实测结果满足系统要求，最后讨论了通过可变延时实现距离测量的方案。关键词:伪随机码，伪码调相技术，伪码探测器，相关检测

硕士论文伪码调相测距技术ABSTRACT PSeudo.r胡domCOdeph魄mod川atioli盯stemisstUdledinti云sP即耽丁b.d.rad晰stlcandge”eratioDofpseudo.randomco业，si邵，almodulationaDddemodul画on，加nd如onceteCtionisdiscu‘5.lindet苗LTbeProg岌mofgen改越加gtheM“月uenCeonb别蛇sofProgl知mmabledigi倒1到由m功entsism目ewiththever1Ogl即guage，m司ulator，demodu】以优阳do田rrelativeci邝uitisslmulatedanddesi助edwith〔OLX.留山ecore加，川ment.TbecircultisslmPlized侧thllljxersmodulation.T七etest找污川tlDeetsthe代叼此Stsofthesystem.TbeProJ叭ofthemeas也eme口tofthevariabledslayisdiSCus歇对atla就.Keywords:Pseudo一random。。de，Pseudo.randomcodePhasetechnofogy，codeProbe，d以ecti0DI1

声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名:年月日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名:年月日

硕士论文伪码调相侧距技术1绪论Ll研究背景 50年代初，P.M.Wood呢rd等人发现，为了实现同时测距测速，应当采用白噪声式的信号，才能达到最小的测量模糊度〔目。但是白噪声的产生和复制都存在许多技术上的困难，无法加以利用。60年代中期，伪随机码的出现，较完美地解决了测距能力和测距精度的矛盾。70年代初，西欧最早将伪随机码应用于探测测距，开始设计、生产伪码体制探测器，并陆续装备于空地、地空及空中格斗导弹中。国内在80年代中期才进行伪随机码探测器的研制工作，90年代中期，伪码调相探测进入实用阶段。随机信号调制探测器是指无线电探测器的载波被随机信号调制的探测器。这里的随机信号包括两种类型:一种是噪声信号，它是真正的随机信号;另一种是伪随机信号，它有某种随机特性，同时，又可以预先设定，还可以重复产生和复制。用噪声调制的称噪声引信;用伪随机信号调制的探测器称伪随机探测器。这种探测器具有良好的距离鉴别特性，抗干扰能力强。其中，伪随机探测器编码调相应用较多。随机信号探测器按发射机的调制方式分类，可分为调频(调相)和调幅两种。其中，噪声探测调频体制应用最多;伪随机探测编码调相应用较多。按信号处理方法分类，可分为相关法、反相关法和频谱法三种。其中，噪声探测反相关法应用较多;伪随机探测主要是相关法。随机信号调制探测器是按照信号的统计特性进行分析和处理，即按照信号的形状来分析处理，从而达到测距和测速的目的。假设一个系统反射的电磁波使用随机信号进行振幅、相位和频率调制的信号，当目标与发射机很近时，从目标反射的电磁波对应的发射的电磁波只有很短时间的互酬尽;对于远距离的目标，回波信号有长的时间延迟。这样延迟时间短的回波信号的波形变化小，即与发射信号的波形相差小;而延迟时间长的回波信号，其波形变化就大。如果将发射信号和回波信号进行比较，所获得的结果与距离的统计特性有关。在零距离，发射信号与回波信号几乎是相同的，而且是完全相关的;在很远的距离上，回波和发射信号几乎没有关系，即发射信号和回波信号几乎不相关。本系统就是根据伪随机探测器的这种特性设计出来，根据其相关的延时从而测定距离。这里提到的相关特性只是近似的。如果调制函数不是一个真正的随机函数，即使是十分接近目标，发射信号与回波信号亦存在很不相同的可能性。况且，在实际系统中，回波信号还被噪声、多普勒效应和其他干扰所调制。因此，发射信号和回波信号之间的相关就不是精确的。

硕士论文伪码调相侧距技术本系统运用随机调制探测中的一种一一伪随机码调相探侧器，这种探测器采用二相相移键控调制方式，又称为BPsK调制。由于这种平衡调制方式能够抑制发射信号的载波，使干扰者难以实现瞄准式千扰，而发送者可以用较多的功率传输信息，并做到在一定带宽内发射效率最高。LZ伪码调相探测器的工作原理伪随机码调相探测器原理图如图1.2.1所示图川:01，调宙膝本振源UI刀解调器伪码产生器延时器相关器信号处理图1.2.1伪随机调相探测器原理框图各级信号如下(图1.1中已标明位置):(1)发射信号U(t)一A，cos夙r十习峨口] 式中，1或0.式为发射信号的幅值;叭为载波角频率;人敬)为伪随机m序列，(121)其值为(2)回波信号 U.(t)=A，cos[(叭+叱)t+川右萝一司(1.2.2) 2

硕士论文伪码调相测距技术式中，A，为回波信号幅度:口‘为多普勒信号角频率;，为反射信号延迟时间。(3)混频器的输出信号口，(t)=Ax汀，(t一砂cos向dt)(12.3) 式中，凡是混频后信号的幅度;万，(t一对为伪随机m序列，其值为1或一1。由上式可知，混频器的输出信号是伪随机m序列和多普勒信号之积。波形如图1.2.2所示。一朋飞}月队)下比卿胜哪队刚附邢切排比朋泪(a)伪随机序列(b)多普勒信号(c)混频器输出信号图12.2伪随机序列，多普勒信号以及混频器输出信号(4)相关器的输出信号U，(r)=R(T一Lto)cos佃Jt) 由上式可知，相关器的输出信号是伪随机积。波形如图123所示。 (1.2·4)m序列的自相关函数与多普勒信号之图1.2.3相关器的输出波形其归一化波形如图1.2.4所示.

硕士论文伪码调相测距技术认.沙与图1，24检波器的输出波形当检波器的输出信号幅度大于或等于比较电平时，比较器输出的脉冲对应着延时器的延时，由此能相应的得到探测器所测距离。13伪码调相探测器的抗干扰性能无线电探测器是利用电磁波传递目标信息的，所以如果探测器的抗干扰能力弱，它向空间辐射的信号被敌方截获后，很快就会让人将其特征分析出来，然后以强功率向外发射干扰波，千扰探测器的测量作用，从而探测器失去杀伤作用。所以如果我们应用结构复杂、抗干扰能力好的探测器，那么，对方截获信号后，就有可能难以及时译出信号特征，从而不能有效释放干扰。因此我们有必要研究一下伪随机码调相探测器的抗干扰性能。无线电探测器实际上就是一部完整的近程蕾达，它要完成对目标、距离、视角及速度等信息的测量.因此，完全可以像干扰其它无线电设备一样来干扰无线电探测器，使探测器无法确定目标的位置和距离。通常的干扰可以分为背景千扰和人为干扰两类国。背景干扰一般是已知的，易于克服。主要有: (1)无线电台的干扰。 (2)工业千扰。 (3)自然干扰。包括接收设备中半导体器件的电子起伏、目标反射信号的波动、大气千扰、大地和地面物体对电波传播的影响、电池噪声、探测器在飞行中的振动等。人为千扰是敌方制造的千扰，根据产生干扰的途径和来源，可以分为有源和无源干扰。通常所说的电子对抗就是干扰与抗干扰的统称。由千扰机产生的干扰叫做有源干扰，人工制造物的电磁能反射产生的干扰叫做无源干扰。无源干扰的方法通过在目标上涂复一层吸收电磁波的物质，如陶瓷(铁氧体)材料，可以使信号的反射功率减小到原来的1/20，因而，可以破坏探测器的正常工作。 4

硕士论文伪码调相侧距技术或者采用角反射体来产生假目标，使探测器真假难辨，从而造成误判。或者也可以将已调谐的半波振子，撤向电波传输空间，使传输无线电波的介质特性变得不均匀。可以看出，无源干扰主要是人为地改变无线电波的正常传播条件，无源干扰是最常采用的一类方法。无源千扰通常是由固定的或运动很慢的目标(如偶极子云)反射的能量产生的。因此，由它们产生的反射信号的频率与直接辐射的频率差别很小，而运动的目标反射的信号频率则与直接辐射的频率差别很大，采用恰当的频率特性的放大器即可消除无源千扰信号。另外还可以采用惯性延迟电路来对抗无源千扰。从发射信号的特征上看，伪随机码调相信号近似于射频噪声信号，伪随机序列的种类很多，而且周期长，无法在较短时间内侦察出调制规律，具有占用的频带一般很宽，工作时间短，最多只有几秒，作用距离近、辐射功率小的特点，对方不易侦察，采用瞄准、回答干扰有困难。因此，对于干扰机如果采用扫频干扰就必须增加其频谱宽度，但是这样如果扫频速率不变，单位时间内的干扰引信的概率就会下降，但速率变快，就可能导致延时电路不能积累足够的电压而启动引信。而阻塞干扰需要考虑发射功率与干扰带宽的成正比这一问题。对伪随机码调相引信信号进行侦收本身就很困难，因此，系统具有很强的抗干扰能力。L4系统设计指标系统要求的最小测距为10m，如下的系统设计指标:(1)工作频率二5.SGHz;(2)对伪码信号的采样频率取天无模糊距离不小于40伽，根据具体应用要求可得出=100人叮众下面就根据这些指标来设计本系统所需的各个部分，首先进行软件的设计和仿然后给出相应的硬件设计以及调试结果本论文研究内容戛1.5 本文根据伪随机码调相探测器的工作原理设计了一种伪随机码调相测距系统。具体工作如下:(1)根据探测器系统要求，设计了m序列发生器。。(2)使用的是Mine一circurt公司芯片，结合m序列发生器，设计并制作了伪码调相器模块(BPSK)。(3)根据BPSK调相信号的原理，采用Mine一circurt公司的芯片，设计并制作BPSK 解调器。 5

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