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文献综述 近几十年来，随着航空运输业的飞速发展，世界各大机场飞机起降架次迅猛增长，加重了空中和地面的交通拥挤。在地面上飞机与飞机、飞机与地面车辆发生冲突的可能性急剧增加，从而使机场的运行效率降低阻碍民航运输的发展。利用塔台监视管理机场的方式已经不能满足机场交通安全的需要。对于国际性的航空港运营来讲，站坪指挥工作无疑是一个潜在的瓶颈。如何在有限的空间里，在复杂多变的天气条件下，管理好日益增多的飞机以及相应产生的穿越在跑道、滑行道上越来越多的后勤保障车辆，成为各机场必须考虑的问题。解决该问题可以从两个方面着手：第一，增加跑道数量，即扩大机场的运行规模。第二，运用先进的场面监视技术，解决潜在冲突安全隐患，提高机场运行效率。但是第一种方法需要大量的资金和土地，而且建设的周期长，而第二种方法通过提高场面监视性能，使机场以最大的容量有序、快速地运行。综上，在机场安装一套或多套场面监视雷达，可以使场面管制员克服外界条件的干扰，实时有效地掌握机场场面的交通运行情况，这必将会大大改善了有关的场面管制条件，提供了有效的安全保障，增大了整个机场地面的运行效率。另外，先进的场面监视技术还可使机场在能见度不足的条件下安全运行，降低事故率，保证飞机起降和地面车辆的安全和高效运行。因此，我们对场面监视雷达的信号处理方法进行深入研究。 机场地面监视雷达技术国外早己开始研究，SMR系统作为一种重要的民用雷达系统受到了世界各大雷达研制企业的关注，许多雷达企业都开发了具有各自特点的SMR系统。其中欧洲Tha-1es公司、美国Cardion公司、Terma公司更是给出了基于多站SMR系统的现代大型机场的A-SMGCS系统的全套解决方案。现阶段国外研制的SMR系统研究方向主要分为来两个方面，一方面是雷达工作频率的改变，另一方面是多站SMR系统的研究。早期场面监视雷达系统的工作频段为X、Ku波段，由于X、Ku波段SMR工作频段较低，获取的方位分辨率也逐渐不能满足机场的实际需要，若是通过增加天线口径，提高分辨则系统的体积、质量、成本也会增大。近几年毫米波技术发展迅速，对高频段的天线、微波器件的研发也逐渐成熟，因此通过研制高频段系统逐渐取代了以往X、Ku波段雷达通过增加天线口径来提高雷达的分辨率的方法，例如近几年研制的Ka波段和W波段。相对于X、Ku波段，它们的天线孔径、系统重量、发射功率都有很大的提高。国内38所、中国民航学院等单位先后开展了SMR系统研制工作，成功研制了X波段多套SMR系统，其系统性能和町靠性水平已达到国际20世纪末同类SMR系统的先进水平，但与当今国外SMR系统研制水平还有一定的差距。 本设计是基于线性调频连续波设计场面监视雷达的信号处理系统。连续波雷达是一种以连续波信号为发射信号来获得目标的距离或者速度信息的雷达体制。这种雷达技术有着悠久的历史，由于连续波雷达体制上的特点，决定了它不能在发射信号期间关闭接收机，而只能采取其它技术途径来实现收、发间的隔离，连续波雷达收、发间的隔离都难于做得很好，限制了连续波雷达的发射功率，因此连续波雷达的作用距离难于做的很大，限制了它在军事上的运用，从而不能像脉冲雷达那样得到广泛的研究。有关理论和技术的发展水平也大大落后于脉冲雷达。而今，连续波雷达以其独特的技术优势越来越受到重视和发展。本设计使用线性调频连续波实现场面监视雷达信号处理系统的主要原因有以下几个方面： 一、容易实现极高的距离分辨率 根据雷达距离分辨理论，雷达系统的理论分辨率由雷达信号带宽决定。在线性调频连续波雷达中，利用压控振荡器可以很容易产生大带宽信号，而接收机视频部分的带宽却远远小于信号带宽，因而也易于工程实现。从数字处理的角度而言，脉冲雷达难于在工程实现中获得极高的实际距离分辨率。而在线性调频连续波雷达中，只要满足 Nyquist 采样定理的时域采样频率对有效时宽内的差拍信号进行采样，经 FFT运算后，既可在距离维获得极高的距离分辨率。 二、不存在距离盲区 线性调频连续波雷达的发射信号时宽远远大于目标回波延时，而发射机与接收机是同时工作的，不像脉冲雷达那样需要在发射机工作期间关闭接收机，所以线性调频连续波雷达不存在距离盲区。 三、工作电压低，结构简单 由于线性调频连续波雷达是依靠大时宽来获得信号能量的，一般不需要很高的峰值功率。所以线性调频连续波雷达的工作电压很低，在近距离应用时通常只需要数十伏特即可正常工作。低工作电压使线性调频连续波雷达避免了高功率、高压器件的使用，从而使系统容易实现固态化，体积减小、重量减轻、成本降低，同时由于线性调频连续波雷达通常采用将发射信号的一部分直接与回波信号进行差拍后再进行进一步处理，所以射频部分结构简化，整个雷达系统的结构也大大简化，使工程实现难度降低。因此，我们采用线性调频连续波实现场面监视雷达的信号处理系统。 本文参考了19篇国内外的文献资料，对于雷达测速测距的原理、概念有了深刻的理解，目前雷达测速测距在使用过程中存在一些问题，应用于高精度场合的相对价格较高，而近民产品的精度参差不齐，所以精度可调也成为了雷达测速测距的新要求。另外，产品的性能、质量、造价方面有待改善。基于FPGA的线性雷达信号处理设计与实现，采用FPGA芯片和硬件电路板、雷达发射接收器实现雷达的测速测距，在结构上简单容易实现，价格相对于其它方式低，可以实现精度的调节，测速测距可以同时实现。 |
查阅主要文献资料目录清单
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序号 |
作 者 |
题 目 |
刊物名称 |
期（卷）号 |
年份 |
起止页码 |
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1 |
李斌,张冠杰 |
场面监视雷达技术发展综述 |
火控雷达技术 |
2010 |
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2 |
金文 |
场面监视雷达的应用与发展 |
中国民用航空 |
2011 |
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3 |
葛家龙何李元 |
毫米波LFMCW场监雷达技术研究 |
微波学会第三届全国毫米控亚毫米波学术会议论文集 |
2008 |
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4 |
张睿,孔金凤. |
机场场面监视技术的比较及发展 |
中国西部科技 |
2010 |
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5 |
ICAO |
EUROPEAN MANUAL ON ADVANCED SURFACE MOVEMENT GUIDANCE ANDCONTROLSYSTEMS |
2001 |
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6 |
Lukin K, Mogila A, Galati G |
Novel concepts for surface movement radar design |
TIWDC/ESAV |
2008 |
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7 |
Galati G, Ferri M, Leonardi M |
A novel W-Band high resolution surface movement radar: operational trials, plot extraction and data processing |
Proceedings IRS |
2003 |
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8 |
Galati G, Magarograve; P, Leonardi M |
Data extraction in high resolution surface movement radar for A-SMGCS |
Proceedings IRS |
2004 |
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9 |
Galati G, Naldi M, Ferri M. |
Airport surface surveillance with a network of miniradars |
Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on |
1999, |
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10 |
Ferri M, Galati G, Pavan G |
Ferri M, Galati G, Pavan G. W-band noise radar in short range applications |
International radar symposium, IRS |
2008 |
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11 |
De Fazio A, Ferri M, Galati G |
De Fazio A, Ferri M, Galati G, et al. High resolution, millimetre-wave radar techniques for ASMGCS: pre-operational evaluation and technical developments |
IEEE International Conference RADAR |
2004 |
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12 |
孙实泽 |
航管一次机场监视雷达信号处理设计 |
现代电子技术 |
2008 |
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13 |
吴顺君,梅晓春 |
雷达信号处理和数据处理技术 |
北京：电子工业出版社 |
2010 |
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14 |
崔亮 |
基于雷达探测的地面海面运动目标的检测 |
沈阳:沈阳航空航天大学 |
2013 |
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15 |
王锐 |
雷达脉冲压缩技术及其时频分析研究 |
陕西:西北工业大学 |
2004 |
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16 |
韩放 |
脉冲多普勒雷达信号处理仿真研究 |
哈尔滨:哈尔滨工程大学 |
2007 |
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17 |
丁鹭飞,耿富录 |
雷达原理 |
西安：西安电子科技大学出版社 |
2005 |
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18 |
刘国岁, 孙光民, 顾红 |
连续波雷达及其信号处理技术 |
现代雷达 |
1995 |
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19 |
蔡兴雨 |
线性调频连续波跟踪雷达的信号处理方法 |
火控雷达技术 |
2000 |
