【摘 要】
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进行枪炮弹丸的各参数测试是评估武器性能的重要指标,对于武器研发、生产以及升级改进具有非常重要的意义,现在大多数试验靶场应用的弹丸测速技术对试验环境要求较高,而且前期准备过程复杂、操作繁琐,测试精度也容易被恶劣环境影响,当前的雷达测速技术多采用额外的分析软件进行数据处理,系统集成度不高。本文针对弹丸测速技术存在的测试方式复杂、对环境要求高、集成度低等问题,提出一种小型化、硬件化、集成化的便携式微波测
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进行枪炮弹丸的各参数测试是评估武器性能的重要指标,对于武器研发、生产以及升级改进具有非常重要的意义,现在大多数试验靶场应用的弹丸测速技术对试验环境要求较高,而且前期准备过程复杂、操作繁琐,测试精度也容易被恶劣环境影响,当前的雷达测速技术多采用额外的分析软件进行数据处理,系统集成度不高。本文针对弹丸测速技术存在的测试方式复杂、对环境要求高、集成度低等问题,提出一种小型化、硬件化、集成化的便携式微波测速技术,能够对三种速度范围的雷达回波信号进行针对性滤波和不同数据点数的频谱分析处理。本文主要工作有以下几点:1.根据多普勒雷达的测速原理,分析多种频率估计的算法,论述了基于硬件实现多普勒频率提取的可行性;讨论了能够适应不同运算点数完成频谱分析的算法和基于硬件的实现结构。2.根据便携式微波测速系统小型化、集成化的要求,采用小型化的毫米波雷达作为探测前端,并设计输出信号的放大电路和高速AD采集电路,完成了以FPGA为核心处理器的外围电路设计。3.使用Verilog硬件描述语言重点设计了针对性滤波的信号预处理模块、有效信号的频谱分析和频率提取模块。设计的滤波器模块为了获得更好的预处理效果,对速度范围在0～50m/s、50～500m/s、500～1000m/s的目标回波信号进行有差别的滤波处理,实现针对性过滤干扰噪声的功能;回波信号的频率提取模块采用基2算法FFT实现,硬件设计基于单存储器结构,使模块可复用于2048、4096、8192点数据处理,针对蝶形运算设计了更高效的复数乘法实现方式。最后通过与光纤干涉系统对低速小目标的测速进行对比,平均相对误差为1.67%,靶场测速中与激光靶的结果对比平均相对误差为1.19%,设计精度满足测速要求。便携式微波测速技术的集成化、便携性设计和可观的精确度向恶劣环境的靶场测速提供了新的方法思路。
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