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多普勒信号的频谱分析是多普勒测速雷达研制过程中的关键技术,通过频谱分析求解出接收信号与发射信号之间的多普勒频移量,由多普勒频移量可以得到被测目标的速度。但在FFT谱分析过程中,由于能量泄露、栅栏效应等原因会产生较大误差。因此,对FFT谱分析所产生的误差进行分析与研究,找到一种更完善的多普勒频移精确算法,提高测量精度,成为多普勒雷达测速领域关注的焦点之一。
本文以多普勒测速雷达测量高速目标(500m/s~1500m/s)的多普勒信号作为研究对象,阐述多普勒测速雷达的工作原理和常用的频率测量方法,分析常规FFT谱分析过程中误差产生的原因,根据本文研究对象的具体特点,提出测速雷达多普勒信号频谱联合细化和校正精确算法。首先对多普勒信号进行预处理,提高信噪比,降低噪声干扰的影响,利用FFT谱分析快速搜索出谱峰值频率;然后利用具有运算量小、能够抑制能量泄露等优点的ZFFT频谱细化算法对搜索到的谱峰进行细化分析,获得谱峰附近的高分辨率频谱;再引入具有抗噪声特性好、稳健性好等优点的三角校正法对细化后的谱峰进行高精度的分析校正,从而将频谱分析算法、频谱细化算法和频谱校正算法三者有机的结合起来,充分发挥各自的优点,在保证算法高效性的同时,极大的提高频谱分析精度,达到减小误差的目的,为多普勒测速雷达的信号处理探索一种新的方法。
为了验证系统设计的合理性和正确性,基于LabVIEW虚拟仪器平台进行仿真实验,完成了数据采集存储模块、数据处理模块以及数据显示模块的设计。取得了良好的效果,达到了预期的研究目的,为进一步深入研究打下良好的基础。