伪随机码调相测距技术：原理与应用

"这篇硕士论文深入探讨了伪随机码调相测距技术，涉及伪码序列的性质、生成、调制解调以及相关检测的原理和方法。通过Verilog语言编写程序，使用FPGA实现伪码序列的产生，并设计了以混频器为核心的调制解调器及相关电路，简化了系统设计，实际测试结果符合系统要求。论文还讨论了利用可变延时进行距离测量的方案。" 伪随机码在雷达和引信系统中的应用广泛，尤其是在测距技术中。这种技术利用伪随机码序列的独特性质，例如良好的自相关性和低互相关性，来提高信号的检测能力和抗干扰能力。 1. **伪随机码相关检测原理**： - 伪随机码是一种看起来随机但实际上按照一定规律生成的序列，其与真正的随机噪声相比具有可预测性，这使得它们在通信和雷达系统中非常有用。 - 在测距应用中，伪码被调制到载波上，然后通过空间或时间传播到目标，目标反射后信号携带了往返时间信息。在接收端，使用相同但已延迟的伪码与接收到的信号进行相关运算，以提取距离信息。 - 由于噪声和干扰的存在，理想的相关输出无法实现，因此需要采取恒虚警处理（恒定虚假警报率）技术，如自适应门限技术，以确保在各种环境条件下输入信号的信噪比保持较高，从而减小噪声影响。 2. **伪码调相测距**： - 伪码调相是通过改变伪码相位来调制载波，接收端通过解调恢复原始伪码，从而计算出信号往返的时间差，进而得出距离。 - 公式(5.1.1.3)展示了相关器的输出，其中多普勒频率的影响可能导致伪码的符号翻转，影响相关性。为了减少这种影响，通常选择的伪码周期远大于多普勒频率的影响，确保在一个码字周期内，多普勒信号幅度保持不变，简化相关器的设计和分析。 3. **FPGA实现**： - 使用Verilog等硬件描述语言，可以在FPGA（现场可编程门阵列）上实现伪码序列的生成，这种方法灵活且高效，可以根据需要定制不同的伪码序列。 - 混频器作为核心的调制解调器简化了电路设计，通过混频调制可以同时完成频率转换和解调过程，减少了额外的组件需求。 4. **可变延时测距**： - 论文还讨论了通过调整延迟时间来确定距离的方法。通过改变本地伪码与接收到的伪码之间的相位关系，可以精确地匹配信号的往返时间，从而计算目标的距离。 伪随机码调相测距技术结合了伪码序列的特性、FPGA的灵活性和先进的信号处理方法，实现了高精度、抗干扰的测距系统。该技术在现代雷达和引信系统中扮演着重要角色，特别是在复杂电磁环境中，能有效提高探测性能。