雷达原理课程实验报告

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图 2.9 单目标频域波形
算得速度=92/2500*10000*0.008/2=1.472m/s。 相对误差= （1.472-1.46） /1.46*100%=0.8% 2.5.3 实验讨论
由上述计算可得，定标速度和计算速度相差不大，和雷达显示速度相差很大，由此我们 认定定标速度和计算速度较为接近真实值，而显示速度误差大的原因可能是：首先人来回走 动难以保证时刻匀速，而雷达对物体的速度敏感造，仪器本身的不稳定性精度低，人在来回 掉头时速度的偏移会较大，尤其是在距离雷达较近的一段返回，波形非常明显但此时人的速 度波动是较大的。由于实验方法和设施不够完善引起的误差，其次连续波雷达本身发射的是 未调频正弦波，抗干扰能力差精度较低。
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计算速度比较显示速度、定标速度、计算速度。 2.3.3 实验步骤
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由于该雷达最小可测距离为 4 米，所以我们用卷尺测定 4 米的距离并用粉笔标记，同时 标定 14 米，一人在 4m 和 14m 之间匀速来回走，由两名同学计时记录各个来回的时间，一名 同学在雷达处观察频谱，在有单峰波形时存下此时时域数据，高声喊出并记录显示屏数据这 种操作误差较大，因而我们选择全程录视频记录显示屏上的速度，共计测量五次，由得到的 三种速度各自取中值。
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图 2.3 单目标测速显示屏速度
图 2.4 单目标测速显示屏速度
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Hale Waihona Puke Baidu
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图 2.5 单目标测速显示屏速度
定标速度：由记录员记录的一个来回 20 米为 12.15s，13.53s,14.22s,13.77s，13.69s, 取中值 13.69s。速度为 20/13.69=1.46m/s。
图 2.6 记录员 1 记下的数据
另一个记录员记下的数据为 12.15s(20 米),27.43s(40 米)，27.58s（40 米） ，速度为 1.646m/s，1.46m/s，1.45m/s，取中值 1.46m/s，由两个记录员数据得定标速度为 1.46m/s。
图 2.7 记录员 2 记下的数据 表 2.2 显示速度和定标速度 速度 显示速度 Km/h 第 1 次速度 第 2 次速度 11.2 10.4 定标速度 1 （m/s） 1.646 1.478 定标速度 2 （m/s） 1.646 1.46
f
环形器 f 连续波 发射机
f+fd f+fd
f (泄露) fd 视频 放大器 去终端
混频器
图 1.4 连续波测速雷达工作原理框图
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1.3
实验内容
本实验报告包括以下四个实验内容： 实验 1：单目标测速 实验 2：多目标测速 实验 3：波束宽度测量 实验 4：最大作用距离预测
2.6
实验小结
运动目标相对于雷达站存在径向运动时，目标回波信号载频将偏离发射信号载频位置，
f d ( Hz)
2.3.2 实验方法
2vr (m / s) (m)
0 0
vr 0，目标接近 vr 0，目标背离
连接雷达、电源、示波器。开电源，4m、9m、14m 处各 1 人定标、计时 1 人在 4~14m 之 间匀速来回走动，1 人计算速度 1 人操作示波器，截取一段数据同时高声喊停 1 人立即高声 读出雷达显示数值，另 2 人记录示波器操作人用 U 盘拷贝截取数据和显示，Matlab 画波形并
结束时间 9:24 9:31 9:41 9:45 9:49 9:51 10:02 10:08 10:12
对应数据目录 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
突发事件记录
10:10 分有车经过
等待示波器上有明显单峰时按下暂停键，FFT 键将画面转到时域，保存键将实验数据及 时域波形保存到优盘里，在本次试验中一共保存了五次数据，文件名为 ALL0000- ALL0004。 每个文件里分别有 F000XCH1.CSV，F000XTEK.BMP，F000XTEK.SET 三个文件组成。
2.5
2.5.1
实验分析
实验结果
显示速度： 由显示器记录下的五个数据分别为 11.2km/h， 10.4km/h,11.3km/h,11.8km/h, 10.8km/h,取中值 11.2km/h 即 3.1m/s。
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图 2.1 单目标测速显示屏速度
图 2.2 单目标测速显示屏速度
白天天气晴，最高气温 29 摄氏度，最低气温 18 摄氏度，西南风 3-4 级
1.2
8mm 连续波测速雷达
毫米波测速雷达系统主要由高频头，预处理系统，终端系统，红外启动器等组成。雷达
内部器件被包裹在墨绿色正方形盒子里，其前方深处的白色圆柱状物体是雷达上的天线，此 雷达由一个三脚架支撑，其图片如下。
图 1.2 连续波测速雷达前面
2.3 实验原理 ………………………………………………………………… 8 2.4 实验过程 ………………………………… ………………………………………… 9 2.5 实验分析 ……………………… ………………………………………… 10 2.6 实验小结………………………………………………………………… 11 3 实验 2 ：多目标测速……………………………………………………………… 13 3.1 实验目的 …………………………………………………………………… 3.2 实验仪器 ………… ………………………………………………………… 3.3 实验原理 …………………………………………………………………… 3.4 实验过程 ………………………………………………………………………… 3.5 实验分析 …………………………………………………………………… 3.6 实验小结…………………………………………………………………… 4 实验 3：波束宽度测量…………………………………………………………………… 4.1 实验目的………………………………………………………………………… 4.2 实验仪器 ………………………………………………………………………… 4 .3 实验原理 ………………………………………………………………………… 4.4 实验过程 …………………………………………………………………… 4.5 实验分析………………………………………………………………………… 4.6 实验小结…………………………………………………………………… 5 实验 4： 最大作用距离的预测……………………………………………………………… 5.1 实验目的 ………………………………………………………………………… 5.2 实验仪器 ………………………………………………………………………… 5 . 3 实验原理 ………………………………………………………………………… 5.4 实验过程……………………………………… ………………………………… 5.5 实验分析 ……………………………………………………………… 5.6 15 17 19 20 21 22 22 23 23 24 25 26 37 27 28 29 30 31 32
雷达原理课程（3.5 学分）课内实验。 1.1.2 实验时间
2017 年 6 月 15 日 8:30-11:30 1.1.3 实验场地
电光大楼东南角
图 1.1 实验场地地图
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实验人员
1.1.4
周四上午组：王森，左靖昊，刘元俊，陈瑞璇，费慧慧，李珊，路静，罗静，邹新颖， 鲜坤元，蒋冰越，何文杰，黄一恒，李平宁，刘峻臣，章文韬，赵皓楠，蔡思聪，陈飞，梁 宸玮，潘伟，田靖才，万秀才，聂铨 实验指导同学：林翰轩，杜涛，邓秀梅 1.1.5 天气状况
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目
次
1 实验概述 …………………………………………………………………………………………… 1 1.1 基本信息…………………………………………………………………………… 2 1.2 8mm 连续波测速雷达………………………………………………………………………………… 3 4 5 6 7 1.3 实验内容 ………………………………………………………………………………… 2 实验 1： 单目标测速………………………………………………………………………… 2 . 1 实 验 目的 ………… …… ……… ……………………………………………… 2 . 2 实 验 仪器 ………… …… …………… …………………………………………
2
2.1
实验 1：单目标测速
实验目的
掌握连续波测速雷达的工作原理，巩固雷达测速方法，了解实验雷达系统组成与基本操
作，体验户外实验策划组织与实施过程。
2.2
实验仪器
一台 一盒 一个 一台 一部
毫米波测速雷达 移动卷线盘 电源 示波器 手机
2.3
2.3.1
实验原理
测量原理
目标相对于雷达站存在径向运动时，目标回波信号载频将偏离发射信号载频位置，即多 普勒频移现象。根据运动目标回波的多普勒频移 fd 推算目标的相对径向速度。1 人在 4~14m 之间匀速来回走动，雷达根据多普勒频移计算其径向速度。
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图 1.3 连续波测速雷达后面
工作原理：非调制连续波雷达的发射信号(单一载频 f0)通过发射天线辐射到空间。如果 目标以径向速度 vr 相对于雷达运动，从目标反射回来的信号会使载频 f0 产生多普勒频移 fd＝ 2vr／λ 。式中λ 为雷达波长，fd 的正、负号由目标运动方向决定。反射信号由天线接收后与 基准信号(f0)进行频率差拍、放大，最后由指示器指示出多普勒信号。
实验小结………………………………………………………………………… 33
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6
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结论 …………………………………………………………………………………… 34 35 36 38 39
7 实验心得 ……………………………………………………………………………… 致谢………………………………………………………………………… 附录 A ………………………………………………………………… 附录 B ………………………… ……………………………………………………
2.4
实验过程
一人在 4m 和 14m 之间匀速来回走，由两名同学计时记录各个来回的时间，一名同学在雷
达处观察频谱， 在有单峰波形时存下此时时域数据， 另一名同学视频记录下显示屏上的速度， 共计测量五次，由得到的三种速度各自取中值。
表 2.1 实验记录
U 盘持有者 开始时间 费慧慧 9:21 聂铨 9:29 李珊 9:40 邹欣颖 9:43 陈飞 9:46 左靖昊 9:50 章文韬 9:58 梁宸玮 10:04 罗静 10:09 数据记录人：罗静、路静 实验记录人：陈飞
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1 实验概述
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本实验用毫米波测速雷达进行雷达的户外实验，围绕单目标多目标测速，波束宽度的 测量和雷达方程展开一系列的实验。
1.1
基本信息
本实验用的毫米波测速雷达，单点频连续波（正弦波） ，中心频率 35GHz（波长 8mm） ，有
效距离 0~15m（人体目标） ，天线增益 28dBi 。 1.1.1 实验名称
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第 3 次速度 第 4 次速度 11.3 11.8 1.406 1.45 1.45
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第 5 次速度 10.8 1.46 取五次显示速度中值 3.1m/s，定标速度 1.46m/s，误差=3.1-1.64=1.46，误差很大。
2.5.2
数据处理
图 2.8 单目标时域波形
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作 学
者: 院:
学 号：
专业(方向): 指导教师: 学 分: 3.5 教学大纲编号： 04041904-0
2017 年
6 月 21 日
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实验报告摘要
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毫米波雷达指工作在毫米波波段的雷达。工作频率通常选在 30～300GHz 范围内。与 红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有 全天候(大雨天除外)全天时的特点。雷达的基础是雷达方程，雷达各种应用的实现全依 附于雷达方程。掌握毫米波雷达的测速原理与雷达方程是学好雷达的基础。