随着海运事业的不断发展,国家大力推动航运发展进入智能化时代,而船舶自动化是船舶科学技术发展中不可或缺的一部分。为了尽可能避免通过人工目测方法带来的客观和主观误差,且调频连续波雷达具有精度高、受外界干扰小等特点,因此,设计一款基于调频连续波雷达的船舶吃水测量系统是可行的。本文的具体内容如下:(1)系统整体设计。设计了一种基于调频连续波雷达的船舶吃水测量系统,实现对船舶吃水值的测量,当船舶吃水值异常时,触发警报机制。论文对测量系统的基本功能、系统性能和主要技术参数进行了分析,对系统软硬件整体实现方案进行了设计。(2)雷达前端系统设计。为了获得稳定良好的目标差频信号,设计了雷达前端系统,包括调制信号发生电路、高通滤波器电路、放大偏置电路、低通滤波器电路及限幅电压跟随器电路的设计。为了进一步抑制调制信号泄露,设计了三角波低通滤波器,滤波后输出的波形几乎不影响调频连续波雷达的调频线性度。(3)差频信号数据处理。为了提取目标差频信号中的频率信息,应用了快速傅里叶变换算法,通过加窗处理有效减少频谱泄露问题。采用线性调频Z变换算法对感兴趣频段进行频谱细化,减少由栅栏效应产生的测量误差。考虑到风浪及船舶振动等因素对系统测量精度产生的影响,分别提取差频信号上下调频阶段频谱中出现的最大幅值谱线作为有用目标的配对谱线,实现测量目标的频谱配对,随后对一个系统测量周期内采集到的测量数据进行平滑处理,获得船舶吃水值。通过仿真验证了算法的可行性。最终,设计了计算机软件,实现对下位机串口传输来的差频信号A/D转换值进行数据处理,并设置了友好且易于操作的人机交互界面。(4)系统测试。搭建系统,对静态目标进行系统测试,测量误差率保持在0.5%以内,进行了误差分析并提出了改进方案。