雷达信号杂波的仿真与实现

雷达系统中杂波信号的建模与仿真

1.雷达系统中杂波信号的建模与仿真目的 雷达的基本工作原理是利用目标对雷达波的散射特性探测和识别目标。然而目标存在于周围的自然环境中，环境对雷达电磁波也会产生散射，从而对目标信号的检测产生干扰，这些干扰就称为雷达杂波。对雷达杂波的研究并通过相应的信号处理技术可以最大限度的压制杂波干扰，发挥雷达的工作性能。 雷达研制阶段的外场测试不仅耗费大量的人力、物力和财力，而且容易受大气状况影响，延长了研制周期。随着现代数字电子技术和仿真技术的发展，计算机仿真技术被广泛应用于包括雷达系统设计在内的科研生产的各个领域，在一定程度上可以替代外场测试，降低雷达研制的成本和周期。 长期以来，由于对杂波建模与仿真的应用己发展了多种杂波类型和多种建模与仿真方法。然而却缺少一个集合了各种典型杂波产生的成熟的软件包，雷达系统的研究人员在需要用到某一种杂波时，不得不亲自动手，从建立模型到计算机仿真，重复劳动，造成了大量的时间和人力的浪费。因此，建立一个雷达杂波库，就可以使得科研人员在用到杂波时无需重新编制程序，而直接从库中调用杂波生成模块，用来产生杂波数据或是用来构成雷达系统仿真模型，在节省时间和提高仿真效率上的效益是十分可观的。 从七十年代至今已经公布了很多杂波模型，其中有几类是公认的比较合适的模型。而且，杂波建模与仿真技术的发展己有三十多年的历史，己经有了一些比较成熟的理论和行之有效的方法，这就使得建立雷达杂波库具有可行性。 为了能够反映雷达信号处理机的真实性能，同时为改进信号处理方案提供理论依据，雷达杂波仿真模块输出的杂波模拟信号应该能够逼真的反映对象环境的散射环境。模拟杂波的一些重要散射特性影响着雷达对目标的检测和踉踪性能，比如模拟杂波的功率谱特性与雷达的动目标显示滤波器性能有关;模拟杂波的幅度起伏特性与雷达的恒虚警率检测处理性能有关。因此，杂波模拟方案的设计是雷达仿真设计中极其重要的内容，杂波模型的精确性、通用性和灵活性是衡量杂波产生模块的重要指标。 2.Simulink简介 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和

机载MIMO雷达杂波建模及杂波特性分析

机载MIMO雷达杂波建模及杂波特性分析 严韬,谢文冲,王永良 (空军雷达学院雷达兵器运用工程重点实验室,湖北武汉430019) 摘　要:机载MIMO雷达通过将MIMO技术应用到机载雷达,显著增加了雷达的系统自由度,改善了机载雷达的杂波抑制性能。首先建立了机载MIMO雷达的杂波数学模型;然后给出了两种典型的正交信号形式;最后对不同信号形式和不同误差条件下机载MIMO雷达的杂波功率谱和特征谱进行了仿真分析。仿真结果表明,机载MIMO雷达与机载相控阵雷达有相似的杂波分布,但其杂波自由度显著增加;发射信号从正交向相干的退化过程中,杂波在空时二维平面形成主副瓣并逐渐锐化。 关键词:机载MIMO雷达;杂波建模;杂波空时分布;杂波自由度 中图分类号:TN959 文献标识码:A 文章编号:167222337(2010)0420289207 Model and C lutter Ch aracteristics Analysis for Airborne MIMO R ad ar YAN Tao,XIE Wen2chong,WAN G Y ong2liang (Key Research L ab,A i r Force Radar A cadem y,W uhan430019,China) Abstract:Based on the application of MIMO technology to airborne radar,the degree of f reedom(DOF) of system for airborne MIMO radar increases dramatically and clutter suppression performance is improved effectively.The clutter model is established firstly in this paper,and then two typical orthogonal signals are introduced.Finally the simulation for clutter power spectra and eigenspectra under different signal formats and error conditions are implemented,and the clutter characteristics are analyzed.The simulation results in2 dicate that the distribution of clutter for airborne MIMO radar is similar to that for airborne phased array ra2 dar,but the DOF of clutter for airborne MIMO radar increases.The mainlobe and sidelobes are formed and acuminated gradually on the space2time plane when the transmitting signals degenerate f rom orthogonal sig2 nals to coherent signals. K ey w ords:airborne MIMO radar;clutter modeling;space2time distribution of clutter;degree of f ree2 dom(DOF)of clutter 1　引言 M IMO(多输入多输出)雷达是近几年发展起来的一种新体制雷达,其概念首先是被Fishler[1]在2004年提出的。它成功借鉴了在通信领域取得巨大成功的多输入多输出技术,使雷达系统通过独特的时间2能量管理技术来实现多个独立波束同时照射目标,从而有效改善雷达的性能。M IMO 雷达具有处理维数高、收发孔径利用充分、角分辨率高的优点;可以兼顾大空域搜索和空域覆盖率要求;利用多信号通道联合处理可以有效克服目标起伏,提高雷达检测性能;有效提高多目标、小目标、慢目标的检测能力等。目前,国内外许多学者都对M IMO雷达展开了大量的研究,主要研究方向集中在雷达系统结构研究[223]、信号波形设计[429]、目标检测性能[10211]及空间谱估计[12]等方面,研究对象主要以地基雷达为主。 机载M IMO雷达通过将M IMO技术应用到机载雷达,显著增加了雷达的系统自由度,改善了机载雷达的杂波抑制性能。本文研究机载M IMO 雷达的杂波分布特性,其安排如下:第1节为M I2 MO雷达背景知识介绍;第2节建立机载M IMO 雷达的杂波模型,首先基于UL A(Uniform Linear Array,均匀线阵)建立了机载M IMO雷达的阵列几何模型,然后给出发射信号完全正交和不完全 第4期2010年8月 雷达科学与技术 R a d a r S c i e nc e a nd Te c hnol ogy Vol.8No.4 August2010 收稿日期:2010203219;修回日期:2010205225 基金项目:国家杰出青年科学基金(No.60925005)

一种雷达信号处理模块的设计和实现

一种雷达信号处理模块的设计和实现 一种雷达信号处理模块的设计和实现 现代雷达特别是机载雷达数字信号处理机的特点是输入数据多，工作模式复杂，信息处理量大。因此，在一个实时信号处理系统中，雷达信号处理系统要同时进行高速数据分配、处理和大量的数据交换.而传统的雷达信号处理系统的设计思想是基于任务，设计者针对应用背景确定算法流程，确定相应的系统结构，再将结构划分为模块进行电路设计。这种方法存在一定的局限性。 首先，硬件平台的确定会使算法的升级受到制约，由此带来运算量加大、数据存储量增加甚至控制流程变化等问题。此外，雷达信号处理系统的任务往往不是单一的，目前很多原来由模拟电路完成的功能转由数字器件来处理。系统在不同工作阶段的处理任务不同，需要兼顾多种功能。这些问题都对通用性提出了进一步要求[2].随着大规模集成电路技术、高速串行处理及各种先进算法的飞速发展，利用高速DSP和FPGA相结合的系统结构是解决上述问题的有效途径。 1雷达信号处理机方案设计 1.1雷达信号处理的目的 现代机载雷达信号处理的任务繁重，主要功能是在空空方式下将AD 数据录取后进行数字脉压处理、数据格式转换和重排、加权降低频谱副瓣电平，然后进行匹配滤波或相参积累（FFT或DFT）、根据重复频率的方式进行一维或二维CFAR处理、跟踪时测角等运算后提取出点迹目标送给

数据处理机。空地方式下还要进行地图（如RBM和SAR）等相关图像成像处理，最后坐标转换成显示数据送给显控处理机。 上述任务需要基于百万门级可编程逻辑器件FPGA与高性能DSP芯片作为信号处理模块，以充分满足系统的实时性要求，同时为了缩短机载雷达系统的研制周期和减少开发经费，设计的基本指导思想是通用化的信号处理模块，可以根据不同要求，通过软件自由修改参数，方便用户使用。 1.2系统模块化设计方案 的功能模块，除了信号处理所必需的脉冲压缩模块、为MTD模块作准备的数据重排模块、FIR滤波器组模块、求模模块、恒虚警处理模块和显示数据存储模块外，还包括雷达同步信号和内部处理同步产生模块、自检数据产生模块以及不同测试点测试数据采样存储模块。这些模块更加丰富了系统的功能，使得雷达系统的研制者能够更方便地测试和观察信号处理各功能模块的工作情况。 主要功能模块的具体功能描述如下: （1）正交采样是信号处理的第一步，担负着为后续处理提供高质量数据的任务，中频接收机输出的信号先通过A/D转换器进行采样，然后进行正交解调，以获得中频信号的基带信号（也称为中频信号的复包络）的I、Q两路正交信号，采样的速率和精度是需要考虑的首要问题，采样系统引起的失真应当被限定在后续信号处理任务所要求的误差范围内。 （2）脉冲压缩模块是在发射峰值功率受限的情况下，使用匹配滤波器将接收到的宽脉冲信号变成窄脉冲且保持能量不变，以获得更高的距离

基于ZMNL方法的海杂波模型仿真探讨

基于ZMNL方法的海杂波模型仿真探讨 摘要海杂波作为环境波形中最为复杂的一种波形，常利用瑞利分布、对数正态分布、韦伯尔分布和K分布等几种常见模型对其进行描述。本文主要介绍利用零记忆非线性变换法（ZeroMemory Nonlinearity）對于雷达波形进行仿真。 关键词海杂波；零记忆非线性变换法；杂波统计模型 雷达杂波干扰历来是雷达科技工作者和观测者十分关注的课题，很多情况下，限制雷达探测能力的不是接收机的内部噪声，而是环境杂波。研究杂波的形成机理，杂波的反射强度与雷达参数的关系，讨论杂波的分布特性等这些都可以为制定雷达方案、选择雷达参数，采取各种抗杂波的措施、杂波模拟等工作提供理论依据，指明技术方向，避免雷达的设计研究工作一定程度上的盲目性。近半个世纪以来，人们对雷达杂波问题进行了大量的理论研究和试验测定，对雷达杂波的特性认识已经逐渐深入。先后建立了几种雷达杂波统计模型，包括瑞利分布、对数正态分布、韦伯尔分布和K分布等。对杂波进行分析，建立准确的杂波统计模型以及相应的仿真方法，一方面可以为雷达模拟器提供逼真的杂波环境模型；另一方面，也有助于雷达杂波滤波器的设计和实现，提高抑制杂波的能力，提高雷达探测性能。所以，雷达环境特性的研究，对提高雷达性能有着十分重要的意义，特别是面对现代目标隐身技术和超低空突防的威胁，愈加显得重要。 现代雷达系统越来越复杂。在雷达研制和生产的各个阶段，都离不开对雷达性能和指标的测试。如全部采用外场测试，将消耗大量的人力、物力、财力且易受天气状况影响，延长研制周期。而利用现代仿真技术和数字电路技术的雷达信号模拟器，以其经济灵活和可重复性等优点，已成为雷达系统的设计、开发和测试中不可缺少的重要组成部分。一些技术发达国家都比较普遍的使用雷达信号模拟器，凡是用雷达作为探测手段的武器系统，一般都配有比较先进的雷达信号模拟器，以便逼真地模拟威胁背景。因此，研制高性能的雷达信号模拟器是我军武器装备发展所迫切要求的下，以计算机为基础的仿真是目前雷达界公认的以可控方式经历和测量全部雷达性能的唯一办法。 由此计算机建模和仿真技术在雷达设计和开发中变得日益重要。目标和环境的真实统计模型可以用来深入了解新的信号处理方案并解释真实系统在实际实验中的工作情况；也可以用对系统的逐个脉冲仿真来开发和实验实时信号处理算法，并检查这些算法的硬件和软件实现。 海杂波的建模与仿真是雷达目标模拟中环境模拟的重要部分。仿真得到的海杂波数据良好与否是雷达最优化设计及雷达信号处理的关键。对海杂波的研究迄今已有50多年，但其实验数据和理论远不能令人满意，还不可能对海面回波的电平（作为雷达参数和海面状态参数的函数）做出高度准确的预测。对雷达波来说，海面是极其复杂的反射体，关键是找出一些合适的参数，以便建立一个描述海浪回波依从关系的数学模型。

雷达系统建模与仿真报告模板.doc

设计报告一十种随机数的产生 一概述 . 概论论是在已知随机变量的情况下，研究随机变量的统计特性及其参量，而随机变量的仿真正好与此相反，是在已知随机变量的统计特性及其参数的情况下研究如何在计算机上产生服从给定统计特性和参数随机变量。 下面对雷达中常用的模型进行建模： 均匀分布 高斯分布 指数分布 广义指数分布 瑞利分布 广义瑞利分布 Swerling 分布 t分布 对数一正态分布 韦布尔分布 二随机分布模型的产生思想及建立 . 产生随机数最常用的是在(0,1) 区间内均匀分布的随机数，其他分布的随机数可利用均匀分布随机数来产生。 均匀分布 1>（ 0， 1）区间的均匀分布： 用混合同余法产生(0,1)之间均匀分布的随机数，伪随机数通常是利用递推公式产生的，所用的混和同余法的递推公式为: x n 1 = x n +C（Mod m）

其中，C是非负整数。通过适当选取参数 C可以改善随机数的统计性质。一般取作小于 M的任意奇数正整数，最好使其与模 M互素。其他参数的选择 (1)的选取与计算机的字长有关。 (2) x(1) 一般取为奇数。 用Matlab 来实现，编程语言用 Matlab 语言，可以用 hist 数的直方图（即统计理论概率分布的一个样本的概率密度函数） 函数画出产生随机，直观地看出产 生随机数的有效程度。其产生程序如下： c=3;lamade=4*200+1; x(1)=11; M=2^36; for i=2:1:10000; x(i)=mod(lamade*x(i-1)+c,M); end; x=x./M; hist(x,10); mean(x) var(x) 运行结果如下： 均值 =方差= 2> （a,b ）区间的均匀分布： 利用已产生的（ 0，1）均匀分布随机数的基础上采用变换法直接产生（a,b）均匀分布的随机数。 其概率密度函数如下： 1 p( x) b a a x b 0 x a, x b 其产生程序如下： c=3;lamade=4*201+1; a=6;b=10; x(1)=11;M=2^36; for i=2:1:10000; x(i)=mod(lamade*x(i-1)+c,M);

机载雷达地杂波信号仿真

机载雷达的地杂波仿真实现 前言 机载雷达由于架设在运动的高空平台上，具有探测距离远、覆盖范围大、机动灵活等特点，应用范围相当广泛，可以执行战场侦察、预警等任务。在海湾战争、伊拉克战争中起到关键作用，在现代战争中越来越不可缺少，因此近年来受到广泛重视。但由于机载雷达的应用面临非常复杂的杂波环境，杂波功率很强，载机的平台运动效应使杂波谱展宽。此外，飞机运动时，杂波背景的特性会随时间变化。因此，有效地抑制这种时间非平稳和空间非平均的杂波干扰时雷达系统有效完成地面目标和低空飞行目标检测必须解决的首要问题。 从理想雷达系统设计过程中知道，雷达设计的目的提出之后，首先要考虑的是环境的影响，地海杂波环境对雷达性能的发挥是一个严重的负担，尤其是机载下视雷达，会遇到更加恶劣的杂波环境，能否正确估计杂波对雷达性能的影响，是雷达系统成败的关键之一。 。机载雷达遇到的地面杂波不仅强度大，多普勒频谱宽，而且可能在所有的距离上成为目标检测的背景；另一方面，雷达机载飞行地域广、地形地貌多种多样，仅使用一些简单的、典型的杂波数据已不能满足需要。因此，只有弄清楚地面/海面杂波的特性，才能够正确地确定机载雷达方案，选择主要的技术参数。例如： 1.只有根据各种地形和海面杂波的主要特征参数，并经过严格的杂波计算，才能得到比较准确的杂波强度和频谱数据，从而在这个基础上确定雷达的技术方案，对信号质量、系统动态范围、天线副瓣电平等指标提出要求。 2.只有弄清楚杂波的分布特性及参数，才能恰当的设计杂波抑制器的频率响应特性和恒虚警处理器，更加有效地消除主瓣杂波，并在一定的副杂波背景中检测目标。 3.雷达信号模拟器是调整和检验机载雷达性能的必要手段，但只有在弄清楚杂波的特性参数以后，才能够对信号及杂波模拟器提出合理的、准确的要求。 目前使用杂波模型主要有三种方式：描述杂波幅度和功率谱的统计模型，描述杂波 与频率、极化、俯角、环境参数等物散射单元机理的机理模型，描述由试验数据拟和0 理量之间依赖关系的关系模型。 1.描述杂波散射单元机理的机理模型 杂波机理模型的研究是属于杂波雷达截面的理论分析范畴，即根据各种电磁散射理论研究杂波单元产生散射场的各种机理，并利用各种计算方法和计算机技术定量预估各种情况下杂波单元的雷达散射截面特征。散射过程的讨论必须同特定的结构单元结合起来，这是机理模型分析的基本点。在散射单元的物理结构方面，对于现有的一些比较成功的地杂波和海杂波模型（如组合表面模型）一般都只是对于特定的地貌、海情，或者

LFMCW雷达系统的设计与仿真

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/fd13524942.html, LFMCW雷达系统的设计与仿真 作者：杨宜禥李小兵 来源：《信息技术时代·中旬刊》2019年第01期 摘要：阐述了LFMCW雷达的基本理论；从波形选择、调频带宽选择、调频周期选择和恒虚警检测参数选择等方面详细介绍了LFMCW雷达系统的设计，并对设计的系统进行了仿真，仿真结果验证了设计要求。关键词：LFMCW雷达系统；恒虚警检测；仿真 1.概述本文主要介绍LFMCW雷达系统设计与仿真。首先，介绍LFMCW雷达信号处理算法的基本理论，主要 从理论的角度解释常用的测距、测速、测角算法以及恒虚警检测算法。然后，详细地阐述了LFMCW雷达系统的设计过程，研究了波形选择、波形参数以及恒虚警检测参数对LFMCW雷达系统性能的影响。最后，通过MATLAB对LFMCW雷达系统进行仿真，以验证雷达系统设计的正确性。2.LFMCW雷达的基本理论 2.1 测距测速算法锯齿波LFMCW发射信号的包络不随时间变化，在每个时间周期内线性变化，故其信号特征为锯齿波，如图 2-1 所示，设LFMCW发射信号的载频为f0，调频带宽为B，调频周期为TF。其中，TR=2R/c，表示雷达 发射信号经过距离R的回波延时，其中R表示点目标与雷达之间的距离，c则在式中表示电磁波传播的速度，其值为光速，通常来说，TF远大于tR。当目标处于静止状态时，由于不存在多普勒效应，故LFMCW雷达的发射信号与接收信号之间的频率之差是一个常数fΔ，且与雷达和目标之间的距离呈现正向关系，其相关关系如式（2-1）所示。式（2-1）中各个参数的物理含义同前所述。以上对于频差fΔ虽然是在静止目标的基础上进行分析的，但是经过分析可知，发射信号与接收信号之间的频率之差fΔ同时包含着目标的距离信息与频率信息，只要通过测量频差fΔ，就可以得到距离等目标参量。现实情况下，被探测目标与雷达之间往往存在 着相对运动，此时雷达和目标之间存在着相对径向速度，故存在多普勒效应，差拍信号的频率值fΔ一直处于变化之中。当目标与雷达之间的距离不断改变时，其变化的快慢会在多普勒频率中得以体现。当背景噪声、杂波干扰与目标同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达可利用它们彼此不甚相同的多普勒频率作为分辨因素，摒除干扰，从而专注于对目标的追踪。因此在变化的频差中存在着目标的距离和速度等有用信息。在工程实现中常用的锯齿波调制LFMCW信号处理方法是对差拍信号按重复周期采样，设每个周期采样N点，并且连续采集 M个重复周期，将每个重复周期内的N点采样数据进行一次N点FFT（距离维FFT），即可将距离维上不同的距离单元区分开；再对距离维FFT结果中的属于同一距离单元的M点采样数据进行一次M点FFT（速度维FFT），即可区分同一距离单元内不同多普勒单元，其过程如图2-3所示。 2.2 测角算法 LFMCW雷达的相位法测角是利用多个天线接收的回波差拍信号之间的相位差进行测角。根据图2-4，我们可以展开分析，设在θ方向有远区目标，电磁波到达接收点的目标后被反射，其之后的传播可被视为平面波。由于两天线并不重合，导致它们接收到的信号存在波程差ΔR，进而产生相应的相位差φ，由图2-4可知：式（2-2）中，λ为雷达波长。通过测量相位差φ即可反向推导出目标方向θ。3.LFMCW雷达系统的设计本文设计的LFMCW雷达系统相关指标如下：载波频率在24GHz频段，测距精度ΔR≤0.6m，测速精度Δv≤0.4m/s，测角精度Δθ≤0.3o，最大可测距离Rmax≥50m，最大可检测目标数≥16。3.1 波形选择在LFMCW雷达系统设计时，常用到锯齿波调制和三角波调制这两种线性调频方式。选用

SIRP法K分布雷达杂波的建模与仿真

SIRP 法K 分布雷达杂波的建模与仿真 etpolo@https://www.360docs.net/doc/fd13524942.html, （本文是在论坛已有一篇文章《SIRP 法相干相关K 分布雷达杂波的建模与仿真》的基础上修改而来，在此首先感谢这篇文章的作者给予我的帮助。之所以完成这篇文章，有三个方面的原因：一是对原文章和仿真程序代码明显存在一些不一致的地方，因此，我这里对每个公式进行检验（后来证明文章的公式正确无误，但所给的仿真代码存在问题），二是对自己近4天工作的一个总结，以便以后学习可以参考；三是可以放在网上给初学者一些参考，以便后来者不再走自己曾经走过的弯路。文章的一些文字是在匆忙间完成，只求能表达所述意思，没有详细斟酌，海涵：）） 所谓杂波仿真，实际上就是要生成一系列在幅度上服从特定的概率密度分布（pdf ）的相关随机序列，常见的杂波仿真方法有两种：零记忆非线性变换法（ZMNL ）和 球不变随机过程法（SIRP ）。ZMNL 方法的基本思想是：首先产生相关的高斯随机过程，然后经过某种非线性变换得到所求的相关随机序列。这种方法的缺点就是输入序列与输出序列间有复杂的非线性关系,因此必须寻找输入序列与输出序列的相关函数间的非线性对应关系。SIRP 方法的基本思想是：产生一个相关的高斯随机过程，然后用具有所要求的单点概率密度函数的随机序列进行调制。这种方法的缺点则是受所求的序列的阶数及自相关函数的限制,同时这种方法的计算量非常大,不易形成快速算法。 ISAR 是一种相干雷达，其海杂波必然是相干且时空相关的。对于相干相关杂波，以往的方法都是将非相干的ZMNL 方法加以推广得到相干的ZMNL 模型。这种方法得以应用的一个前提是已知非线性变换前后杂波相关系数的非线性关系，然而对于相干相关K 分布杂波却很难找到这样一种非线性变换，于是我们采取SIRP 方法来仿真ISAR 的海杂波。 K 分布适用于描述高分辨雷达的非均匀杂波，多用于对海杂波的模拟。K 分布可以由一个均值是慢变化的瑞利分布来表示，其中这个慢变化的均值服从Γ分布。K 分布的概率密度函数为： ()()()12;,K /,(0,0)2x f x x x ννανανανα-??=??>> ?Γ?? (1) （公式1经过了本文查阅相关文献进行了确认） 其中，ν是形状参数，α是尺度函数，()Γ是伽马函数，K ν是第二类修正贝赛尔函数。杂波平均功率2σ，ν和α之间的关系可表示为： 2 22σαν= (2) （公式2经过本人查阅文献进行了确认） 对于大多数杂波来说，形状参数的取值范围是0ν<<∞，对于较小的ν的取值，如0.1ν→时，杂波有较长的托尾，ν→∞时的分布接近于瑞利分布。图1给出了K 分布杂波序列的实现结构。

简单雷达实信号仿真实验

沈阳理工大学 雷达成像实验（论文）简单雷达实信号仿真实验 年级: 2011届 学号: 1103060425 姓名: 专业: 通信工程 指导老师: 二零一四年十月

院系信息科学与工程学院专业通信工程 年级 2011届姓名 题目简单雷达实信号仿真实验 指导教师： 评语 指导教师 (签章) 成绩 年月日

摘要 运用数字信号处理理论和Matlab 软件研究的脉冲压缩多普勒雷达的信号处理仿真问题,提出了一个仿真模型,该模型能够仿真雷达信号、系统噪声与杂波的产生和脉冲压缩多普勒雷达系统中信号的动态处理过程,最后结合MIMO雷达信号特点 ,显示了使用Matlab 仿真雷达信号处理系统方便快捷的特点。 关键词: MIMO 模糊图脉冲压缩

Abstract The use of digital signal processing theory and Matlab software research Dop pler radar pulse compression signal processing simulation, a simulation model to simulation of radar signals, the system noise and clutter of the generation and p ulse compression Doppler radar system Dynamic signal processing, the final com bination of the characteristics of MIMO radar signal, indicating the use of Matlab simulation of the radar signal processing system characterized by convenient an d efficient. Key words: MIMO. Fuzzy Graph .pulse compression

基于Simulink的脉冲多普勒雷达系统建模仿真

基于Simulink的脉冲多普勒雷达系统建模仿真 胡海莽1，杨万海 （西安电子科技大学电子工程学院，陕西 西安 710071） 摘要：利用计算机仿真技术的可控制性，可重复性，无破坏性，安全性，经济性等特点与优势对雷达电子对抗装备及其技术与战术运用等进行仿真与效能评估，是当前和未来雷达与电子对抗领域研究中的一种重要手段。本文的工作是建立一个基于Simulink的雷达系统仿真库，因为MATLAB的使用广泛性，因此基于其上的雷达系统仿真库较易推广。该雷达系统仿真库不仅可以协助设计雷达系统而且可以帮助学生学习雷达系统。 关键词：雷达；建模；仿真 Modeling and Simulation of PD Radar System Based on Simulink HU Hai-Mang, YANG Wan-Hai (Xidian Univ, Xi’an 710071, China) Abstract: The modeling and simulation of radar systems with system simulation tools make it possible to complete scheme reasoning and performance evaluation efficiently. This paper constructs some radar function blocks and models and simulates a pulse Doppler radar system based on Simulink5.0.The software is perfectly applied in the study of algorithms in radar signal processing and displays the system’s performance. Keywords: radar; modeling; simulation; Simulink; 1 引言 在雷达信号处理系统中系统级仿真占有极其重要的地位，经过系统级仿真能够保证产品在最高层次上的设计正确性。因为外场模拟真实战场复杂电磁环境是非常困难的，同时也耗资巨大。外场试验的次数有限，难以全面反映雷达系统在各种复杂环境下的性能，外场测试和设计修改使得试验周期长，并造成巨大浪费。 以往的工作多是基于EDA平台如SPW和SystemView，这些软件专业性很强，而且价格较贵，因此基于这些平台的雷达系统仿真库也较难推广。本文的工作是建立一个基于Simulink的雷达系统仿真库，因为MATLAB的广泛性使用，因此基于其上的雷达系统仿真库较易推广。该雷达系统仿真库不仅可以协助设计雷达系统而且可以帮助学生学习雷达系统。 Simulink是一种开放性的，用来模拟线性或非线性的以及连续或离散的或者两者混合的动态系统的强有力的系统级仿真工具。它是MATLAB的一个附加组件，用来提供一个系统级的建模与动态仿真工作平台。Simulink是用模块组合的方法来使用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机模型的。另外，Simulink还提供一套图形动画的处理方法，使用户可以方便地观察到仿真的整个过程。 Simulink5.0在软硬件的接口方面有了长足的进步，Simulink已经可以很方便地进行实时的信号控制和处理、信息通信以及DSP的处理。仿真程序经过编译可以直接下载到DSP等硬件设备中去，使得从系统级仿真到硬件实现可以一气呵成。 本文的仿真基于MATLAB6.5及其所带的Simulink5.0。 2 脉冲多普勒雷达系统仿真 脉冲多普勒（PD）雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达体制。这种雷达具 作者简介：胡海莽（1977-），男，江苏省淮安市人，现为西安电子科技大学电路与系统学科硕士研究生，研究方向为信息处理，系统仿真。

雷达信号处理实验报告_课程设计

电子科技大学 雷达信号产生与处理实验课程设计 课程名称:雷达信号产生与处理的设计与验证 指导老师：姒强 小组成员： 学院：信息与通信工程学院 一、实验项目名称：雷达信号产生与处理的设计与验证课程设计 二、实验目的： 1.熟悉QuartusII的开发、调试、测试 2.LFM中频信号产生与接收的实现 3.LFM脉冲压缩处理的实现

三、实验内容： 1.输出一路中频LFM信号：T=24us，B=5MHz，f0=30MHz 2.构造中频数字接收机（DDC）对上述信号接收 3.输出接收机的基带LFM信号，采样率7.5MHz 4.输出脉冲压缩结果 四、实验要求： 1.波形产生DAC时钟自行确定 2.接收机ADC采样时钟自行确定 3.波形产生方案及相应参数自行确定 4.接收机方案及相应参数自行确定 五、实验环境、工具： MATLAB软件、QuartusII软件、软件仿真、计算机 六、实验原理： 方案总框图：

（1）matlab产生LFM信号 LFM信号要求为T=24us，B=5MHz，f0 =30MHz。选择采样率为45MHz。 产生LFM的matlab代码如下： MHz=1e+6; us=1e-6; %-------------------------波形参数----------------------------- fs=45*MHz; f0=30*MHz; B=5*MHz; T=24*us; Tb=72*us; SupN=fs/7.5/MHz; %-------------------------波形计算----------------------------- K=B/T; Ts=1/fs; tsam=0:Ts:T; LFM=sin((2*pi*(f0-B/2)*tsam+pi*K*tsam .^2)); LFM=[zeros(1,Tb/Ts) LFM zeros(1,Tb/Ts)]; N=length(LFM); Fig=figure; x_axis=(1:N)*Ts/us; plot(x_axis,real(LFM),'r'); title('LFM原始波形');xlabel('时间(us)'); ylabel('归一化幅度'); zoom xon; grid on; axis([min(x_axis) max(x_axis) -1.1 1.1]); 编写matlab程序将中频LFM信号画出来

机载雷达杂波模拟器的设计与实现

总体工程 机载雷达杂波模拟器的设计与实现* 孙凤荣,郑伟华 (91404部队, 河北秦皇岛066001) 摘要 给出了机载雷达杂波模拟器的设计和实现方案,该模拟器采用专用软件及专用硬件相结合,实时与非实时相结合的方法,产生的杂波能够满足所要求的功率谱特性,其实测结果和仿真结果能够符合。为机载雷达杂波的模拟和工程实现提供了可行的方法。 关键词 机载雷达;杂波;模拟;设计实现 中图分类号:TN959.7 文献标识码:A D esign and R eali zati on of A irborne R adar C l utter Si m ul ator SUN Feng rong,ZHENG W ei hua (The91404Un i,t PLA, Q inhuangdao066001,Ch i n a) Ab stract Th is paper presents an a irborne radar c l utter si m ulator desi gn and i m ple m en tati on.T he si m ulator uses specia l soft w are and spec i a l hardware,and comb i nati on o f the m to g enerate i n rea l ti m e or not t he clutter.T he generated cl utter can satisfy the po w er spectru m character i stic requ irement.T he m easured resu lt and si m ulation m a tch perfec tly.T hus a v i able m ethod for si m u l a tion and eng i neer i ng reali zati on of a irborne c l utter g enerati on i s prov i ded. K ey w ords air bo rne radar;c l utter;s i m u l ation;design and i m ple m en tati on 0 引 言 机载雷达杂波模拟器主要模拟机载雷达的和、方位差、俯仰差和保护通道的基带地杂波、海杂波。从实现手段上分,有专用软件模拟、专用硬件模拟、通用仪器模拟等方法;从实时性上分,有实时模拟和非实时模拟等方法。模拟器采用专用软件及专用硬件,软件与硬件相结合,实时与非实时相结合的方法。 1 系统设计[1-6] 1.1 系统原理及组成 如图1所示,模拟器由一台工控机(主机)、一块专用网卡(PC I卡)、一块时序驱动卡(PC I卡)、4块PCI杂波卡(PC I卡)、一部外置中频调制器(4路)组成。专用网卡、时序驱动卡、杂波卡共6块PC I卡均安装在主机内,4路中频调制器单独安装在工控机外。网卡提供了雷达与模拟器的景信息实时传送接口。每块PCI杂波卡上除了数字电路外,还包括D/A变换器,每块PC I杂波卡输出一路模拟复基带信号(I,Q)。时序驱动卡主要完成雷达与模拟器的时序接口功能,获取雷达时序信号,并向PC I杂波卡和外置的4路中频调制器提供时序控制及中频参数信号。4路中频调制器接收PC I杂波卡输出的模拟复基带信号和驱动卡提供的中频参数信号,完成复基带信号到中频信号的调制,输出4 路模拟中频杂波信号。 图1 系统原理框图 景信息接口主要用来由雷达向模拟器实时地传送景信息数据。景信息数据主要包括以下3个方面: (1)工作方式:地杂波、海杂波方式。 (2)脉冲重复频率(PRF)信息:信息包括景中含有几种不同PRF的帧、各帧在景中的排列顺序、各帧的PRF值等参数。 (3)波束方位指向:当前景的波束方位指向。 19 第30卷 第9期 2008年9月 现代雷达 M ode rn R adar V o.l30 N o.9 Septe m be r2008 *收稿日期:2008 03 26 修订日期:2008 08 07

海杂波的建模与仿真

信息与通信工程学院 综合实验(1)设计报告海杂波的建模与仿真 学号：S310080092 专业：通信与信息系统 学生姓名：韩鹏 任课教师：穆琳琳 2011年6月

海杂波的建模与仿真 韩鹏 摘要：海杂波的建模与仿真是雷达目标模拟中环境模拟的重要部分。仿真得到的海杂波数据良好与否是雷达最优化设计及雷达信号处理的关键。海杂波的存在对雷达的目标检测、定位跟踪的性能都将产生影响，因此，在海杂波为主要干扰源的情况下，有必要对雷达探测区域内的海杂波特性进行分析，本文给出了海杂波的一些相关特性和几种分布下海杂波的模型以及两种海杂波的模拟方法，一种是无记忆非线性变换法(Zero Memory Nonlinearity,ZMNL)，另一种是球形不变随机过程法(Spherically Invariant Random Process,SIRP)，最后给出ZMNL模拟方法的仿真。 关键词：海杂波随机过程建模与仿真ZMNL SIRP 一、实验目的 海面上反射回来的不需要的杂波称为海杂波。海杂波的存在对雷达的目标检测、定位跟踪的性能都将产生影响，因此，在海杂波为主要干扰源的情况下，有必要对雷达探测区域内的海杂波特性进行分析，建立准确的海杂波模型，一方面可以为雷达系统仿真提供逼真的杂波环境的模型；另一方面则有助于雷达杂波滤波器的设计和实现，提高抑制杂波的能力，提高雷达的探测性能。因此，海杂波的建模与仿真具有重要意义。 二、实验内容简介 2.1海杂波的概念和统计性质 2.1.1海杂波的概念 大家都知道，雷达系统的主要功能是目标检测，即发现目标。还可以在一个或者多个雷达坐标上，粗略的确定目标的位置。雷达可以对目标进行重复测量的方法，沿目标轨道对目标进行跟踪，可以外推到未来位置，估计拦截点或落点，也可以向后外推，估计发射点。 但是当雷达探测位于陆地或海面上的目标时，雷达接受的不仅有目标的回波，而且叠加有不需要的被照射区域的回波，这部分回波在雷达术语里就被称为杂波。雷达杂波就是雷达波束在物体表面形成的后向散射，海杂波就是海面上反射回来的杂波，它表现出更强的动态特性。海面作为雷达波的反射面，其性能十分复杂，海风、海流、海浪、潮汐和不同的水质等都对海杂波的产生有着不同的影响。 2.1.2海杂波的统计性质 雷达接受信号一般包括下面三个组成部分：1)有用的雷达目标回波；2)由于电干扰和雷达设备本身等形成的噪声；3)地面、海面及空中的云雨、干扰箔条等背景形成的杂波。由于杂波信号的强度远远超过目标信号，并且杂波谱常常接近于目标，同时还受雷达设备参数的影响，这些因素增大了雷达对杂波的处理难度。

电子科大毕设——有关雷达信号设计(第四章)

第4章仿真软件设计方案 4.1总体设计方案 警戒雷达接收机仿真平台总体方案的思路是不设计硬件电路，只利用计算机软件仿真雷达所有的工作过程。该平台主要用于验证建立的信号模型、回波模型、噪声模型、雷达信号的发生和接收过程、数据处理算法等的正确性，不追求实时性，为便于开发与维护，采用MATLAB语言编程，利用MATLAB丰富的数字信号处理函数迅速建立起系统模型，在设计的任何阶段都能够很方便的对其进行修改。仿真平台外部环境模拟、雷达信号处理与数据处理进程尽可能与实际雷达的工作环境相匹配，接收机仿真平台工作流程，见图4.1。 图4.1接收机仿真流程图 当用户输入仿真参数后，雷达接收机仿真平台开始启动，各模块间可以实现数据、信息的传递及共享，其功能与雷达接收机各系统分机完成功能基本相同，同时仿真平台能够模拟外部环境参数，信号处理与数据处理进程尽可能与实际雷达的工作环境相匹配。 接收机系统的软件设计需要充分考虑系统的可维护性和可移植性，基于模块化方法，建立仿真平台的软件设计规范和约定，把仿真平台要完成的功能分解细化，变成相对独立的子程序模块的开发，降低系统的复杂性，使得系统容易修改，为后期继续研究提供良好的实验平台。 4.2各模块设计方案 4.2.1回波信号产生模块 在雷达信号模拟中，一项很重要的工作就是为雷达目标和雷达工作环境建立

数学模型。模拟回波与实际雷达回波的相似程度主要取决于目标和环境模型的选择。由于一种模型一般只适用于某些特定情况，因此对不同体制的雷达，应具体研究目标和环境模型的设置方法。根据仿真系统功能要求和总体方案，回波信号产生模块需要具备的功能模块有回波信号发生器、杂波发生器、噪声发生器。 回波信号产生模块连接关系，如图4.2所示。 图4.2回杂波模块关系图 雷达回波模型主要包括目标模型、噪声模型、杂波模型。 雷达回波的目标模型包括信号类型，目标距离、回波幅度、幅度起伏、多普勒频率。信号类型主要包括线性调频信号和相位编码信号。目标距离的模拟要根据目标运动的速度和方向以及雷达工作时间的变化计算产生。回波幅度的模拟要根据距离方程和目标散射截面的变化计算产生。幅度起伏通常采用斯威林的4种模型，与目标RCS起伏的统计分布和相关特性紧密相关，以及雷达系统参数有关[3]。 雷达系统的噪声通常是高斯分布的白噪声，因此可以采用蒙特卡洛方法模拟产生。但为了更广泛的适用于各种场合，本文同样也建立了其他噪声模型。 雷达系统的杂波变化复杂，一般来说，描述杂波变化规律的参数是概率密度函数和功率谱。雷达系统的杂波概率密度函数还与雷达系统的体制、参数有关，因此普通分辨率雷达和高分辨率雷达的杂波模型也不相同。杂波的功率谱取决于雷达与杂波的相对运动和雷达系统的参数。 回波信号模块模型汇总，如表4.1所示。

雷达信号处理的MATLAB仿真

11目录 1. 设计的基本骤 (1) 1.1 雷达信号的产生 (1) 1.2 噪声和杂波的产生 (1) 2. 信号处理系统的仿真 (1) 2.1 正交解调模块 (2) 2.2 脉冲压缩模块 (3) 2.3 回波积累模块 (3) 2.4 恒虚警处理（CFAR）模块 (4) 结论 (11)

1 设计的基本骤 雷达是通过发射电磁信号，再从接收信号中检测目标回波来探测目标的。再接收信号中，不但有目标回波，也会有噪声（天地噪声，接收机噪声）；地面、海面和气象环境(如云雨)等散射产生的杂波信号；以及各种干扰信号（如工业干扰，广播电磁干扰和人为干扰）等。所以，雷达探测目标是在十分复杂的信号背景下进行的，雷达需要通过信号处理来检测目标，并提取目标的各种信息，如距离、角度、运动速度、目标形状和性质等。 图3-6 设计原理图 2 信号处理系统的仿真 雷达信号处理的目的是消除不需要的信号（如杂波）及干扰，提取或加强由目标所产生的回波信号。雷达信号处理的功能有很多，不同的雷达采用的功能也有所不同，本文是对某脉冲压缩雷达的信号处理部分进行仿真。一个典型的脉冲压缩雷达的信号处理部分主要由A/D 采样、正交解调、脉冲压缩、视频积累、恒虚警处理等功能组成。因此，脉冲压缩雷达信号处理的仿真模型.

2.1 正交解调模块 雷达中频信号在进行脉冲压缩之前，需要先转换成零中频的I 、Q 两路正交信号。中频信号可表示为: 0()()c o s (2())IF f t A t f t t π?=+ (3.2) 式(3.2)中， f 0 为载波频率。 令: 00()()cos2()sin 2IF f t I t f t Q t f t ππ=- (3.3) 则 00()()cos2()sin 2IF f t I t f t Q t f t ππ=- (3.4) 在仿真中，所有信号都是用离散时间序列表示的，设采样周期为T ,则中频信号为 f IF (rT ) ，同样，复本振信号采样后的信号为 f local =e xp(?j ω 0rT ) (3.5) 则数字化后的中频信号和复本振信号相乘解调后，通过低通滤波器后得到的基带信号f BB (r ) 为: 1 1 000 {()cos()}(){()sin()}()N N BB IF IF n n f f r n r n T h n j f r n r n T h n ωω--==-----∑∑ (3.6) 式(3.6)中， h (n ) 是积累长度为N 的低通滤波器的脉冲响应。 根据实际的应用，仅仅采用以奈奎斯特采样率进行采样的话，得不到较好混频信号和滤波结果，采样频率f s 一般需要中心频率的4 倍以上才能获得较好的信号的实部和虚部。当采样频率为f s = 4 f 0时，ω0 T = π/2，则基带信号可以简化为 1 1 0(){()cos()}(){()sin()}()22N N BB IF IF n n f r f r n r n h n j f r n r n h n π π --==-----∑∑ (3.7) 使用Matlab 仿真正交解调的步骤： （1） 产生理想线性调频信号y 。 （2） 产生I 、Q 两路本振信号。设f 0为本振信号的中心频率，f s 为采样频率，n 为线性 调频信号时间序列的长度，则I 路本振信号为cos(n2πf 0/f s ),同样，Q 路本振信号sin(n2πf 0/f s )。当f s = 4 f 0 时，I 、Q 两路本信号分别为cos(πn/2)和sin( n π /2)。 （3） 线性调频信号y 和复本振信号相乘,得到I 、Q 两路信号。 （4） I 、Q 两路信号通过低通滤波器，滤除高频分量，以获得最终的检波结果。Matlab