“LFMCW雷达信号多周期模糊函数分析”再研究
周期LFMCW的时频分析
雷达对抗技术实验报告实验题目：周期LFMCW的时频分析院系：电子与信息工程学院班级：姓名：学号：指导教师：实验时间： 2012 年 6 月周期LFMCW时频分析一、实验目的通过周期LFMCW时频分析实验，加深对线性调频信号的理解，对非平稳信号的时频分析的基本思想与实现方法的认识，并掌握Matlab的基本语法、基本函数的使用以及周期拓展，时频分析的方法。
二、实验原理1.信号分析非平稳信号是指信号的统计特征随时间变化的时变信号，其频率也是时间的函数。
线性调频信号是典型的非平稳信号。
传统的傅立叶变换可求得信号的频率，但该方法是基于信号的全局信息，并不能反映信号的局部特征，也不能反映其中某个频率分量出现的具体时间及其变化趋势，不具备分析信号的瞬时有效性。
而瞬时频率，能给出信号的调制变化规律，具有它独特的优势和瞬时有效性。
瞬时频率作为描绘非平稳信号特征的一个重要物理量，其估计和提取一直是非平稳信号处理中的研究热点。
目前，人们已提出如瞬时自相关法、相位法、过零点法、时频分析等多种手段和方法。
实验中采用时频分析方法。
在信号的时频分析中用的最多的就是短时傅立叶变换（STFT），短时傅立叶变换是典型的线性时频表示。
这种变换的基本思想就是用一个窗函数乘时间信号，该窗函数的时宽足够窄，使取出的信号可以看成是平稳的，然后进行傅立叶变换，可以反映该时宽中的频谱，如果让窗函数沿时间轴移动，可以得到信号频谱随时间变化的规律。
现对短时傅立叶变换及其性质介绍如下。
它在傅里叶分析中通过加窗来观察信号，因此，短时傅里叶变换也称加窗傅里叶变换。
其表达式为：其中表示的复共轭，是输入信号，是窗函数。
在这个变换中，起着频限的作用，起着时限的作用。
随着的变化，所确定的“时间窗”在轴上移动，使“以某一时间间隔步进”进行分析。
因此，往往被称为窗口函数，大致反映了在时刻频率的“信号成分”相对含量。
在实际应用中，有时需要研究信号能量在时频平面中的二维分布情况，为此将短时傅立叶变换取模平方，得到二次型时频分布，称为短时功率或谱图。
LFMCW雷达信号处理技术研究的开题报告
LFMCW雷达信号处理技术研究的开题报告一、选题背景及意义随着科技的不断进步和发展，LFMCW（linear frequency modulated continuous wave，线性调频连续波）雷达成为了在目标检测和测距方面应用十分广泛的一种雷达技术。
LFMCW雷达是以一种连续的线性调频信号来探测测距的，利用距离与回波信号的相位差来确定目标的距离。
与传统的脉冲雷达技术相比，LFMCW雷达在信号处理和算法方面具有很多优势，如更好的距离测量精度、更强的抗多径干扰能力等。
本课题的研究重点是LFMCW雷达信号处理技术，旨在深入探究这一技术在目标检测和测距中的应用，并通过实验验证不同信号处理方法的有效性，为LFMCW雷达技术的发展提供有益的研究成果。
二、研究内容及方法1. LFMCW雷达工作原理和信号处理基础首先介绍LFMCW雷达的工作原理，包括信号发射和接收原理以及基本的信号处理流程。
然后讨论LFMCW雷达信号处理中的几个关键问题，如信号解调、距离和速度测量等。
2. LFMCW雷达信号处理算法介绍LFMCW雷达信号处理的几种常见算法，如FFT、卡尔曼滤波、小波变换等，分析它们的优缺点和适用场景，从而为后续实验设计提供参考。
3. 实验设计和数据分析设计具体的实验方案，比较不同信号处理方法的性能，从数据上证明其优点和不足之处，结合理论分析进行深入探讨。
三、预期成果本研究的预期成果包括：1. 更深入的探究LFMCW雷达技术在目标检测和测距中的应用，为相关领域的科研工作者提供有益的研究成果。
2. 比较不同的信号处理方法的优劣，为致力于开发更高效的LFMCW雷达信号处理算法的研究人员提供参考。
3. 通过实验验证不同信号处理方法的有效性，为LFMCW雷达技术的应用和发展提供具体的实验数据支持。
四、研究进度计划第一阶段（1周）：研究LFMCW雷达的基本工作原理和信号处理方法。
第二阶段（4周）：搜集相关文献，深入研究LFMCW雷达信号处理算法。
基于模糊函数的双基地雷达LFM脉冲信号分辨特性研究
收稿 日期 ：０ １０ —４ ２ １－９０ 战立晓（９６ ： 士生， １ ８一） 博 主要 研 究 领 域 为双 基 地 雷 达 信 号 处 理 与 目标 检 测
图 １ 双 基 地 雷 达 空 间 几 何 模 型
武汉
４０１ ） ３ ０ ９
摘 要 ： 立 了双 基 地 雷 达 的 空 间 几何 模 型 ， 于 双 基 地 雷 达 Ｌ Ｍ 脉 冲信 号 的 模 糊 函 数 ， 出 了其 建 基 Ｆ 导 距 离 分 辨 力 和 速度 分辨 力 的关 系 表 达 式 ． 论 分 析 和 仿 真 结 果 表 明 双 基 地 雷 达 Ｌ Ｍ 脉 冲 信 号 的 理 Ｆ 距 离 分 辨 力 和 速度 分辨 力 与 目标 双 基 地 角 有 关 ， 小 接 收 基 地 视 角 和 短 基 线 长 度 可 以 获 得 高 的 双 减
２ １ 双基地 雷达 Ｌ Ｍ 脉 冲信号 的距 离分辨 力 ． Ｆ
将式 （ ） 式 （ ） １ 、 ４ 和半 角公式 代入 式 （ ） 可 得 ３，
川
２ ｃｓ ／ Ｖ ｏ
２、
Ｒ ＋Ｌ ｏ Ｒ ｃｓ Ｒ Ｏ
干 而
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２
（ ５）
根 据式 （ ） 当 ｆ ＝ｆ ， ８， ｄ ｄ 时 有
基 地 雷 达 分辨 力．
关键词 ： 双基地雷达 ； Ｆ 脉冲信号 ； Ｌ Ｍ 模糊 函数 ； 分辨力
中图 法 分 类 号 ： Ｎ９ Ｔ ５ Ｄ Ｉ １． ９ ３ｊｉ ｎ １０ —８ ３ ２ １． ６ ０ ４ Ｏ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ６２ ２ ． ０ １ ０ ． ４ ｓ
多普勒频率偏置线性调频信号的模糊函数分析
多普勒频率偏置线性调频信号的模糊函数分析梅慧;陈章友【摘要】线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号是研究最早、应用也最广泛的一种脉冲压缩信号,当LFM回波信号有较大的多普勒频移时,匹配滤波器仍能起到良好的脉冲压缩作用,这使得多普勒频率偏置技术得以应用.由于需要对发射信号进行多次周期扫频来获得目标的速度信息,根据模糊函数定义推导了多周期多普勒频率偏置线性调频(Doppler frequency shifted linear frequency modulation,DFS-LFM)信号的模糊函数,以及不同DFS-LFM信号的互模糊函数,并对DFS-LFM信号参数与雷达距离和多普勒分辨性能进行了分析.分析结果表明,多周期LFM信号进行多普勒频率偏置后,分辨性能不受影响;对于多个不同多普勒频率偏置的LFM信号,距离和速度分辨能力不受影响但其最大不模糊多普勒谱宽发生改变且与频率偏置间隔有关.当多普勒频率偏置间隔大于目标最大多普勒频移时,既不会影响目标的多普勒速度分辨性能,又能充分利用多普勒频谱,降低了系统对工作频率及带宽的要求.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)018【总页数】5页(P207-211)【关键词】线性调频信号;多普勒频率偏置;模糊函数;雷达分辨率【作者】梅慧;陈章友【作者单位】武汉大学电子信息学院,武汉430072;武汉大学电子信息学院,武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TN957.52线性调频(LFM)信号是基于匹配滤波理论提出的一种脉冲压缩信号，其突出的优点之一在于即使由于目标运动产生的回波多普勒偏移较大，匹配滤波的性能也不受影响[1]。
在高频地波多站组网雷达以及多输入多输出(MIMO)雷达中，大多采用频率正交信号，这对频率的选择受到限制且雷达系统的工作带宽与正交信号个数成正比增加[2]。
由于该频段电磁环境复杂[3]，各类电台等信号较多，工作带宽增加时更容易受到严重的干扰。
K波段LFMCW雷达频率源系统研究的开题报告
K波段LFMCW雷达频率源系统研究的开题报告一、选题背景随着雷达技术的不断发展，LFMCW雷达成为了高频段无线通信和雷达探测应用中的重要组成部分。
K波段的LFMCW雷达频率源系统作为其基础，对随着雷达技术的不断进步和应用领域的不断拓展显得尤为重要。
本文旨在对K波段LFMCW雷达频率源系统的研究进行探讨和分析。
二、研究内容本文旨在围绕如下问题展开研究：1. K波段LFMCW雷达频率源系统的原理和特点；2. 现有K波段LFMCW雷达频率源系统技术的不足和问题；3. 针对现有技术的不足和问题，提出改进措施和解决方案；4. 通过理论计算和实验测试验证提出的改进措施和解决方案的有效性和实用性。
三、研究意义K波段LFMCW雷达频率源系统是LFMCW雷达技术的基础，其性能的优劣直接影响LFMCW雷达系统的探测精度和应用效果。
因此，对于K 波段LFMCW雷达频率源系统的研究和改进，具有显著的应用价值和工程意义。
本文的研究成果可以为LFMCW雷达技术的进一步发展和应用提供理论基础和技术支持。
四、研究方法本文将从理论计算和实验测试两方面展开研究。
首先，通过对K波段LFMCW雷达频率源系统的原理和特点进行分析和研究，找出其现有技术存在的不足和问题；然后结合理论计算和仿真模拟，探讨其可行的改进和解决方案；最后通过实验验证，检验改进措施和解决方案的可行性、可靠性和有效性。
五、论文结构本文共分为六章：第一章为引言，介绍研究选题、背景和研究意义；第二章为相关技术和理论知识的梳理；第三章为K波段LFMCW雷达频率源系统的原理和特点；第四章为现有技术存在的不足和问题的分析；第五章为改进措施和解决方案的提出和验证；第六章为总结和展望，对本文的研究成果进行总结，并展望未来研究方向和应用前景。
对称三角线性调频连续波雷达信号多周期模糊函数分析
M ulti period Ambiguity Function Analysis of Symm etrical Triangle Linear FrequencyM odulation ContinuousW ave Signals
WU L ,i PENG Shu sheng , XI AO Ze long , SH I X iang quan
[ 6]
式中: t 、 ! 分别表示时延和多普勒频率 , u( t) 为发 射信号的复包络。在大时带宽积条件下 , 必须考 虑多普勒效应对复包络函数的影响。这时模糊函 数表示为:
, 代入式 ( 5) 可得 !∀ 0 时的模糊
76 (, t! )=e
j
(, t! )2 2∀!
南京理工大学 学报 ( 自然科学版 )
N- 1
{C ( x1 ) + C( x2 ) |
* [ 5] j2 !t
式中: C ( x)、 S( x)为菲涅尔积分函数。 当 != 0时 : (, t 0) = e 定义 dt ( 1)
i ktT
sin ( kt( T - t) ) ktT
( 6)
t= t / ( 1 /B ) 为归一化相对延时, 其物
u( t) u ( t+ t) e
理意义是目标距离差所包含的距离单元数; ! = !/ ( 1 /T ) 为归一化相对多普勒频率, 其物理意义是 T 时间内相对多普勒 频率振荡周期数; ∀ = B / f0 为 信号相对带宽 函数:
j kt2
。但由于 LFM C W 雷达信号时宽
通常较大, 距离速度耦合将引起运动目标出现较 大的测距偏移, 而采用对称三角 LFMCW 信号, 可 以实现距离速度去耦合
cw信号和lfm信号自相关函数的结果
cw信号和lfm信号自相关函数的结果CW信号和LFM信号是常见的调频连续波信号，它们在通信、雷达和无线电测量等领域广泛应用。
本文将分析CW信号和LFM信号的自相关函数的结果，并给出相关参考内容。
CW信号是连续的单频信号，可以用如下数学表示：\[s_{CW}(t) = A\cdot\cos(2\pi f_ct)\]其中，\(A\)为振幅，\(f_c\)为载波频率，\(t\)表示时间。
CW信号的自相关函数是指信号与其自身在不同时间下的相互关系。
由于CW信号只有一个频率成分，其自相关函数的结果是一个脉冲函数，其形式如下：\[R_{CW}(t) = A^2\cdot\delta(t)\]其中，\(\delta(t)\)表示单位冲激函数。
LFM信号是一种线性调频连续波信号，可以用如下数学表示：\[s_{LFM}(t) = A\cdot\cos\left[2\pi(f_0t + \frac{\beta}{2}t^2)\right] \]其中，\(A\)为振幅，\(f_0\)为起始频率，\(\beta\)为调频斜率。
LFM信号的自相关函数表示信号与其自身在不同时间下的相互关系。
LFM信号的自相关函数的结果是一个三角函数与一个泄漏项的乘积，其形式如下：\[|R_{LFM}(t)| =\left|\frac{A^2}{2\sqrt{\pi}f_0}\frac{\sin\left[\frac{\pi\betat}{f_0}\right]}{\left(\frac{\beta t}{f_0}\right)}\cdot e^{-j2\pi f_0 t}\right|\]CW信号和LFM信号的自相关函数结果有明显的差异。
CW 信号的自相关函数是一个脉冲函数，表示信号的能量集中在一个点。
而LFM信号的自相关函数是一个三角函数与一个泄漏项的乘积，表示信号的能量在时间上会发生扩散。
以上是CW信号和LFM信号自相关函数的结果及其形式，下面给出相关参考内容。
LFM-CW雷达信号处理算法研究及仿真
（ 发射信 号 ａ）
（ 发射 信号及点 目标 回波信 号 ｂ）
图 １ 在 Ｌ Ｍ— Ｗ 系统 中的 发 射 和 接 收 波 形 Ｆ Ｃ
对 于静态 目标 而言 ， 收信 号和发 射信号 间的瞬 时频差 为一 个常数 ， 与 目标距 离成 正 比 ， 接 并 其公式如
ｉ ｇ ｍ ｅ ｈｏ ＬＦＭ — ｎ ｔ ｄ ｏｆ ＣＷ ｒ ｄ ｒ ｆｎ ｌｙ ａ ｓｍ ｕ ａ ｉ ｒ ｇｒ ｍ ｐ ｏ ｅ ｏｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｏｆ ｔ ｉ ａ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ａ ａ ， ｉ ａ ｌ ｉ ｌ ｔｏｎ ｐ ｏ ａ ｒ ｖ ｓ ｃ ｒ ｃ ｎ ｓ ｈｅ ｓｇｎ ｌ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ
ｃ ｓ ｉ ｇ ｍ ｅ ｈ ｄ；ＣＷ ａ ａ ｉ ａ ｒ ｅ ｓｎ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｅ ｓｎ ｔ ｏ ｒ ｄ ｒｓｇｎ ｌｐ ｏｃ ｓ ｉ ｇ ｓｍ ｌ ｔｏ
线性 调频连 续波 （ Ｆ Ｃ 雷达具 有分 辨力高 、 Ｌ Ｍ— Ｗ） 结构 简单 、 体积 小 、 重量 轻 和 良好 的低截 获概 率性 能 等 特 点 ， 别适 用于 雷达成 像 、 特 目标特性 研究 等领域 。这种 雷达 的概念 在 ４ Ｏ年代末 就 已经提 出 ， 但是 由于技术 的限制 ， 它的应用 仅局 限于一 些特殊 的领域 。在 近二 十年 间 ， 由于应 用 的促进 、 波 固态器 件 和数 字信 号处 微
＊收 稿 日期 ：０ ６ １ — １ ２０— ０ １ ４１
维普资讯
２０ ０ ７年 ９月
火控 雷 达技 术
第３ ６卷
号 的起始频 率 ， 为调 频周期 ， ｆ为扫频 带宽 。 Ｔ。 ａ
Ｏ
，
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２ ｔ ７
ｍｅｈ ｄ（ ａ ｇ ／ ｏ ｐｅ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｎ ｃ ｌｕａ ｉｇ ｔ ｅ ｍｏ ｉｇ ｔ ｒ ｅ ’ ｉｔｎ ｅａ ｄ ｓ ｅ ｄ Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒｏ — ｔ ｏ ｒ ｎ ｅ ｄ ｐ ｌｒｐ ｏ ｅ ｓｎ ）ｉ ａｃ ｌｔｎ ｈ ｖｎ ａ ｇ ｔ Ｓｄｓａ ｃ ｎ ｐ ｅ ． ｉ ａ ｅ ｆ
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ｍｕｔ— ｌｉＰＡＦ ｏ ＦＭＣＷ ａ ｄ ｕ ｅ ｆｉ ｔｃ ｆＬ ｈ ｓｏ ｄ ｎ ｍｂ ｒｏ ｎ ａ ｔ“ｋ ｉ — ｄ ｅ’ ｎ ｗｏ “ｈ ｌ－ ｎ ｆ ・ ｄ ｅ ’ｔ ｒｕ ｈ ｓｍ— ｎｆ ｅ ｇ ’ａ ｄ ｔ ｅ ａｆｋ ｉｅ ｅ ｇ ’ ｈ ｏ ｇ ｉ
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摘
要 ： 对 郭磊等人 的论 文“ Ｆ Ｃ 雷达信 号 多周期模 糊 函数 分析 ” 针 ＬＭ Ｗ 中关 于线性 调 频连 续 波
（ Ｆ Ｗ） Ｌ ＭＣ 雷达信号 单周期 模糊 函数 的推 导及其 单 周期 、 多周 期 距 离 自相 关 函数 和模 糊 图仿 真 有误 的情 况 ， 文从 周期调 制连 续 波信 号 的 单周 期模 糊 函数 定 义 出发 ， 导 出 Ｌ ＭＣ 信 号 的 该 推 Ｆ Ｗ 单周期 模糊 函数 ， 用单周 期模糊 函数 与周期模 糊 函数 的 关 系获得 Ｌ ＭＣ 信 号 的周期 模糊 函 利 Ｆ Ｗ 数 。仿 真 结果表 明 ， Ｆ Ｃ 信 号 的单周 期或 周期模 糊 函数 具 有奇 数 个 完整 的“ 刀刃 ” ２个 ＬＭ Ｗ 斜 和
第３ ４卷 第 ５期 ２１ ０ ０年 １ ０月
南京 理工大 学 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ａｊ ｇＵ ｉ ｒｔ ｆ ｃ ｎｅａ ｄＴ ｃｎｌ ｙ（ ａｕａ Ｓ ｉ ｃ ） ｏｒａ ｏ ｎｉ ｎｖ ｓｙｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎｅ Ｎ ｎ ｅｉ Ｓｅ ｏ ｅ
ＬＦＭ ＣＷ ｄ ｒ Ｓ ｇ ａ ” Ｒａ ａ ｉ ｎ ｌ
Ｚ ＨＯＵ ｎ ｇ ｎ ，ＺＨＡＯ ｉｃ ａ ｇ ，ＧＡＯ ｈ ｎ—ｕ ， Ｘｉ — ａ ｇ Ｈｕ — ｈ ｎ Ｚ ｅ ｒ
（ ．ｃ ｏｌ ｆ ｌｃ ｏ ｉ Ｅ ｇ ｅｒ ｇａｄＯ ｔ ｌ ｔ ｎｃＴ ｃｎ ｌ ｙ Ｕ Ｔ， ａｊ ｇ２ ０ ９ ，Ｃ ｉａ １ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｅｔ ｎｃ ｎ ｉ ｅ ｎ ｎ ｐｏ ｅ ｒ ｉ ｅｈ ｏｏ ，Ｎ Ｓ Ｎ ｎｉ ０ ４ ｈｎ ； Ｅ ｒ ｎ ｉ ｅ ｃｏ ｇ ｎ １
Ｖ １３ ｏ ５ ｏ．４ Ｎ ．
Ｏ ｔ ００ ｃ．２ １
ห้องสมุดไป่ตู้
“ Ｆ Ｃ 雷 达 信 号 多 周 期 模 糊 函数 分 析 ＂ 研 究 ＬＭ Ｗ 再
周 新 刚 ， 惠 昌 高振 儒 赵 ，
（ ． 京 理 工 大 学 电子 工 程 与 光 电技 术 学 院 ， 苏 南 京 ２０ ９ １南 江 １０ ４； ２ 解 放 军 理 工 大 学 工程 兵工 程 学 院 ， 苏 南 京 ２ ０ １ ） ． 江 １０ ８
中图分 类号 ：Ｎ ９ ７；Ｊ ３ Ｔ ５ Ｔ ４
文章 编号 ：０ ５— ８ ０ ２ １ ） ５— ６ ４— ４ １０ ９ ３ （ ０ ０ ０ ０ ２ ０
Ｃｏ ｍ ｅ ｔｏ “ ｕ ｔ・ ｅ ｉｄ Ａｍ ｂ ｇ ｉｙ Ｆｕ ｃｉ ｎ ｏ ｍ ｎ ｎ Ｍ ｌｉｐ ｒｏ ｉｕ ｔ ｎ ｔｏ ｆ
“ 半斜 刀刃 ” 周期 速度 自相 关 函数 是 单 周期 速 度 自相 关 函数 在 多普 勒域 的 Ⅳ（ 为 周期 数 ） ； Ⅳ 倍
压缩 ； 周期距 离 自相 关 函数是 其 单周期 自相 关 函数 的 Ⅳ 次复制 。
关 键词 ： 线性 调频 连续 波 ； 期模糊 函数 ； 周 自相 关 函数 ； 离 ； 度 距 速
２ Ｉｓｔｔ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇＣ ｒｓ Ｐ Ｊ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃｎ ｌ ， ａｊ ｇ２０ １ ， ｈｎ ） ．ｎｔｕｅ ｆ ｇ ｅｉ ｏ ， Ｔ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏ Ｎ ｎｉ １ ０ ８ Ｃ ｉａ ｉ Ｅ ｎ ｎ ｐ Ａ ｅ ｉ Ｓ ｅ ｙ ｇ ｎ