数字信号处理实验课大作业

DSP实验课大作业设计

一实验目的

在DSP上实现线性调频信号的脉冲压缩、动目标显示（MTI）和动目标检测(MTD)，并将结果与MATLAB上的结果进行误差仿真。

二实验内容

1. MATLAB仿真

设定带宽、脉宽、采样率、脉冲重复频率，用MATLAB产生16个脉冲的LFM，每个脉冲有4个目标（静止，低速，高速），依次做：

1）脉冲压缩；

2）相邻2脉冲做MTI，产生15个脉冲；

3）16个脉冲到齐后，做MTD，输出16个多普勒通道

4）改变PRF后，利用两次PRF下不同的速度结果，求不模糊速度

2. DSP实现

将MATLAB产生的信号，在visual dsp中做频域脉压、MTI、MTD，将MTI和MTD结果导入Matlab，并将其结果与MATLAB的结果作比较。

三实验原理

1.频域脉冲压缩原理

一般通过匹配滤波实现脉冲压缩。在接收机中设置一个与发射信号频率相匹配的压缩网络使经过调制的宽脉冲的发射信号（一般认为也是接受机输入端的回波信号）变成窄脉冲，使之得到良好的距离分辨力，这个过程就称为“脉冲压缩”。而这个脉冲压缩网络实际上就是一个匹配滤波器网络。

2.MTI原理

MTI（Moving Target Indication）即动目标显示是利用运动目标带来的多普勒频移来消除静止杂波。当雷达按照一定的周期辐射LFM信号时，目标与雷达的距离不同会使得回波的相位有所不同。正是由于这个原因，静止目标在相邻的两个回波中的相对于发射信号的相位差是固定的，而运动目标由于存在运动速度，使得它在两个脉冲回波中相对于发射信号的相位差是变化的，从而使得相位检波后信号的幅度按照多普勒频率的余弦关系变化。因此，将相邻两个通道的相检输出作相减运算，就能将静止目标消除，慢速运动目标的回波也将得到很大衰减，从而只留下运动目标。

3.MTD原理

动目标检测（MTD，Moving Target Detection）即是利用不同的运动目标在不同的脉冲回波中相位表现得不一样的特点来检测出动目标并测速。对距离脉压后的数据在方位向（慢时间方向）上做FFT后，就可以将不同的运动目标区分出来。

四实验步骤

1.在MATLAB中产生线性调频信号

2.根据目标距离得出目标回波在时域的延迟量，根据目标速度得出多普勒相移，从而在

MATLAB中产生4个目标的16个回波串（接收到的回波含噪声）

3.由匹配滤波理论产生对应于目标回波的滤波系数（脉压系数），在时域中做线性卷积，

实现匹配滤波（时域脉压）；在频域中做回波信号和脉压系数的FFT，点乘后作逆FFT，实现频域脉压。两者进行比较，讨论其差别。

4.对16个去暂态点后的脉冲串按接收顺序进行排列，用一次相消器（一种滤波方式）

实现MTI

5.做16通道的FFT，实现MTD

6.在DSP中对MATLAB产生的回波数据和脉压系数进行处理，实现频域脉压

7.对脉压后的数据按照脉冲号重排，相邻序列的数据相减（滑动对消），实现MTI

8.调用子程序fft_16.asm，做16通道FFT，实现MTD。入口参数为16通道的脉压数据五实验结果及讨论

1.实验结果

2.实验思考题

1)简述频域脉冲压缩原理以及MTI或MTD原理。

答：脉冲压缩处理将发射的宽脉冲信号压缩成窄脉冲信号，它既可以发射宽脉冲以

提高平均功率和雷达的检测能力，又能保持窄脉冲的距离分辨率。本实验中是对线性调频脉冲信号的压缩处理，是通过在发射的长脉冲上加上频率调制，并通过匹配滤波器接收机来压缩接收到的信号。

MTI原理：MTI是指利用杂波抑制滤波器来抑制各种杂波，提高雷达信号的信杂比，以利于运动目标检测的技术。实验中使用的是单延迟对消器。

MTD原理：MTD是一种利用多普勒滤波器组来抑制各种杂波，以提高雷达在杂波背景下检测运动目标能力的技术。

2)统计在DSP上频域脉压处理（从FFT到IFFT）所需时钟数，并和估算的时域方法运算量进行比较。

答：

3)显示、对比MATLAB和DSP脉冲压缩、MTI（或MTD）结果，以Matlab为准，则DSP 结果的误差（相对值）是多少？

答：

4）为什么MTI的结果中不同速度的目标幅度有变化？解释MTD结果中不同速度/多普勒通道的含义。

答：在实验中做的是单延迟对消MTI，即相邻两个脉冲作差，最后只剩下15个脉冲，对于静止目标，两次回波相差不大，互相抵消，回波2此时只剩下目标3的回波；由于MTI滤波器幅频响应特点的影响，目标1和目标3的回波幅度减小大于目标4的回波幅度的减小，所以出现MTI的结果中不同速度的目标幅度有变化的现象；另外，由于随机噪声的影响，各次脉冲的幅度有一定的起伏。

由于不同的运动速度会导致不同的多普勒频移，这个频移表现在一个相位上，并且随着脉冲数的变化而变化。对脉压之后的数据做脉冲数方向上的傅里叶变化之后，不同的速度值就会对应在不同的多普勒通道上出现冲击函数，即实现了MTD。

对距离脉压后的数据在方位向（慢时间方向）上做FFT后，就可以将不同的运动目标区分出来。不同的脉冲实际上是在方位向上做了一个采样，采样的脉冲数N决定了方位向上的频率分辨率为PRF/N，也就是不同的脉冲对应了不同的多普勒通道。

5）结合程序解释速度模糊的现象

答：当运动目标的速度过大，使得多普勒偏移量大于PRF/2，多普勒就会出现反折，最后读出的速度值就是错误的。解模糊的一种方法是将PRF增大，直到不再出现速度模糊为止；另一种方法是改变PRF以检测出有速度模糊的目标，然后将读出的通道数加上16，便可读出真实速度值。