雷达信号杂波的仿真与实现

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天基雷达信号仿真系统设计与实现

仿真技术天基雷达信号仿真系统设计与实现3张　牙1,2,王岩飞1,闫鸿慧1(1.中国科学院电子学研究所,　北京100080;　2.中国科学院研究生院,　北京100039)【摘要】　雷达回波信号仿真器是雷达系统研究和开发中的重要设备,利用其仿真的雷达回波信号,研究人员可以在实验室中对雷达信号处理器性能进行分析。

雷达回波信号仿真器可以降低研究成本,缩短开发周期,文中在设计天基雷达系统时分析了天基雷达回波特性,最后得到了1种可编程配置的雷达信号仿真器。

【关键词】　天基雷达;回波信号;仿真器中图分类号:T N955 文献标识码:AD esi gn an d Rea li za t i on of S i gna l S i m u l a t i n g Syste m i n Space 2ba sed Rada rZHA NG Ya1,2,WA NG Yan 2fei 1,Y AN Hong 2hui1(1.I nstitute of Electr onics,Chinese Acade m y of Sciences,　Be ijing 100080,China )(2.Gr adua te School of the Chine se Acade m y of Sciences,　Be ijing 100039,China )【Abstra c t 】　As an i mportan t equ i p m ent,rada r signa l si m ul a t or is nece ssa ry for resea rch and develop m ent of radar system s .It can provide si mulativ e radar echoes in the laboratory instead of the in 2p l ace experi ment,which can reduce most of the fi nanceand pe ri ods,espec ially in the re sea rch of s pace based radar syste m s .In this paper,the characteristi c s of the echo of s pace ba sed rada r a re analyzed .A s pace based rada r signa l si m ula t or is reali zed .T he key issue s of hard wa re and s oft w a re i mplementa ti on have been solved .【Key word s 】s pace ba sed rada r (SBR );signal;si mulator0　引　言雷达信号仿真器是一种用来调试雷达系统的信号发生器,是数字仿真技术在雷达技术上的应用。

雷达杂波相关特性分析与仿真

维普资讯
２００７年３月
文章编号：０８６２２０）１５－０１０ —８５（０７０－１５
火控雷达技术
第３卷６
雷达杂波相关特性分析西７００）１１０
ｔａｏｒｌｔｎｆｇｏｎｌｔｅｎｅｌｔｅｒｎｌｚｄＡｉｕａｅｒｕｄｃｕｔｒｐｔｅｎｏｏｉｌｒｅａｉｓｏｒｕｄｃｕｔｒａｄｓａｃｕｔｒａｅａａｙｅ，ｃｏｓｍｌｔｄｇｏｎｌｔｅａｔｒｆｓｍｅｐｓｔｏｓｏｔｉｅｈｏｇｉｕａｉｎｔｃｎｐｏｉｅｔｅｒａｉｏｉｉｉｕａｉｎｔｌｔｅｎｉｏ — ｏｉｎｉｂａｎｄｔｒｕｈｓｍｌｔ，ｉａｒｖｄｈｏｙｂｓｓｆｒｖｖｄｓｍｌｔｏＯｃｕｔｒｅｖｒｎｉｏ
ｍｅｎｔ．
Ｋｅｗｏｄｃｕｔ；ｐａｉｌｃｒｌｔｏｎ；ｉｕａｉｙｒｓ：ｌｔｅｒｓｔａｏｒｅａｉｓｍｌｔｏｎ
１引言
雷达杂波的特性直接影响着雷达对目标检测和跟踪的性能，比如杂波的功率谱特性与雷达的动目标显
２杂波相关特性
杂波统计模型的相关性包括时间相关性和空间相关性。杂波的时间相关性常用杂波功率谱来描述，是
指来自同一区域杂波回波信号间的相关性，即来自同一杂波距离分辨单元的不同回波脉冲间的相关性。而空间相关性是指从径向的两块分离区域杂波回波信号间的相关性，即来自不同杂波距离分辨单元均值的也

搜索雷达视频模拟器的杂波和噪声仿真技术

Ｔｅｐｏｅｔｅｆｃｉｅｙｉｒｖｈｉｌｔｎｅｖｒｎｎｄｌｙｆｒｒｄｒｏｅａｉｎｌｅｆｃｉｅｅｓｅａｕｔｎｎｈｒｊｃｆｅｔｌｍｐｏｅｔｅｓｍｕａｉｎｉｍｅｔｆｅｉｏａａｐｒｔａｆｅｔｎｓｖｌａｉ．ａｄｖｏｏｉｔｏｖ；随机数；噪声
中图分类号：Ｔ５．２２Ｎ９７＋５文件标识码：ＡＤＯＩ１．６￣ｉｎ１７．８９００６０３：０３９．ｓ．６３３１．１．．２９ｓ２０
ＡｕｔｒｎｉｅＳｍｕａｉｎＴｃｎｌｇｆｅｒｈＲａａｄｏＳｍｕａｏＣｌｔｄＮｏｓｉｌｔｅｈｏｏｙｏａｃｄｒｅａｏＳＶｉｅｉｌｔｒ
Ｂｅｉｇｌ０７；．ｒｕｏｔｏｔｌｅｈｏｏｙｎｔｕｅＴｉｕｎ０００．ｈｎ）ｉｎ００６３ｊＮｏｔＡｔｍａｃｎｒｃｎｌｓｔｔ．ａｙａ３０６ＣｉａｈｉＣｏＴｇＩｉ
ＡｂｔａｔＴｅｏａｈｇ — ｄｌｙｓｍｕａｉｎｅｖｒｎｎｏｈａａｐｒｔｎｌｆｅｔｅｅｓｅａｕｔｎｈｓｒｃ：ｏｇｔｔｉｈｆｅｉｉｌｔｎｉｏｍｅｔｆｒｔｅｒｄｒｏｅａｉａｅｆｃｉｎｓｖｌａｉ．ｔｅｉｔｏｏｖｏｔｃｎｌｇｆｕｌｉｇｎｒｌｃｏｌｒｂｂｌｔｕｅｄｌｎＦＧＡｎｎｌｇｃｒｕｔｏｓｅｅａｅＳａｐｉｄｅｈｏｏｙｏｉｎｏｍａｈｏｏａｉｓｉｎｍｂｒｍｏｅｊＰｂｄｓｐｉｃａｄａａｏｉｉｎｉｅｇｎｒｔｄｉｐｌｃｅｔｍｐｅｎｅｐｉｏｌｔｒａｄｎｉｅｓＯｉｌｍｅｔｈａｒｆｕｔｎｏｓｉｌｔｎＴｅａｔｌｅａｌｄｄｓｒｅｔｅｃｕｔｒａｄｎｉｅｓｍｕａｉｎｔｅｒｔｃｅｍｕａｉ．ｈｒｉｅｄｔｉｅｃｉｈｌｔｎｏｓｉｌｔｏｙｏｃｅｂｅｏｈａｄｒａｉａｉｎｍｅｈｄＩｉａｐｏｅａｅｍｅｈｄｉｃｒｅｔｎｅｌａｌｙｔｅｓｍｕａｉｎａｄｒａｉｘｅｉｅｔｎｅｌｔｔｏ．ｔＳｐｒｖｄｔｔｈｔｏｏｒｃｄｒａｉｂｅｂｈｉｌｔｅｌｙｅｐｒｄｎ．ｚｏｈｔＳａｚｏｎｔｒ

雷达原理课程实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的通过本次实验，使学生掌握雷达系统的工作原理，熟悉雷达信号的生成、调制、发射、接收、处理和显示等过程，加深对雷达基本概念的理解，提高动手能力和分析问题的能力。

二、实验原理雷达系统通过发射电磁波对目标进行探测，根据反射回来的电磁波来获取目标的位置、速度等信息。

实验中主要涉及以下原理：1. 多普勒效应：当雷达发射的电磁波遇到运动目标时，反射回来的电磁波频率会发生变化，频率变化量与目标速度成正比。

2. 调制与解调：雷达系统中的信息调制和解调是信号处理的关键步骤，通过调制可以将目标信息加载到电磁波上，通过解调可以提取出目标信息。

3. 信号处理：雷达接收到的信号往往包含噪声和干扰，需要对信号进行处理，提取出有用的目标信息。

三、实验仪器与设备1. 雷达实验系统2. 信号发生器3. 信号分析仪4. 示波器5. 计算机及相关软件四、实验内容1. 雷达信号生成与调制：设置信号发生器产生连续波信号，通过调制器将信号调制到雷达发射器上。

2. 雷达发射与接收：发射器将调制后的信号发射出去，接收器接收反射回来的信号。

3. 信号处理：对接收到的信号进行放大、滤波、解调等处理，提取出目标信息。

4. 多普勒频移测量：通过测量反射信号的频率变化量，计算出目标速度。

5. 目标位置估计：根据雷达系统的几何关系，估计目标的位置。

五、实验步骤1. 连接实验设备：按照实验电路图连接实验设备，确保连接正确。

2. 设置信号发生器：设置信号发生器产生连续波信号，频率和幅度根据实验要求进行调整。

3. 调制信号：通过调制器将信号调制到雷达发射器上。

4. 发射与接收：开启雷达发射器和接收器，发射信号并接收反射回来的信号。

5. 信号处理：对接收到的信号进行放大、滤波、解调等处理。

6. 多普勒频移测量：通过测量反射信号的频率变化量，计算出目标速度。

7. 目标位置估计：根据雷达系统的几何关系，估计目标的位置。

8. 数据记录与分析：记录实验数据，并对数据进行处理和分析。

海杂波matlab仿真程序

海杂波matlab仿真程序海杂波（sea clutter）是雷达信号处理中的一个重要问题，也是海洋环境中的一个常见现象。

海杂波指的是雷达接收到的来自海面的回波信号中的杂波部分，它主要由海浪、海浪与海面之间的散射物、海洋生物等引起。

海杂波会对雷达系统的性能产生影响，因此对海杂波进行研究和仿真具有重要意义。

Matlab是一种常用的科学计算软件，它提供了丰富的工具和函数，可以用来进行海杂波的仿真和分析。

在海杂波仿真中，我们可以通过模拟海洋环境中的各种因素，来生成与实际海杂波相似的信号。

这样可以帮助我们更好地理解海杂波的特性，并为雷达系统的设计和性能评估提供参考。

海杂波的特点是多变性和复杂性。

海洋环境中的海浪和散射物会引起回波信号的频率和相位的变化，这使得海杂波的特性难以准确描述。

因此，在进行海杂波的仿真时，我们需要考虑到这些因素，并结合实际的海洋环境数据进行模拟。

海杂波的仿真可以帮助我们研究海洋环境中的信号处理算法和雷达系统的性能。

通过对海杂波的仿真，我们可以评估不同算法对海杂波的抑制效果，并选择最优的算法来提高雷达系统的性能。

同时，海杂波的仿真还可以用于雷达系统的性能测试和验证，以确保系统能够正常工作。

海杂波的仿真还可以帮助我们研究海洋环境中的其他问题，例如海洋生物的检测和跟踪。

海洋生物在雷达回波中会产生特定的特征，通过对海杂波的仿真，我们可以研究这些特征，并开发相应的算法来检测和跟踪海洋生物。

除了海杂波的仿真，Matlab还可以用于海杂波数据的处理和分析。

通过对海杂波数据的处理和分析，我们可以提取出海杂波的特征和统计信息，从而更好地理解海杂波的性质。

这些信息可以用于雷达系统的设计和性能评估，并为海洋环境的监测和预测提供参考。

海杂波的仿真是雷达信号处理中的一个重要问题。

通过使用Matlab 进行海杂波的仿真和分析，我们可以更好地理解海杂波的特性，并为雷达系统的设计和性能评估提供参考。

海杂波的仿真还可以帮助我们研究海洋环境中的其他问题，例如海洋生物的检测和跟踪。

雷达相关杂波的仿真及其AR谱模型

ＳＮ算法是直接利用给定相关功率谱模型所得到的自相关函数进行Ａ谱估计的，免了随机相位因子波ＯＲ避
动的影响，因此比ＢＧ算法更逼近理想功率谱特性的估计结果。计算机仿真结果也证明，ＡＲ模型来ＵＲ用描述常用雷达相关杂波的功率谱特性是正确的；合理的模型阶数下，在ＡＲ模型谱的精度满足雷达相关杂波
ＬＶＩＯ算法及其ＡＲ模型阶数估计方法，ＥＮＳＮ同时给出了常用的高斯谱特性的模型阶数估计结果和仿真结果，与同等条件下的ＢＧ算法的估计结果进行了比较，到了一些有价值的结论。由于修正ＬＶＩ并ＵＲ得ＥＮ—
模拟的要求。
关键词：功率谱估计；相关杂波；ＡＲ模型；ＬＶＮＳＥＩＯＮ算法；ＢＧ算法ＵＲ中图分类号：ＴＮ９１７ＴＮ５．１１．；９７５文献标识码：Ａ文章编号：６２２３（０７０—１４０１７ —３７２０）２０２—４
沈慧芳。罗丰
（安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室，陕西西安７０７）西１０１摘要：阐述了雷达相关杂波的模拟方法及其ＡＲ谱模型的特性，出了具有约束条件的修正提

线性调频信号在雷达中的应用及仿真实现

2．本课题主要研究内容和预期目标
研究目标：
利用Matlab对线性调频信号进行时域、频域及脉冲压缩仿真，并分析调频率，带宽及幅度谱之间的关系，对线性调频信号进行脉冲压缩雷达的测距测速仿真。
研究内容：
1、线性调频信号在雷达应用中的发展背景以及国内外研究现状。
2、线性调频信号相关理论和技术基础。
研究线性调频信号的数学表达式和公式推导，学习线性调频信号时域、频域波形的特性。
4、匹配滤波器的实现方法和加窗处理。
在线性调频信号中，匹配滤波器的设计用于在频域上与信号频谱进行匹配，提高相关性，以此来提升距离分辨率，抑制旁瓣干扰、提高信噪比等。加窗处理可以改善匹配滤波器的性能，其用于减小信号在频谱中的泄露，防止影响距离分辨率。另一方面窗函数还可以用于减小旁瓣幅度、减小主瓣宽度、以此改善匹配滤波器波形。
由于常规雷达采用单一载频的脉冲调制信号，信号时宽和带宽的乘积近似为1，因此用这种信号不能同时得到大的时宽和带宽，雷达距离分辨率、速度分辨率以及作用范围之间存在着不可调和的矛盾，脉冲压缩技术的提出巧妙地解决了这一矛盾问题，发射长脉冲，对回波信号进行脉冲压缩将长脉冲变换为窄脉冲，从而在保证发射功率的情况下提升距离分辨率，采用大时宽带宽积信号，其决定检测能力、距离分辨能力、测距精度的参量可独立选取，且增强了系统抗干扰的能力。
5、脉冲相参积累法同时测距测速的原理。
雷达在进行远距离目标探测工作的时候，通常会遇到目标回波信号较弱被噪声掩盖的问题，可能会导致漏检。因此，采用脉冲相参积累法增强信噪比，提升雷达性能。
6、利用Matlab对线性调频信号脉冲压缩雷达测距测速，并分析误差产生的原因及解决的办法。
3．本课题拟采用的研究方法、步骤
[2]周万幸，胡明春，孙俊等译.雷达系统分析与设计（MATLAB版）（第三版）[M].北京：电子工业出版社，2016年

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收稿日期：２１．１１。０２０ —５
第４期
吕俊颖：雷达信号杂波的仿真与实现
・８２７・
２杂波功率谱计算原理
雷达采用传统的等多普勒线一距离线网格划
分方法［１。１１１２
）斯布机列（＝￣ｎ。。— 高分随序Ｈｆ［。ｆＡ）ｓ。。ｆ ‘ 。。— 。Ａ）（。。。
ｔｅｓｍｕａｉｎｒｓｔｈｗｓｈｔｈｈｒｃｅｆａａｌｔｒｏｌｅｅａｔｅｌｃｅｒｕｈｔｅｅａｌ．ｈｉｌｔｕｌｓｏａｅｃａａｔｒｄｒｕｔｕｄｂｘｃｌｒｆｔｄｔｏｇｘｍｐｅｏｅｔｔｏｒｃｅｃｙｅｈｈ
ｘｎｆ，其中 △ 是时域取样间隔，△ （Ａ）ｆ厂是频域取样
当且仅当｛）各分量是正态分布时，ｘｎｔ的各分（Ａ）
量也是高斯分布。此实现过程如图１示。所
间隔。由于离散随机过程采样是独立的，模拟的杂波频谱作为杂
的夹角为，其与速度矢量的夹角为。确定攻击
换后统计特性保持不变，因此可以产生具有指定功率谱、幅度服从瑞利分布、相位符合『，－间均０ｎ区２］
匀分布的杂波序列。
Ｋｅｏｄｓｙｗｒ：Ｒａａ；ｕｔｒＳｍｕａｉｎｄｒＣｌｔ；ｉｌｔｅｏ
随着雷达研究的深入，对特定雷达信号的仿
真，必须涉及到许多随机因素的影响，这样才能得出更加贴近实际情况的定量性能指标。因此，研究
・８２６・
现代导航
２１０２伍
雷达信号杂波的仿真与实现
吕俊颖
（军航空工程学院，山东烟台２４０）海６００
摘要：针对雷达杂波仿真的实现问题，论文从相关杂波仿真、杂波功率谱计算原理、雷达杂波的幅度分布、仿真结果的实现四个步骤进行论述，最后以实例进行计算仿真，最终结果表明
ｃｕｔｒｎｅｒａｉａｉｎｏｍｕａｉｎｒｓｌｗｈｃｉａｅｒａｉａｉｎｑｅｔｎｏｄｒｃｕｔｒａｅｄｓｕｓｄｉｉａｅ．ｉａｌ，ｌｔｄｔｅｌｔｆｉｌｔｅｕｔｉｈａｍｔｈｅｌｔｕｓｉｆａａｌｔｅｒｉｃｓｅｔｓｐｒＦｎｌｅａｈｚｏｓｏｔｚｏｏｒｎｈｐｙ
图１高斯分布过程图
）ＩＴＦＦ
３雷达杂波的幅度分布
图２杂波模拟框图
雷达接收到的杂波信号的幅度服从瑞利分
布【、相位服从均匀分布的随机信号，即其实部和３】虚部都满足高斯分布，由于高斯分布信号在线性变
杂波计算网格划分与杂波计算坐标系定义如图３所示，在任意时刻，速度矢量与高度线所在的平面为ＸＯＹ平面，速度方面与轴的夹角为，任一网格单元与ＺＸ平面的夹角为０（Ｏ定义为入射角），网格单元矢量在ＸＯＺ平面的投影与轴
文中采用频域变换法，这种方法的具体过程为
ｘＡ）（ｆ＝厕ｎ
，＝，．，ｌ，０，一ｚ１．． Ⅳ
（）２
再利用ＩＦ即可得到相关随机序列ｘｎｔ，ＦＴ（Ａ）
设随机过程在时域和频域中的复取样为ｘｎｔ和（Ａ）
可以准确的实时的反映雷达杂波的特性。
关键词：雷达；杂波；仿真中图分类号：Ｍ９８Ｔ５文献标识码：Ａ
文章编号：１７ —９６（０２０８ —３６４７７一１）４２６０２
ＳｍｕａｉｎａｄＲｅｌａｉｎｏｄｒＣｌｔｒｉｌｔｎａｉｔｆｏｚｏＲａａｕｔｅ
波的频谱，然后利用一定的杂波的幅度分布模型，按照上文中相关杂波仿真的方法生成相关随机序列。杂波模拟框图如图２所示。
了功率谱序列ｆ（Ａ），Ｓｎｆ｝可以通过产生一个独立随
机序列｛（△ ）的办法来产生随机过程的总体，其，厂｝ｚ总体平均功率满足式（）：１
ＬＶＪｕｙｉｇｎｎ
Ａｂｓｒｃ：Ｆｒｔｔｅｓｍｕａｉｎｏｏｒｌｔｄｃｕｔｒｔｅｐｉｃｐｅｏｌｔｒｐｗｅｐｃｕ，ｈａｇｉｔｂｔｎｏａａｔａｔｉｓ，ｈｉｌｔｆｃｒｅａｅｌｔ，ｈｒｎｉｌｆｃｕｅｏｒｓｅｔｍｔｅｒｎｅｄｓｒｕｉｆｒｄｒｏｅｒｉｏ
／（尸＝（ｆＡ）ｓＡ）ｎｆ
（）１
复杂背景条件下的雷达杂波，对于在实验室各种背景下的仿真模拟，有一定的实用价值。
设｛是一个相位矢量的独立序列，它的总体）
平均功率为１尸１，即／＝，则设：
１相关杂波仿真