哈工大无线定位原理与技术实验报告Word格式文档下载.doc

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反射回波相对于发射的线性调频信号产生了固定时延或固定频差。

假设目标处于静止状态,总的频偏为

(2.1)

根据该式可以反推出距离R。

图1线性调频信号与反射回波时域图

图2混频后频谱图

图3

根据公式

(2.2)

解得R=750m,与5us延迟一致。

积化和差公式:

(2.3)

实验二连续波雷达测速实验

3.1实验要求

1.掌握雷达测速原理。

2.了解连续波雷达测速实验仪器原理及使用。

3.采集运动物体回波数据,并在PC机使用Matlab对实验数据进行分析。

4.使用Matlab对实验数据进行分析,得到回波多普勒频率和目标速度。

3.2雷达测速原理

(如果)

图3-1多普勒效应

3.2连续波雷达测速实验仪器

图3-2连续波雷达测速实验仪器原理框图

图3-3连续波雷达内部原理图

图3-4测速雷达与采集板

3.3IQ正交双通道

图3-5IQ正交双通道处理

积化和差公式如下:

(3.1)

所以信号格式

(3.2)

I路信号相位领先Q路信号π/2。

测速雷达给出的数据为混频后的多普勒频率I,Q双通道数据。

利用复信号傅里叶变换可以得到单边的频谱。

并通过多普勒频率的计算公式逆推出物体的运动速度。

3.4实验过程

1.采集了一组数据,采样频率为2048Hz。

2.从数据中选取波形较好的512点,做出时域波形与频谱,并求出目标速度。

其中,雷达发射波频率为24.15GHz。

信号采集界面如下:

图3-6雷达数据采集界面

选取一段回波进行matlab数据分析:

图1

图2

图4

3.5实验代码

a=importdata('

HXM.txt'

);

I=a(1:

512,1);

%分别从a中取出第一列和第二列数据

Q=a(1:

512,2);

figure

(1);

plot(0:

1/2048:

511/2048,I);

%采样频率为2048Hz,取512个点

title('

I路信号'

%由此确定横轴坐标以及间隔

xlabel('

时间/s'

ylabel('

幅度'

figure

(2);

511/2048,Q);

Q路信号'

S=I-j*Q;

b=fft(S);

b

(1)=0;

%因为存在直流分量,所以要将零频处的

c=abs(fftshift(b));

%值置零

[value,position]=max(c)%进行归一化

d=c/value;

figure(3);

plot(-1024:

2048/512:

1024-4,d);

雷达测速数据处理结果'

频率/Hz'

归一化幅度'

f=-52%由归一化幅度图中得到多普勒频率,利

lan=3*10^8/(24.15*10^9)%用公式求解速度,速度为负说明采用

v=f*lan/2%的数据段是手离开雷达时测得的数据

3.5实验结果

雷达载波波长:

多普勒频率:

速度:

利用雷达测得的数据共有两列,一列作为I路数据,见图2,一列作为Q路数据,见图1。

对这两列数据表示成的复信号做傅里叶变换,所得的结果在零频处有一个冲激,如图3。

因为信号的均值不为零,存在直流分量。

因此要去掉直流分量,令信号的频谱在该处为零即可。

然后进行归一化,得到归一化幅度图,见图4。

利用光标取得多普勒频率为-52Hz,由相关公式求解得到速度为0.3230m/s,负号代表测速时手正在离开雷达。

实验三线调频信号及匹配滤波仿真实验

自己设计系统函数对给定的信号进行匹配滤波

信号频率:

0-10Mhz;

信号时长:

10us

采样率:

40Mhz

复线性调频信号格式:

exp(1j*2*pi*(f0*t+0.5*k*t.^2));

k为调频斜率f0为起始频率。

a.根据上文给定的信号参数自行构造和系统响应函数

b.画出参考函数频谱。

c.画出匹配滤波后时域图像,分析脉冲位置与系统函数t0的关系

d.标出时域图像的主旁瓣比。

3.1.1实验原理

线调频信号谱分析

线调频(LFM)信号时域表达式:

式中:

是矩形函数,k是调频斜率,并且与调制频偏的关系是:

T为时域波形宽度,简称时宽;

为调频范围。

简称频宽。

为时宽带宽积,是线性调频信号一个很重要的参数。

LFM信号的频谱近似为:

近似程度取决于时宽带宽积D,D越大,近似程度越高,即频谱越接近于矩形。

线调频信号匹配滤波

雷达发射LFM脉冲信号,固定目标的回波时域表示:

对应的匹配滤波器的传输函数近似(大时宽带宽积下)为:

匹配滤波器输出:

代入相关参数,

匹配滤波器时域输出:

时宽带宽积:

匹配滤波器的包络输出如下图4-3所示,所示,通常规定顶点下降到-4dB处的宽度为输出脉冲的脉宽,并且有,所以脉冲压缩比:

3.1.2实验过程

根据实验原理编写频域系统函数,导入参考信号并进行离散傅里叶变换,利用时域卷积定理将频域信号与系统函数相乘在进行傅里叶逆变换,从而得到匹配滤波之后的时域信号。

代码如下:

f1=load('

C:

\Users\Lenovo\Desktop\EXPERIMENT_3_DATA.txt'

f11=f1(:

1);

f12=f1(:

2);

f=f11+j*f12;

B=10000000;

T=0.00001;

k=B/T;

fs=40000000;

N=fs*T;

f0=0;

n=0:

N-1;

t=n/fs;

h=exp(1j*2*pi*(f0*t+0.5*k*t.^2));

H=abs(fftshift(fft(h)));

F=abs(fftshift(fft(f)));

F=F.'

;

G=F.*H

plot(n*fs/N,G);

输出信号频谱'

g=abs(ifftshift(ifft(G,N)));

value=max(g);

g=g/value;

gx=20*log10(g);

plot(t,gx);

输出时域波形'

subplot(211);

plot(t,h);

系统函数时域波形'

subplot(212);

plot(n*fs,H);

系统函数频谱'

3.1.3实验结果

图3-1

图3-2

图3-3

3.1.4实验分析

1、根据实验原理中给出的系统函数可以知道输出频谱函数如下

由此可知变化会引起输出信号脉冲位置的平移。

2、分析主旁瓣比:

图3-4

主旁瓣比=

3.2实验要求

a.画出给定信号的时域图像,分析信号频谱。

b.利用给定的信号数据得到系统响应函数,并画出参考函数频谱。

d.标出时域图像的主旁瓣比。

3.2.1实验原理

实际处理雷达系统中,为了压低副瓣,通常是将匹配函数加窗,然后加零延伸为的时间长度,作傅立叶变换后并作共轭,和接收信号的傅立叶变换相乘后,作傅立叶逆变换,取前时间段的有效数据段。

为了便于采用快速傅立叶变换,可能对匹配函数要补更多的零,对接收信号也要补零。

脉压处理过程的如图3-4所示,其中虚框部分可事先计算好,以减小运算量。

3.2.2实验过程

导入回波信号,对回波信号进行时域翻折得到参考信号。

由傅里叶变换性质可知,频域共轭相乘等价于时域共轭卷积,故对两时域信号进行共轭周期卷积(离散傅里叶变换对应循环卷积,截断之后即为单个周期的周期卷积)。

1).'

2).'

fa=f11+j*f12;

form=1:

400

fb(400-m+1)=f11(m)-j*f12(m);

end

T=1/fs;

N=400;

fre=fs/N;

n=1:

799;

fc=conv(fa,fb);

value=max(fc);

fc=fc/value;

fcx=20*log10(fc);

Fc=abs(fftshift(fft(fc)));

plot(n*T,fcx);

plot(n*fre,Fc);

输出频域波形'

m=1:

400

Fa=abs(fftshift(fft(fa)));

Fb=abs(fftshift(fft(fb)));

plot(m*T,fa);

输入信号时域波形'

plot(m*fre,Fa);

输入信号频域波形'

figure(4);

plot(m*T,fb);

参考信号时域波形'

plot(m*fre,Fb);

参考信号频域波形'

3.2.3实验结果

图3-5

图3-6

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