Matlab雷达回波数据模拟.docx
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Matlab雷达回波数据模拟
clear,holdoff
formatcompact
J=sqrt（-1）;
closeall%Getrootfilenameforsavingresultsfile=input（'Enterrootfilenamefordataandlistingfiles:
','s'）;
%formradarchirppulseT=10e-6; %pulselength,seconds
W=10e6; %chirpbandwidth,Hz
fs=12e6; %chirpsamplingrate,Hz;oversamplebyalittlefprintf（'\nPulselength=%gmicroseconds\n',T/1e-6）
fprintf（'Chirpbandwidth=%gMhz\n',W/1e6）
fprintf（'Samplingrate=%gMsamples/sec\n',fs/1e6）
s=git_chirp（T,W,fs/W）;% 120-by-1array
plot（（1e6/fs）*（0:
length（s）-1）,[real（s）imag（s）]）
title（'RealandImaginaryPartsofChirpPulse'）
xlabel（'time（usec）'）
ylabel（'amplitude'）
gridNp=20; %20pulses
jkl=0:
（Np-1）; %pulseindexarray,慢时间采样的序列，注意第一个PRI标记为0是为了慢时间起始时刻从零开始
PRF=10.0e3; %PRFinHz
PRI=（1/PRF）; %PRIinsec
T_0=PRI*jkl; %relativestarttimesofpulses,insec
g=ones（1,Np）; %gainsofpulses
T_out=[1240]*1e-6;%startandendtimesofrangewindowinsec，这个就是接收窗的时间宽度Trec
T_ref=0; %systemreferencetimeinusec，T_ref=0指T_0=0时，r_at_T_0=ri；当T_0~=0时，r_at_T_0=ri-vi*T_0（j）fc=10e9; %RFfrequencyinHz;10GHzisX-bandfprintf（'\nWearesimulating%gpulsesatanRFof%gGHz',Np,fc/1e9）
fprintf（'\nandaPRFof%gkHz,givingaPRIof%gusec.',PRF/1e3,PRI/1e-6）
fprintf（'\nTherangewindowlimitsare%gto%gusec.\n',...
T_out
（1）/1e-6,T_out
（2）/1e-6）%ComputeunambiguousDopplerintervalinm/sec
%Computeunambiguousrangeintervalinmetersvua=3e8*PRF/（2*fc）;%第一盲速
rmin=3e8*T_out
（1）/2;
rmax=3e8*T_out
（2）/2;
rua=3e8/2/PRF;fprintf（'\nTheunambiguousvelocityintervalis%gm/s.',vua）
fprintf（'\nTherangewindowstartsat%gkm.',rmin/1e3）
fprintf（'\nTherangewindowendsat%gkm.',rmax/1e3）
fprintf（'\nTheunambiguousrangeintervalis%gkm.\n\n',rua/1e3）%Definenumberoftargets,thenrange,SNR,and
%radialvelocityofeach. TheSNRwillbetheactualSNRofthetargetin
%thefinaldata;itwillnotbealteredbyrelativerange.Ntargets=4;
del_R=（3e8/2）*（1/fs）/1e3; %inkm
ranges=[23.84.44.4]*1e3; %inkm
SNR= [-35107]; %dB
vels=[-0.4-0.20.20.4]*vua; %inm/sec%FromSNR,wecomputerelativeRCSusingtheideathatSNRisproportional
%toRCS/R^4. StudentswillbeaskedtodeducerelativeRCS.
rel_RCS=（10.^（SNR/10））.*（ranges.^4）;
rel_RCS=db（rel_RCS/max（rel_RCS）,'power'）
fprintf（'\nThereare%gtargetswiththefollowingparameters:
',Ntargets）
fori=1:
Ntargets
fprintf（'\n range=%5.2gkm,SNR=%7.3gdB,rel_RCS=%7.3gdB,vel=%9.4gm/s',...
ranges（i）/1e3,SNR（i）,rel_RCS（i）,vels（i））
end%Nowformtherangebin-pulsenumberdatamapdisp（''）
disp（''）
disp（'...formingsignalcomponent'）
y=radar（s,fs,T_0,g,T_out,T_ref,fc,ranges,SNR,vels）;%y是337-by-20的矩阵%addthermalnoisewithunitpowerdisp（'...addingnoise'）
%randn（'seed',77348911）;
[My,Ny]=size（y）;
nzz=（1/sqrt
（2））*（randn（My,Ny）+J*randn（My,Ny））;%产生方差为1的复高斯白噪声
y=y+nzz;% createlog-normal（ground）"clutter"withspecifiedC/N and 具体原理不清楚，需要时套用此格式即可！
%log-normalstandarddeviationforamplitude,uniformphase
%Clutterisuncorrelatedinrange,fullycorrelatedinpulse#disp（'...creatingclutter'）
CN=20; %clutter-to-noiseratioinfirstbin（dB）
SDxdB=3; %indB（thisisNOTthesigmaofthecompleteclutter）
ncc=10.^（（SDxdB*randn（My,Ny））/10）;
ncc=ncc.*exp（J*2*pi*rand（My,Ny））;%ForcethepowerspectrumshapetobeGaussiandisp（'...correlatingandaddingclutter'）
G =exp（-（0:
4）'.^2/1.0）;
G=[G;zeros（Ny-2*length（G）+1,1）;G（length（G）:
-1:
2）];fori=1:
My
ncc（i,:
）=ifft（G'.*fft（ncc（i,:
）））;
end
%rescalecluttertohavedesiredC/Nratio
pcc=var（ncc（:
））;
ncc=sqrt（（10^（CN/10））/pcc）*ncc;
%10*log10（var（ncc（:
））/var（nzz（:
））） %checkactualC/N%NowweighttheclutterpowerinrangeforassumeR^2（beam-limited）loss
cweight=T_out
（1）*（（T_out
（1）+（0:
My-1）'*（1/fs））.^（-1））;
cweight=cweight*ones（1,Np）;
ncc=ncc.*cweight; %var（ncc）可以看出20列clutter的方差均在30左右y=y+ncc;[My,Ny]=size（y）;
d=（3e8/2）*（（0:
My-1）*（1/fs）+T_out
（1））/1e3;%T_out
（1））/1e3是接收窗的起始时刻
plot（d,db（y,'voltage'））
xlabel（'distance（km）'）
ylabel（'amplitude（dB）'）
grid%Savethedatamatrixinspecifiedfile.
%Savethestudentversioninthemysteryfile.
%Alsosaveallparametervaluedisplaysincorrespondingfiledata_file=[file,'.mat'];
mystery_file=[file,'_mys.mat'];
listing_file=[file,'.lis'];eval（['save',data_file,'JTWfssNpPRFPRIT_outfcvua',...
'rminrmaxruaNtargetsrangesvelsSNRrel_RCSy']）;eval（['save-v6',mystery_file,'JTWfssNpPRFT_outfcy']）;fid=fopen（listing_file,'w'）;fprintf（fid,['\rDESCRIPTIONOFDATAINFILE',file,'.matAND',file,'_mys.mat\r\r']）;
fprintf（fid,'\rPulselength=%gmicroseconds\r',T/1e-6）;
fprintf（fid,'Chirpbandwidth=%gMhz\r',W/1e6）;
fprintf（fid,'Samplingrate=%gMsamples/sec\r',fs/1e6）;
fprintf（fid,'\rWearesimulating%gpulsesatanRFof%gGHz',Np,fc/1e9）;
fprintf（fid,'\randaPRFof%gkHz,givingaPRIof%gusec.',PRF/1e3,PRI/1e-6）;
fprintf（fid,'\rTherangewindowlimitsare%gto%gusec.\r',...
T_out
（1）/1e-6,T_out
（2）/1e-6）;
fprintf（fid,'\rTheunambiguousvelocityintervalis%gm/s.',vua）;
fprintf（fid,'\rTherangewindowstartsat%gkm.',rmin/1e3）;
fprintf（fid,'\rTherangewindowendsat%gkm.',rmax/1e3）;
fprintf（fid,'\rTheunambiguousrangeintervalis%gkm.\r\r',rua/1e3）;
fprintf（fid,'\rThereare%gtargetswiththefollowingparameters:
',...
Ntargets）;
fori=1:
Ntargets
fprintf（fid,'\r range=%5.2gkm,SNR=%7.3gdB,rel_RCS=%7.3gdB,vel=%9.4gm/s',...
ranges（i）/1e3,SNR（i）,rel_RCS（i）,vels（i））;
endfclose（fid）;fprintf（['\n\nDataisinfile',data_file]）
fprintf（['\nStudentdataisinfile',mystery_file]）
fprintf（['\nListingisinfile',listing_file,'\n\n']） _________________________________________________________________________用到的函数functiony=radar（x,fs,T_0,g,T_out,T_ref,fc,r,snr,v）
%RADAR simulateradarreturnsfromasinglepulseorburst
% ofidenticalpulses
% usage:
% R=radar（X,Fs,T_0,G,T_out,T_ref,Fc,R,SNR,V）
% X:
basebandsinglepulsewaveform（complexvector）
% Fs:
samplingfrequencyofinputpulse [inHz]
% T_0:
starttime（s）ofinputpulse（s） [sec]
% （numberofpulsesinburstassumed=length（g））
% G:
complexgain（s）ofpulse（s），即慢时间，各个PRI对应的脉冲的前的加权20-by-1
% T_out:
2-vector[T_min,T_max]definesoutput
% windowdelaytimesw.r.t.startofpulse
% T_ref:
system"reference"time,neededtosimulate
% burstreturns.THISISTHE"t=0"TIME!
!
!
% Fc:
centerfreq.oftheradar. [inHz]
% R:
vectorofrangestotarget（s） [meters]
% （numberoftargetsassumed=length（r））
% SNR:
vectoroftargetSNRs（unitnoisepowerassumed）
% ThiswillbeSNR*after*allowingforR^4
% V:
vectoroftargetvelocities（optional） [inm/sec]
% （positivevelocitiesaretowardstheradar）
%
% note
（1）:
VELOCITYinmeters/sec!
!
!
% distancesinm,timesinsec,BWinHz.% note
（2）:
assumeseachpulseisconstant（complex）amplitude
% note（3）:
willaccomodateuptoquadraticphasepulses
% note（4）:
vectorofranges,R,allowsDISTRIBUTEDtargets
%
% （c）jMcClellan7/28/90
% ModifiedbyM.A.Richards,August1991J=sqrt（-1）;
c=3e8; %velocityoflightinm/sec
Mx=length（x）;
delta_t=1/fs; %samplinginterval（sec）
t_y=[T_out
（1）:
delta_t:
T_out
（2）]'; %outputsamplingtimes（sec），接收窗的宽度的等间隔采样337-by-1
T_p=Mx*delta_t; %lengthofinputpulse（sec），基带信号chirp的脉冲持续时间，即Te%Assumezerovelocities（stationarytargets）ifnovelocity
%vectorprovidedifnargin<7
v=zeros（r）;
end%ensurethatallvectorsarecolumnvectorsx=x（:
）; g=g（:
）; T_0=T_0（:
）; r=r（:
）;snr=snr（:
）; v=v（:
）;%determinethequadraticphasemodulationparametersfor
%laterinterpolationofpulsesamplest_x=delta_t*[0:
（Mx-1）]';
x_ph=unwrap（angle（x））;%基带chirp信号的相位，可以看出x_ph是个抛物线
q=polyfit（t_x,x_ph,2）;%目的是用q=ax^2+bx+c逼近x_ph%checkresultusingcorrelationcoefficientxfit=polyval（q,t_x）;%看看用q=ax^2+bx+c拟合的xfit与x_ph的一致程度
if（x_ph'*xfit）/norm（x_ph）/norm（xfit）<0.99
disp（'pulsephaseisnotquadratic'）
keyboard
end%
%--- Form（initiallyempty）outputmatrix---
%
Mr=length（t_y）; Nr=length（g）; %outputsamplesinamatrix
y=zeros（Mr,Nr）;%337-by-20%Index'i'loopsoverthenumberoftargets
for i=1:
length（r）
ri=r（i）;
vi=v（i）;
f_doppler=2*vi*fc/c; %看看目标以速度v接近雷达应该如何表示，f_doppler=2*v/lambda %Index'j'loopsoverthenumberofpulses
forj=1:
length（g）%20 pulses
r_at_T_0=ri-vi*T_0（j）;%一般T_0=0表示当下目标离雷达距ri，若T_0 =7则表示7秒前目标离雷达距ri，现在目标距雷达？
%Computestartandendtimeofreflectedpulseatreceiver,
%ensurethatitfallsatleastpartiallywithintherange（time）window
tau=2*r_at_T_0/（c+vi）; tmax=tau+T_p;
iftau>=T_out
（2）|tmax<=T_out
（1）
fprintf（'\nEchofromtarget#%gatrange%gkm',i,ri）
fprintf（'\nisCOMPLETELYOUTOFtherangewindow'）
fprintf（'\nonpulse#%g.\n',j）
else %Figureoutwhichsamplelocationsintheoutputgridcontain
%reflectedpulse
t_vals=t_y-tau; %t_y是接收窗的区间 tau=2*r_at_T_0/（c+vi），表示tau时刻目标位于r_at_T_0，tau即书上的t0=2R0/c
%用t_vals而不是t_y是为了用t_vals与[0,T_p]这两个上下界相比较，可以想象若用t_y应该和tau和T_p+tau比较
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