完整word版雷达信号处理的MATLAB仿真Word文件下载.docx

1、/2，则基带信号可以简化为 （3.7）使用Matlab 仿真正交解调的步骤：（1）产生理想线性调频信号y。（2）产生I、Q 两路本振信号。设f0为本振信号的中心频率，f s为采样频率，n为线性调频信号时间序列的长度，则I 路本振信号为cos（n2f0/fs）,同样，Q路本振信号sin（n2f0/fs）。当f s = 4 f0 时，I、Q 两路本信号分别为cos（n/2）和sin（ n /2）。（3）线性调频信号y 和复本振信号相乘,得到I、Q 两路信号。（4）I、Q 两路信号通过低通滤波器，滤除高频分量，以获得最终的检波结果。Matlab 提供了方便的滤波函数filter（b,a,x）。其中x

2、 为输入信号，b,a 为滤波器传递函数的分子和分母的系数向量。2.2 脉冲压缩模块在进行脉冲压缩处理之前，首先要获得相应的雷达发射信号的匹配滤波器。在实际工程中，对脉冲压缩的处理往往是在频域实现的，因为这样可以利用FFT算法提高计算速度，然后将雷达回波与匹配滤波器的频域响应（脉冲压缩系数）相乘，再经过IFFT变换，从而得到脉冲压缩处理的结果，而不用进行卷积处理，大大降低了运算量。因此，在进行脉冲压缩处理仿真的时候，首先应当获取脉冲压缩处理的匹配滤波器或脉冲压缩系数。求线性调频信号的脉冲压缩系数比较简单，只需要将理想线性调频信号取共轭和翻转即可。使用Matlab仿真线性调频信号脉冲压缩的步骤：（

3、1）产生理想线性调频信号y ；（2）对信号正交解调， 得到解调后的信号fbb = fbb _ i + j * fbb _ q ；（3）产生理想线性调频脉冲压缩系数。这一步要首先求出正交解调后的信号fbb 的匹配滤波器，然后利用离散傅里叶变换求出脉冲压缩系数；（4）产生理想回波信号（ signal ），对信号进行正交解调。理想回波信号是一个脉冲重复周期内雷达收到的回波信号，并假设目标为静止点目标；（5）脉冲压缩处理。首先对回波信号做离散傅里叶变换，得到signal_fft，然后将signal_fft与匹配滤波器的频域响应（脉冲压缩系数）相乘，再经过离散傅里叶反变换，从而得到脉冲压缩结果。设雷达发

4、射信号为线性调频信号，具体参数如下：脉宽10s、中心频率10MHz、调频带宽2MHz。对雷达回波信号的采样频率为40MHz，中频进行正交下变频。2.3 回波积累模块现在的雷达都是在多脉冲观测的基础上进行检测的，多个脉冲积累后可以有效地提高信噪比，从而改善雷达的检测能力。积累处理可以在包络检波前完成，称为检波前积累或者中频积累。信号在中频积累时要求信号间有严格的相位关系，也就是说信号是相参的，所以也称为相参积累。此外，积累过程可以在包络检波后完成，称为检波后积累或者视频积累。由于信号在包络检波后失去了相位信息而只保留了幅度信息，所以检波后积累处理就不需要信号间有严格的相位关系，因此这种积累又称为

5、非相参积累。实现非相参积累的方法有很多，例如抽头延迟线积累（FIR 积累）器和反馈积累器。下面介绍抽头延迟线积累（FIR 积累）模型。（1）积累脉冲数 积累脉冲数N 应该等于天线波束扫过一个点目标时的目标回波个数，即：束扫过一个点目标时的目标回波个数，即： （3.8）式（3.8）中： BWa 为天线方位波束宽度； 为天线在一个脉冲重复周期扫过的角度； Tc 为天线扫描一周所需的时间； PRI 为脉冲重复周期。（2）回波幅度调制 雷达接收机内部的噪声一般都认为是高斯白噪声，且是平稳随机过程，而回波脉冲的幅度调制还受天线双程场强波瓣图调制。如果天线场强波瓣图（单程）是sinx/x的形式，则天线主瓣

6、内的脉冲将以如下的权函数加 （3.9） 为天线在一个脉冲重复周期扫过的角度2.4 恒虚警处理（CFAR）模块恒虚警处理有多种方法，从大的分类来看，有所谓的均值类CFAR、有序统计量类CFAR和杂波图CFAR等等。均值类CFAR包括多种实现方式，如单元平均方式、两侧单元平均选大方式、两侧单元平均选小方式等等，其基本理论是相同的。使用Matlab仿真恒虚警处理的步骤：（1）产生叠加了瑞利杂波、热噪声的点目标回波。这一步首先按照上述的方法分别产生高斯热噪声和瑞利杂波，然后与点目标回波进行叠加，叠加时需要对瑞利杂波和热噪声的幅度加权。（2）对叠加了瑞利杂波、热噪声的点目标回波进行恒虚警处理。这一步首先

7、要确定参考单元数。如果参考单元数为16，那么第1点恒虚警处理时噪声均值由其后面的16点噪声决定，第2点到第16点的恒虚警的噪声均值由其前面和后面的16点噪声共同决定，而正常数据点的恒虚警处理的噪声均值由其前后各16点的噪声决定，最后16点的恒虚警处理与前16点相同。最后输出的信号为每个检测单元与杂波均值估计值的比值。 程 序 close all;clear all;clc;%产生雷达发射信号%code=1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1;%13位巴克码tao=10e-6;%脉冲宽度10sfc=28e6;%调频信号起始频率f0=30e6;fs=100e6;%采样频率100

8、MHzts=1/fs;B=4e6;%调频信号带宽t_tao=0:1/fs:tao-1/fs;N=length（t_tao）;k=B/fs*2*pi/max（t_tao）;n=length（code）;pha=0;s=zeros（1,n*N）;for i=1:n; if code（i）=1 pha=pi; else pha=0; end s（1,（i-1）*N+1:i*N）=cos（2*pi*fc*t_tao+k*cumsum（t_tao）+pha）;endt=0:13*tao-1/fs;figure（1）,subplot（2,1,1）,plot（t,s）,xlabel（t（单位:s）,titl

9、e（混合调制信号（13位巴克码+线性调频）;s_fft_rsult=abs（fft（s（1:N）;subplot（2,1,2）,plot（0:fs/N:fs/2-fs/N）,abs（s_fft_result（1:N/2）,xlabel（频率（单位：Hz）码内信号频谱%生脉冲压缩系数%_正交解调_%N=tao/ts;n=0:N-1;s1=s（1:N）;local_oscillator_i=cos（n*f0/fs*2*pi）;%i路本振信号local_oscillator_q=sin（n*f0/fs*2*pi）;%q路本振信号fbb_i=local_oscillator_i.*s1;%i路解调fb

10、b_q=local_oscillator_q.*s1;%q路解调window=chebwin（51,40）;b,a=fir1（50,2*B/fs,window）;fbb_i=fbb_i,zeros（1,25）;fbb_q=fbb_q,zeros（1,25）;fbb_i=filter（b,a,fbb_i）;fbb_q=filter（b,a,fbb_q）;fbb_i=fbb_i（26:end）;%截取有效信息fbb_q=fbb_q（26:fbb=fbb_i+j*fbb_q;%_产生理想线性调频脉冲压缩匹配系数_%M=131072;%因为回波信号数据长度位3600点，所以利用FFT做4096点FFT

11、D=B*tao;match_filter_1=ts*fliplr（conj（fbb）*sqrt（D）*2/tao;match_filter_1_fft=fft（match_filter_1,M）;%第一次脉冲压缩处理匹配系数figure（2）,subplot（2,1,1）,plot（real（match_filter_1_fft）,title（脉冲压缩系数（实部）subplot（2,1,2）,plot（imag（match_filter_1_fft）,title（脉冲压缩系数（虚部）N=length（s）;local_oscillator_q=cos（n*f0/fs*2*pi）;fbb_i=l

12、ocal_oscillator_i.*s;fbb_q=local_oscillator_q.*s;%这是采用50阶cheby窗的FIR低通滤波器b,a=fir1（50,0.5,window）;signal=fbb_i+j*fbb_q;clear fbb_i;clear fbb_q;signal_fft=fft（signal,M）*2;pc_result_fft=signal_fft.*match_filter_1_fft;pc_result=ifft（pc_result_fft,M）;figure（3）,plot（0:ts:length（signal）*ts-ts）,pc_result（1:l

13、ength（signal）,xlabel（时间,单位:s回波脉冲压缩处理结果clear local_oscillator_i;clear local_oscillator_q;t=tao*length（code）;match_filter_2=2*ts*fliplr（conj（pc_result）*2/t;match_filter_2_fft=fft（match_filter_2,M）;%第二次脉冲压缩处理匹配系数figure,subplot（2,1,1）,plot（real（match_filter_2_fft）,title（subplot（2,1,1）,plot（imag（match_fi

14、lter_2_fft）,title（clear fbb;clear match_filter_1;clear match_filter_2;clear signal;clear signal_fft;clear pc_result;clear pc_result_fft;%产生雷达回波%f_frame=1e3;%雷达发射信号重频，单位HzT_frame=1/f_frame;N_echo_frame=18;f_doppler=3.5e3;%动目标的多普勒领串t_mobj=200e-6;%动目标位置echo_mobj_pulse=zeros（1,t_mobj/ts）,s,zeros（1,（T_fr

15、ame-t_mobj）/ts-length（s）;echo_mobj=repmat（echo_mobj_pulse,1,N_echo_frame）;t_doppler=0:N_echo_frame*T_frame-ts;s_doppler=cos（2*pi*f_doppler*t_doppler）;s_echo_mobj=echo_mobj.*s_doppler;t_fobj=450e-6;%固定目标位置echo_fobj_pulse=zeros（1,t_fobj/ts）,s,zeros（1,（T_frame-t_fobj）/ts-length（s）;s_echo_fobj=repmat（ec

16、ho_fobj_pulse,1,N_echo_frame）;t_clutter=700e-6;%杂波位置t_clutter_pulse=39e-6;sigma=2;%瑞利分布canshu数sigmat1=0:t_clutter_pulse-ts;rand（state,0）;%把均匀分布伪随机发生器置为0状态u=rand（1,length（t1）;echo_clutter=0.08*sqrt（2*log（1./u）*sigma;%,*ss_echo_clutter_pulse=zeros（1,t_clutter/ts）,echo_clutter,zeros（1,（T_frame-t_clutte

17、r）/ts-length（echo_clutter）;s_echo_clutter=repmat（s_echo_clutter_pulse,1,N_echo_frame）;s_nosie=0.1*rand（1,N_echo_frame*T_frame/ts）;s_echo=s_echo_mobj+s_echo_fobj+s_echo_clutter+s_nosie;clear s_echo_mobj;clear s_echo_fobj;clear s_echo_clutter;clear s_echo_clutter_pulse;clear s_nosie;clear echo_mobj_pu

18、lse;clear echo_mobj;clear echo_fobj_pluse;clear echo_clutter;clear s_doppler;clear t_doppler;%_正交解调_%N=N_echo_frame*T_frame/ts;local_oscillator_i=cos（n*f0/fs*pi）;%I路本振信号local_oscillator_q=cos（n*f0/fs*pi）;%Q路本振信号s_echo_i=local_oscillator_i.*s_echo;%I路解调s_echo_q=local_oscillator_q.*s_echo;%Q路解调%这是采50阶

19、cheby窗的FIR低通滤波器s_echo_i=s_echo_i,zeros（1,25）;s_echo_q=s_echo_q,zeros（1,25）;s_echo_i=filter（b,a,s_echo_i）;s_echo_q=filter（b,a,s_echo_q）;s_echo_i=s_echo_i（26:s_echo_q=s_echo_q（26:s_echo_mf=s_echo_i+j*s_echo_q;clear s_echo_iclear s_echo_i;clear s_echo_q;clear n;%脉冲压缩处理%N_echo_frame s_echo_fft_result=ff

20、t（s_echo_mf（1,（i-1）*T_frame/ts+1:i*T_frame/ts）,M）; s_pc_fft_1=s_echo_fft_result.*match_filter_1_fft; s_pc_fft_2=s_pc_fft_1.*match_filter_2_fft; s_pc_result（i,:）=ifft（s_pc_fft_2,M）;clear s_echo_mf;s_pc_result_1=s_pc_result;s_pc_result_1=reshape（s_pc_result_1,1,N_echo_frame*M）;figure,subplot（2,1,1）,pl

21、ot（0:length（s_pc_result_1）*ts-ts,real（s_pc_result_1）,%N_echo_frame*T_frame-tsxlabel（脉冲压缩处理后结果（实部）subplot（2,1,2）,plot（0:length（s_pc_result_1）*ts-ts,imag（s_pc_result_1）,脉冲压缩处理后结果（虚部）%固定杂波对消处理%16 s_MTI_result（i,:）=s_pc_result（i,:）+s_pc_result（i+2,:）-2*s_pc_result（i+1,:clear s_pc_result;clear s_pc_resul

22、t_1;s_MTI_result_1=s_MTI_results_MTI_result_1=reshape（s_MTI_result_1,1,（N_echo_frame-2）*M）;length（s_MTI_result_1）*ts-ts,real（s_MTI_result_1）,固定杂波对消后结果（实部）length（s_MTI_result_1）*ts-ts,imag（s_MTI_result_1）,固定杂波对消后结果（虚部）clear s_MTI_result_1;结 论使用Matlab 进行雷达信号处理系统仿真，能迅速建立起系统模型，设计理念可以在任何细节上得到体现，建模时间短，模型简

23、单、清晰，计算精度高，同时在系统设计的任何阶段都能够很方便地修改模型、评估结果和验证系统行为。本文以某脉冲压缩雷达为实例，基于Matlab 的雷达信号处理的仿真方法取得了较好的效果。在雷达信号处理系统中系统级仿真占有极其重要的地位 ,经过系统级仿真能够保证产品在最高层次上的设计正确性。由于外场模拟真实战场复杂电磁环境是非常困难的 ,同时也耗资巨大 ,所以利用计算机仿真技术的可控制性、可重复性、无破坏性、安全性、经济性等特点与优势对雷达电子对抗装备及其技术与战术运用等进行仿真与效能评估 ,是当前和未来雷达与电子对抗领域研究中的一种重要手段。通过MATLAB软件进行仿真得到的仿真图如下所示：图 1图 2图 3图 4图 5图 6