航天
航空
核工业
船舶
兵器
军事电子
综合
可靠性
仪器仪表
自动化
电子元器件
电容器、LC滤波器 电阻器、电位器 PCB电路板 真空电子器件 连接器 二极管、晶体管半导体 集成电路和微电子组件 LED系列产品 光电器件 光学材料与光电元器件 继电器 电感元件 集成电路和微电子组件 频率控制和频率选择元件 电子设备用机电元件 电子材料 广播电视制作、播出、发射和传输设备 其它
传感器
光纤传感器 光电传感器 压力传感器 热学量传感器 物位测量系列 声学量传感器 流量传感器 湿度传感器 气体传感器 电学量传感器 速度传感器 力传感器 位置传感器 位移传感器 光学量传感器 加速度传感器 尺度传感器 磁学量传感器 其它传感器
电工器材
电线、电缆 开关电线 插头、插座 电动机 绝缘材料 低压电器 高压电器 防雷及电涌保护器 室内外照明设备 便携式照明设备 灯泡、灯座、整流器 其他
电源
EPS消防应急电源 UPS不间断电源 稳压电源 变频电源 净化电源 特种电源 发电机组 开关电源(AC/DC) 逆变电源(DC/AC) 模块电源(DC/DC) 电池 其它电源产品
通用机械
轴承 密封件 紧固件、连接件 弹簧 泵及真空设备 阀门 齿轮、蜗杆、链传动件 减速箱 气动元件 液压元件 过滤件 工业皮带 清洗、清理设备 制冷设备 电热设备 涂装设备 仓储设备 干燥设备 混合设备 其它未分类
行业设备
机床 机床配附件 塑料机械 包装设备 电焊、切割设备 印刷设备 环保设备 焊接材料与附件 电子产品制造设备 化工设备 铸造及热处理设备 冶炼设备 橡胶机械 玻璃加工设备 试验机 储运设备 过滤设备 空气净化装置 检测设备 安全、防护、消防设备 其它
当前位置:技术 » 军事电子技术 » 雷达 » 正文

火控雷达信号处理算法的MATLAB仿真验证---回波信号处理设计与MATLAB仿真

点击图片查看原图
  • 发布日期:2013-02-14 14:29
  • 有效期至:长期有效
  • 技术区域:广东湛江市
  • 浏览次数1083
  • 留言咨询
 
详细说明
   回波信号处理是雷达系统中最为重要的一部分,主要用于提取回波信号中的目标信息,以便于进行动目标检测、跟踪和目标识别等。这里主要针对动目标检测的一些算法进行MATLAB仿真,并把各个信号处理算法集合在一起形成一整套动目标检测MATLAB仿真程序。其中包含

1.脉压算法的MATLAB仿真,对回波信号进行脉压的时域匹配滤波。
2.脉冲对消算法(MTI)MATLAB仿真,用于抑制杂波、提高信杂比的。
3.多普勒滤波算法MATLAB仿真,提取动目标的多普勒频移。
4.恒虚警检测算法的MATLAB仿真,在保持恒定虚警概率下检测目标。
5.单脉冲测角算法的MATLAB仿真,用比幅测角算法实现动目标角度信息的检测。

   其中前两项分别拥有提高信噪比和信杂比,后三项主要是测量目标信息的算法。本节的主要目的就是,利用这些信号处理算法形成一个动目标检测流程,利用MATLAB仿真来验证算法的合理性。


   本文仿真的火控雷达为方位向进行机扫,俯仰向进行电扫的非典型相控阵雷达,其工作模式为窄带三通道工作模式。本节窄带三通道搜索模式下的火控雷达系统的回波信号处理过程进行MATLAB仿真,图3-3给出了相控阵雷达工作在三通道模式下的信号处理流程。对接收到的脉冲回波信号,进行和差处理,最终得到和信号、方位差信号、俯仰差信号。和信号主要用于动目标的检测包括距离检测和速度检测,依次进行脉冲压缩、MTI、多普勒滤波、包络检波、CFAR处理。方位差信号和俯仰差信号,在经过脉冲压缩之后,通过比幅测角算法来计算目标在方位向和俯仰向的角度误差。

典型火控雷达信号处理流程

   脉冲压缩处理(时域匹配滤波测距)未调制回波脉冲信号的时宽带宽积约为1,脉冲压缩(匹配滤波)之后,脉压信号的时宽带宽积远远大于1。如果雷达信号处理机的传递函数理想地匹配输入波形,则脉压增益为时宽带宽积。

未压缩回波脉冲串信号的距离分辨率为




理想情况下无脉压的距离分别率为7500m,脉压后的距离分辨率为150m。


脉压信号频谱图

  图3-4、3-5分别为脉压信号的时域图和频谱图,目标二和目标三之间的距离为5000m,经过脉压后可以清晰地区分两个目标,所以脉冲压缩可以在不改变探测距离的前提下,提高距离分辨率。目标三盲速点频谱被搬移到零频处。

MTI处理(消除杂波)

第二章图2-5给出了三脉冲对消器的频率响应图,可见三脉冲对消器在零频附近和脉冲重复频率的整数倍处为低谷,分别对应于杂波抑制点和盲速点,即

三脉冲对消信号频谱图


图3-6、3-7分别给出了三脉冲对消后的时域图和频谱图,可以看出三脉冲对消消除了杂波的影响,同时又对消掉了静止目标和盲速目标,提取出了非盲速的动目标。在实验中需考虑盲速问题,可以采用变PRF的方法以增大无盲速的范围。

多普勒滤波处理(频域匹配测速)



  经过脉压和MTI之后,回波信号中只有动目标的信息了。要提取动目标的信息,在时域中分析是比较困难的。动目标与静止目标、动目标之间的区别都可以图3-6、3-7分别给出了三脉冲对消后的时域图和频谱图,可以看出三脉冲对消消除了杂波的影响,同时又对消掉了静止目标和盲速目标,提取出了非盲速的动目标。在实验中需考虑盲速问题,可以采用变PRF的方法以增大无盲速的范围。

多普勒滤波处理(频域匹配测速)

经过脉压和MTI之后,回波信号中只有动目标的信息了。要提取动目标的信息,在时域中分析是比较困难的。动目标与静止目标、动目标之间的区别都可以

动目标的检测速度

  图3-8为三脉冲对消后的多普勒滤波的结果,方法为对其做FFT处理(点数为1024点),同时对FFT处理添加汉明窗用以抑制旁瓣的影响。在对目标进行CFAR处理后,提取对应目标存在距离单元处提取同一距离单元的多普勒频谱,可以得到对应的速度值。目标一的检测速度为-30m/s,目标二的检测速度为110m/s,目标三为87.0968m/s,目标四为35m/s。




从表3-3中,可以看出目标一、目标四的速度可以正常检测出,目标二产生了速度模糊,目标三为盲速。

CFAR处理(保持恒定的虚警概率)

  在三脉冲对消处理中虽然已经抑制了杂波和静止目标的干扰,但是噪声是依然存在的并没有被抑制掉。由于噪声电平是变化的,当噪声电平超过目标回波电平时,就会变检测为目标,从而产生虚警。高虚警概率影响非常严重,特别是在军事方面,更是会造成不可估计的损失。所以我们希望保持检测的虚警概率在一定的范围内,也就是利用恒虚警检测算法来检测动目标,检测门限的设定就是已经相邻距离门的干扰电平来估计检测距离门的干扰电平。
单元平均恒虚警检测必需保证两个条件:
1.邻近单元必须具有相同的统计特性,以保证可以根据邻居单元的噪声特性估算出检测单元的统计特性。
2.邻近单元不能包含其它目标,保证检测单元的门限不会因其它目标的存在而被抬高。
 




可以看出,目标二、目标四的距离被准确检测出,目标一存在距离模糊,目标三被对消掉了。根据脉冲多普勒处理结果,提取数据矩阵中的同一距离门单元的数据,可以在二维图形中显示动目标的速度。

比幅测角处理

相控阵雷达在对目标进行搜索和跟踪时在某个方位上停留的时间很短,只有几个脉冲重复周期的时间,所以对目标进行角度测量需要在较短的时间内进行,本文中采用单脉冲比幅测角的方法,可以在单个脉冲重复周期内完成角度测量。在第二章已经讲述过比幅测角理论,这里将讲述其在仿真中的应用。在仿真实验中,利用图2-11中四波束三通道方法来计算方位差波束、俯仰差波束、和波束,经过匹配滤波(脉冲压缩)后的信号为





比幅单脉冲测角的实现方法有两种,一种是线性近似法,另一种为查表法。线性近似法目标在和差方向图对称点附近时,由2-44式得Δα、Δβ分别与方位差信号、俯仰差信号同和波束信号的比值近似成线性关系。查表法是根据实测数据建立和差波束方向图比值与偏角的对应表,然后将仿真中的方位差信号、俯仰差信号与和信号的比值与对应表中的比值对应,求的目标的偏角。图3-10、3-11为实测和差方向图。图3-12为实测方位向和差方向图的比值,依据此图建立对照表,可见在对称点附近偏角与比值近似为正比关系。俯仰向与方位向的方向相同,在此不做累述。

本文是依据实际的测试校正后的方向图,计算出和差比值K(θ),将其结果存入雷达信号处理机中。雷达信号处理机接收脉压后的回波信号,对其进行和差处理,并计算出最终的和差比值K(θ)。最后将其与信号处理机种的和差比与角度偏差对照表进行比较,便可以求出目标的偏离角度Δα、Δβ。

 
0条 [查看全部]  相关评论

公司信息







该企业最新技术
在线客服

0759-2216160

© 2008-2017 运营商: 湛江市东龙网络科技有限公司 国防科技网 www.81tech.com 广东通信管理局备案:粤ICP备13001948号-2
全国公安机关 备案信息 可信网站不良举报 文明转播