2017 年秋季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:雷达系统导论 学生所在（系）:电子与信息工程学院 学生所在学科:电子与同学工程 学生姓名: 学号: 学生类别: 考核结果阅卷人 第 1 页（共页）
几种非线性滤波算法的介绍与性能分析 作者姓名：学号： 专业院系：电信学院电子工程系 电子邮件： 摘要—非线性滤波算法在雷达目标跟踪中有着重要的应用，对雷达的跟踪性能有着至关重要的影响。好的滤波算法有利于目标航迹的建立及保持，能够得到较精确的目标位置，为发现目标后的后续工作提供可靠的数据依据。本文重点介绍了雷达数据处理中的几种非线性滤波算法：扩展卡尔曼滤波（EKF）、不敏卡尔曼滤波（UKF）、粒子滤波（PF），并且给出了一个利用这三种算法进行数据处理的一个实例，通过这个实例对比分析了这三种算法的性能以及优劣。 关键字—非线性滤波算法；扩展卡尔曼滤波；不敏卡尔曼滤波；粒子滤波； I.概述（一级表题格式） 在雷达对目标进行跟踪前要先对目标进行检测。对于满足检测条件的目标就需要进行跟踪，在跟踪的过程中可以利用新获得的数据完成对目标的进一步检测比如去除虚假目标等，同时利用跟踪获得数据可以进一步完成对目标动态特性的检测和识别。因此对目标进行准确的跟踪是雷达性能的一个重要指标。在检测到满足条件的目标后，根据目标运动状态建立目标运动模型，然后对目标跟踪算法进行设计，这是雷达目标跟踪中的核心部分。 目前主要的跟踪算法包括线性自回归滤波，两点外推滤波、维纳滤波、- αβ滤波、加权最小二乘滤波、维纳滤波和卡尔曼滤波[1]。对于线性系统而言最优滤波的方法就是卡尔曼滤波，卡尔曼滤波是线性高斯模型下的最优状态估计算法。但是实际问题中目标的运动模型往往不是线性的，因此卡尔曼滤波具有很大的局限性。目前主要用的非线性滤波算法可以分为高斯滤波和粒子滤波[2]。不敏卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波就是高斯滤波中的典型代表，也是应用相对较为广泛的。粒子滤波的应用范围比高斯滤波的适用范围要广，对于系统状态非线性，观测模型非高斯等问题都有很好的适用性。本文具体分析阐述了扩展卡尔曼滤波算法，不敏卡尔曼滤波算法，粒子滤波算法，并且通过一个实例利用仿真的方法分析了这三种算法在滤波性能上的优劣，最后对这三种算法做了一定的总结。 我本科毕业设计题目为《基于历史数据的路径生成算法研究》，由于我是跨专业保研到电信学院，该课题所研究内容不属于雷达系统研究范围，是一种城市路网最快路径生成算法。 II.几种非线性滤波算法 A.扩展卡尔曼滤波 扩展卡尔曼滤波是将非线性系统转换为近似的线性系统的一种方法，其核心思想是围绕滤波值将非线性函数展开成泰勒级数并略去二阶及以上的项，得到一个近似的线性化模型，然后应用卡尔曼滤波完成状态估计。 扩展卡尔曼滤波状态空间模型： k k k w x f+ = + ) ( x 1 状态方程 k k k v x h+ =) ( z观测方程 其中(.) f和(.) h为非线性函数 在扩展卡尔曼滤波中，状态的预测以及观测值的预测由非线性函数计算得出，线性卡尔曼滤波中的状态转移矩阵A阵和观测矩阵H阵由f和h函数的雅克比矩阵代替。 对 (.) f和(.) h Taylor展开，只保留一次项有： ) ? ( ) ?( ) ( k k k k k x x A x f x f- + ≈ ) ? ( ) ?( ) ( k k k k k x x H x h x h- + ≈ 其中： k k x x k k dx df A ?= =为f对 1- k x求导的雅克比矩阵 k k x x k k dx dh H ?= =为h对 1- k x求导的雅克比矩阵 ) ?( ? 1-k k x f x=，于是可以得出： k k k k k k k w x A x f x A x+ - + ≈ + ) ? ) ?( ( 1 k k k k k k k v x H x h x H z+ - + ≈ + ) ? ) ?( ( 1 通过以上变换，将非线性问题线性化。接下来EKF 滤波过程同线性卡尔曼滤波相同，公式如下: )) | (?( ) |1 ( X?k k X f k k= + ) ( ) ( ) | ( ) ( ) |1 (P k Q k k k P k k k+ Φ' Φ = + )1 ( )1 ( ) |1 ( )1 ( )1 (S+ + + ' + + = +k R k H k k P k H k )1 ( )1 ( ) |1 ( )1 ( K1+ + ' + = +-k S k H k k P k
现代雷达技术 6个基本问题 1,雷达的任务和特点是什么？ 答：传统雷达的任务仅要求对目标距离、方位、高度进行测量，而高性能雷达则还需要测量目标的速度、加速度、目标回波特性起伏、极化特性、尺寸形状，甚至要求对目标进行微波成像；需要增大雷达作用距离，改善雷达分辨率，提高雷达数据率；并且要求雷达能对目标进行跟踪、识别和分类。 现代雷达系统采用最先进的微电子技术、计算机技术、现代信号处理技术等，使系统具有体积小，质量轻，功能丰富，具有数字化、信号多样化，调制方式复杂化、频带宽带化、网络化、智能化等特点，较传统雷达有着更远的探测距离，更好的分辨率、数据率、资源利用率，更强的自适应能力，更高的抗干扰能力和可靠性。 2,雷达的基本组成有哪些？ 答：（一）半波振子 雷达想要探测目标，就要有无线电波。雷达中能在空间激起无线电波的工具就是振子，其实就是一根金属棒。 电子在金属棒中来回反弹的过程叫做电振荡，如果反弹的过程中没有任何阻力的话，这种反弹会一直持续下去。金属越长，电子流来回振荡一周所需要的时间也就越长，振荡频率也就越低了。在振荡一周的时间内，电子流走过的距离就是波长。显然，电子流在这段时间内，走过的距离恰好是金属棒长度的两倍。所以，这种金属棒常称为半波振子。半波振子上电子流的很高频率的电振荡，会在空间激发出频率相同的无线电波，它以光速飞快地离开振子向四面八方飞逝而去；半波振子是雷达向空间发射无线电波的器件。因为半波振子能向空间发射无线电波，所以有时把它称为辐射器。 （二）发射机 半波振子中电子流的来回振荡会遇到阻力，要是不给它供给能量，使其克服各种阻力，这种振荡很快就会停止下来。所以雷达中有一部机器，它能驱使半波振子上电子流的振荡按照我们的需要，强有力进行，这种机器叫雷达发射机，是半波振子的能源。 雷达发射机供给半波振子以高频率电振荡的能量，半波振子在空间激起无线电波。一旦关断雷达发射机，半波振子也就停止向空间发射无线电波了。所以控制发射机通断，就可以控制向空间发射无线电波。 （三）雷达天线 有了发射机和半波振子，就可以向空间发射无线电波了。但这样发射出去的无线电波是不能用来搜索和探测目标的。因为它向空间所有的方向都发射出无线电波。 雷达使无线电波定向发射的方法就是，不让半波振子直接向空间发射无线电波，而是让它把无线电波先发射到一个象大锅一样的反射器上，从反射器反射出来的无线电波就只朝一个方向发射了。这种象大锅一样的反射器，叫做抛物面反射器。 反射器的大小，与无线电波的波长很有关系。波长短，反射器就可以做得小一点；波长长，反射器就要做得大些。在相同波长下，反射器越大，对电波的集聚作用就越好。 把半波振子（辐射器）和大锅样的反射器合在一起，看作一个整体，叫做雷达天线。这种样子的雷达天线又特地叫做抛物面天线。对米波雷达来说，把几十个甚至几百个半波
雷达系统导论（第三版）目录 作者介绍：Skolnik博士：美国国家工程院院士，IEEE会士担任美国海军研究实验室雷达分部负责人已有30余年，第一个在雷达技术与应用方面获得IEEE Dennis J．Picard 章；同时是IEEE Harry钻石奖，JohnsHopkins大学著名男毕业生奖，以及美国海军著名文官服务奖的获得者。Skolnik博士曾是IEEE会刊编辑，编著有《雷达手册》（由McGraw—Hill出版社出版，中文版第二版由电子工业出版社出版）和《雷达应用》（由IEEE出版）等书。 国际雷达会议资料： https://www.doczj.com/doc/562090508.html,/search/searchresult.jsp?history=yes&queryText=%28%28rad ar+conference%29%3Cin%3Emetadata%29 第1章雷达简介 1.1 基本雷达 1.2 雷达方程的简单形式 1.3 雷达框图 1.4 雷达频率 1.5 雷达的应用 1.6 雷达的起源 参考文献 习题 第2章雷达方程 2.1 引言 2.2 噪声中信号的检测 2.3 接收机噪声和信-噪比 2.4 概率密度函数 2.5 检测和虚警概率 2.6 雷达脉冲的积累 2.7 目标雷达横截面积 2.8 雷达横截面积的起伏 2.9 发射机功率 2.10 脉冲重复频率 2.11 天线参数 2.12 系统损耗 2.13 其他有关雷达方程的考虑 参考文献 习题 第3章 MTI雷达和脉冲多普勒雷达 3.1 引言 3.2 延迟线对消器 3.3 参差脉冲重复频率 3.4 多普勒滤波器组 3.5 数字MTI处理 3.6 运动目标检测器 3.7 MTI性能的限制 3.8 运动平台的MTI（AMTI） 3.9 脉冲多普勒雷达 3.10 其他的多普勒雷达 参考文献 习题 第4章跟踪雷达 4.1 用雷达跟踪 4.2 单脉冲跟踪 4.3 圆锥扫描和顺序波束转换 4.4 跟踪精度的限制 4.5 低角跟踪
雷达系统导论作业 [1] 3.1沿圆轨道绕地球飞行的卫星高度为5000海里，速度为2.7海里/秒。（a ）如果UHF （450MHz ）雷达位于轨道平面内，当卫星 刚出现在地平线上时观察到的多普勒频移是多少（地球半径为3440海里，忽略大气折射和地面反射的影响）？(b)当卫星处于天顶时多普勒频移是多少？ 解答：（a ）当卫星刚出现在地平线上时 径向速度为 )(1.15000 344034407.2cos 节=+?=+?==h R R v v v r α （注：1节＝1海里/小时，1海里=1.852公里） 故多普勒频移)(7.1)45.01.143.343.32)(Hz GHz f v v Hz f t r r d =??===（（节）λ (b)当卫星处于天顶时径向速度为)(7.2节=r v 故多普勒频移)(17.4)45.07.243.343.3)(Hz GHz f v Hz f t r d =??==（（节） [2] 3.2. 220MHz VHF 雷达的最大非模糊距离为180海里。（a ）第一盲速（单位为节）是多少？(b) 重复习题（a ），但雷达工作在1250MHz 的L 波段。(c) 重复习题（a ），但雷达工作在9375MHz 的X 波段。(d)为了获得与（a ）中的VHF 雷达一样的盲速，(c) 中X 波段雷达的非模糊距离（海里）为多少？(e)如果需要第一盲速为（a ）中盲速的雷达，你愿意选择VHF 雷达还是X 波段雷达？请解释你的回答（有可能没有唯一解）。 解答：（a ）Hz R c f c R T un p un p 450010852.11802103223 8 =????==?=， （节）5950450010 22010397.097.0)()(97.0)(68 1=????=??==p p f f c Hz f m kt v λ （b ）Hz f p 4500=，（节）1047450010 125010397.0)()(97.068 1=????==Hz f m v p λ （c ）Hz f p 4500=，（节）140450010937510397.0)()(97.06 8 1=????==Hz f m v p λ （d ）海里）公里(8.1)(33.34500 21032228 ==??===?=p p un un p f c cT R c R T （e ）如果需要第一盲速为（节）5950)()(97.01==Hz f m v p λ，从上面的计算可以 看出，随着雷达工作频率的升高（波长的减小），要求p f 升高，则最大非模糊距
18.5 目标捕获和距离跟踪 距离跟踪就是连续测量从发射射频脉冲到目标回波信号返回之间的延时的过程。距离测量是雷达最精确的位置坐标测量。其典型数据是在测量几百英里距离时精密到几码以内。通常距离跟踪是从其他目标中鉴别出所需目标的主要方法，通过距离波门（即时间选通）从误差检波器输出中消除其他目标的回波（虽然也有用速度鉴别和角度鉴别的）。距离跟踪电路也可用来捕获所希望的目标。距离跟踪不仅必须测量脉冲从雷达到目标的往返行程时间，而且必须识别出反射信号是一目标而不是噪声，并且保存目标的距离随时间变化的历程。 这里的讨论适用于典型的脉冲跟踪雷达。距离测量也可以用使用调频连续波的连续波雷达来完成，这种调频连续波通常是一种线性调频波。目标距离由回波信号和发射信号之间的频率差异决定。考虑到多普勒效应的调频连续波系统的性能见参考资料1。 捕获 距离跟踪的第一个作用是捕获所需的目标。虽然这不是跟踪工作，但在典型的雷达里这是实现距离跟踪或角跟踪之前必需的第一步。对于窄波束跟踪雷达而言，为使天线波束指向目标的方向，必须具备有关目标角位置的某些信息。这个信息叫做引导数据，可以由搜索雷达或其他来源提供。引导数据可以足够精确地把窄波束指向目标或者可以要求跟踪器扫描一个较大的不确定区域。雷达距离跟踪的优点是能看到从近距离一直到雷达的最大距离上的所有目标。通常把这个距离分成小段，其中各段可以同时检验是否有目标存在。当需要波束扫描时，距离跟踪器可在短时间里（如0.1s）检验各段情况，即可作出关于目标是否存在的判断。如果没有目标存在，就让波束移向新的位置。这个过程对机械式跟踪而言是完全连续的，因为机械式跟踪移动波束相当慢，因此使得在对各段距离进行检验的短时间内目标仍然留在波束宽度之内。 与搜索雷达一样，目标捕获要考虑实现给定的检测概率和虚警概率所需的信噪比门限和积累时间[1]。然而，与搜索雷达相比，目标捕获可使用较高的虚警概率，这是因为操纵员知道目标是存在的，不存在在等待目标时由于虚警而使操纵员疲劳。最佳虚警概率的选择是以电路的性能为基础的，此电路可观察各距离间隔以判断哪一个间隔中有目标回波。 其典型的技术是使门限电压足够高，以防止大多数噪声尖峰超过门限，可是又要低得足以让弱信号通过。在各个发射脉冲之后即可观察所检验的距离间隔是否有信号超过了门限。积累时间允许雷达在判决是否有目标存在之前进行几次这种观察。噪声和目标之间的主要区别在于超过门限的噪声尖峰是随机的，但如果有目标存在，则当它超过门限时就比较有规律。一种典型的系统就可简单地计算在积累时间内超过门限的次数，并在超过的次数大于雷达发射次数的一半时，就指出是否有目标出现。若雷达脉冲重复频率是300 Hz，积累时间是0.1s，则在有一个强而稳定的目标时，雷达就能观察到30次超过门限。由于从弱目标来的回波加上噪声不一定总是超过门限，所以可以规定一个界限，如15次，在积累时间里，必须超过这一界限才判定有目标出现。对于非闪烁目标，预期的性能为：在信噪比为2.5dB时，发现概率是90%，虚警率是10-5。AN/FPS—16和AN/FPQ—6测量雷达均使用这些检测参数，每次捕获可使用10个邻接的波门，每个波门宽为1000yd。这10个波门覆盖了5n mile的距离间隔。
第35卷，增刊红外与激光工程2006年10月V ol.35 Supplement Infrared and Laser Engineering Oct.2006 红外、雷达协同探测跟踪模型 贺有 (炮兵学院南京分院，江苏南京 211132) 摘要：雷达一直是战场进行目标跟踪识别的重要传感器，但是由于雷达在工作时要向空中辐射大功率电磁波，因而易遭受“电子对抗、反辐射导弹、隐身飞机和超低空突防”这“四大威胁”的攻击。和雷达不同，红外探测系统通过接收目标辐射源的电磁辐射进行探测和定位，因而不易被侦察或定位，具有强的抗干扰能力；此外，红外系统还可以获得目标的图像特征可进行目标识别。红外、雷达配合使用可成为相互独立又彼此补充的探测跟踪手段，本文中给出了红外探测系统与雷达协同探测的目标跟踪仿真模型。 关键词：雷达；目标跟踪；红外图像；仿真模型 中图分类号：TN219 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2006)增D-0306-06 Simulation model for combinatorial detecting and tracking process of IR and radar HE You (Nanjing Artillery Academy, Nanjing 211132, China) Abstract: IR sensors detecting in coordination with radar is a new trend in early-warning detecting systems. Radar and IR sensor are limited in respective aspects, however, the combination utilization of radar and IR sensor can make significant difference in the detecting capability. Moreover, a better precision and improved survivability could be derived for such a combination. The simulation model for the detecting and tracking process of such a combination is given. Key words: Radar; Target tracking; Infrared image; Simulation model ０引言 有源雷达一直是战场进行目标跟踪识别的重要传感器，但是由于雷达在工作时要向空中辐射大功率电磁波，因而易遭受“电子对抗、反辐射导弹、隐身飞机和超低空突防”这“四大威胁”的攻击。和雷达不同，红外探测通过接收目标辐射源的电磁辐射进行探测和定位，因而不易被侦察或定位，具有强的抗干扰能力；此外，红外系统还可以获得目标的图像特征可进行目标识别。红外已成为重要的被动探测手段。但是，红外也有其缺点，而红外、雷达配合使用可成为相互独立又彼此补充的探测跟踪手段。红外传感器的正确使用， 收稿日期：2006-08-14 作者简介：贺有(1965-)，男，山西运城人，副教授，主要从事情报侦察指挥方面的研究。
课程设计任务书
摘要 雷达是一种全天时、全天候的传感器，可以安装在车辆、飞机和卫星等多种平台上，在军事和民用等方面都具有重要的应用价值，因此一直受到世界各国的高度重视。仿真是现代雷达系统设计成功的基础，从这一点来说，毫无疑问，没有任何软件比MATLAB 更好。 经过改革开放几十年的发展，我国在雷达领域取得了长足的进步，特别是最近十几年，随着国家的不断投人，我国的雷达事业进人了一个快速发展的时期。X波段地基雷达（GBR）是美国国家导弹防御系统中段防御和拦截系统中最主要和最有效的目标精确跟踪和识别传感器之一，它负责中段监视和截获、预测弹道和实测弹道的精度、识别和目标分类等重要功能，对GBR的系统分析和仿真研究，探究其工作机理和识别手段，不但对于研究弹道导弹的有效突防措施和攻防对抗有着重要意义，对于发展我国自己的空间监测和弹道导弹防御系统也有着重要的参考价值。 本文介绍了运用雷达技术基础理论按所给要求设计一个简单的地基雷达系统，并介绍所运用的相关原理及对相关结果分析和改进。 关键词:MATLAB；地基雷达；系统仿真；功率孔径积；计算机辅助教学 Abstract The use of digital signal processing theory and Matlab software research Doppler radar pulse compression signal processing simulation, a simulation model to simulation of radar signals, the system noise and clutter of the generation and pulse compression Doppler radar system Dynamic signal processing, the final combination of the characteristics of MIMO radar signal, indicating the use of Matlab simulation of the radar signal processing system characterized by convenient and efficient. Keywords: MATLAB software, image preprocessing, license plate localization, character segmentation .
１ 一次雷达与二次雷达 二次雷达与一次雷达基本上是并行发展的。与一次雷达相比，二次雷达有回波强、无目标闪烁效应、询问波长与应答波长不等的特点，从而消除了地物杂波和气象杂波的干扰。单脉冲技术应用于二次雷达，可以方便地基于多个波束对目标测量，进而有效地增加数据冗余度，提高角度测量的精度。对应答处理而言，单脉冲技术的应用，大大提高了在混叠或交织情况下对应答码的解码能力，使单脉冲二次雷达与常规二次雷达相比实现了一次质的飞跃。 二次雷达与一次雷达的根本区别是工作方式不同。一次雷达依靠目标对雷达发射的电磁波的反射机理工作，它可以主动发现目标并对目标定位；二次雷达则是在地面站和目标应答机的合作下，采用问答模式工作。目前的航管二次雷达共有七种询问模式，分别称为１、２、３／Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和Ｓ模式。根据询问脉冲Ｐ１与Ｐ３的间距决定（Ｓ模式除外）各种询问模式。 机载应答机发出的应答码由１６个信息码位组成，这些码位的代号依次是 Ｆ１、Ｃ１、Ａ１、Ｃ２、Ａ２、Ｃ４、Ａ４、Ｘ、Ｂ１、Ｄ１、Ｂ２、Ｄ２、Ｂ４、Ｄ４、Ｆ２ 和ＳＰＩ。每个码位都有两种状态，即有脉冲或无脉冲。有脉冲时为“１”，无脉冲时为“０”。Ｆ１与Ｆ２的０．５电平处的脉冲前沿间隔为２０．３±０．１μｓ，称为框架脉冲，它们是二次雷达应答信号的标志脉冲，均恒为“１”状态。Ｘ位是备用状态，恒为“０”。两个框架脉冲（Ｆ１与Ｆ２）之间的１２个信息码位，可以编成４ ０９６个独立的应答码。ＳＰＩ是特殊定位识别码，当两架飞机相互接近或者应答码相同时，调度员可以要求其中的一架飞机在已回答的１２个码位基础上再增加一个ＳＰＩ脉冲，以便准确识别。二次雷达应答信号组成如图１所示。 ２ 应答处理器系统组成 单脉冲二次雷达应答信号处理的基本流程如图２所示。 在视频预处理器中，和与差支路的∑、△视频信号，经Ａ／Ｄ转换器进行数字化处理后，变成两组８位的数字信号传送给应答处理机；将∑接收单元与△接收单元的信号经相位鉴别器，生成表示目标在波束中心左侧或右侧的轴向指示信号ＢＩ（２位），送应答处理器；∑与ΩＳＬＳ（１位）；接收信号 经６ｄＢ检测、反窄处理、二分层产生ＰＳＶ（处理后的和视频，１位）。视频预处理器产生上述信号并输入给应答处理机，进行框架检测、和差比计算、码装配等处理，最终形成应答报告输出给点／航迹处理计算机。应答处理机系统的组成如图３。 在应答处理机中选用了Ｌａｔｔｉｃｅ公司的ＥＰＬＤ作为主处理芯片（ｉｓｐＬＳＩ１０３２Ｅ）。该芯片有６４个Ｉ／Ｏ端，８个指定输入端，６ ０００个逻辑门，１９２个寄存器，最大时延≤１２ｎｓ，通过简单的５线接口，即可用ＰＣ机对线路板上菊花链结构的最多８个芯片进行编程。ＰＣ１０４是嵌入式计算机，其ＣＰＵ是一片兼容的６４位第六代处理器，运行速度可达３００ＭＨｚ，其图形处理器可支持各种ＬＣＤ及ＴＦＴ显示屏，同时支持ＰＳ／２键盘、ＰＳ／２鼠标、两串行接口、一并行接口、ＵＳＢ接口、声卡功能。 应答处理机的工作原理：１位ＰＳＶ、８位和视频、８位差视频、２位轴向指示及１位接收旁瓣抑制信号，在经过输入缓冲并与系统时钟信号同步后，其中的ＰＳＶ信号进入边沿产生电路，所产生的前沿延迟一个框架时间（２０．３μｓ）后与未延迟的前沿信号相与给出目标框架，启动４个解码器中处于空闲状态的装配器开始解码工作，产生解码需要的定时脉冲序列。同时和视频、差视频、轴向指示、旁瓣抑制信号送入视频采样电路，经过视频采样产生的ＳＶＡ（和视频幅度）和ＤＶＡ（差视频幅度）经和差比计算电路产生ＳＤＲ值，ＳＶＡ、ＤＶＡ、ＳＤＲ送数字寄存器进行延迟，延迟及未延迟的ＳＶＡ、ＳＤＲ、轴向指示、接收旁瓣抑制和目标前沿信号一起送入代码装配器，在定时脉冲的作用下，对目标应答信息进行解码、去除幻影应答、解旁瓣应答和军事告急应答。经过进一步相关、确认和修正后，将目标的ＳＶＡ和ＳＤＲ代码、综合的代码置信度信息及一些标志信息送代码装配总线，在输出控制的情况
沈阳理工大学 雷达成像实验（论文）简单雷达实信号仿真实验 年级: 2011届 学号: 1103060425 姓名: 专业: 通信工程 指导老师: 二零一四年十月
院系信息科学与工程学院专业通信工程 年级 2011届姓名 题目简单雷达实信号仿真实验 指导教师： 评语 指导教师 (签章) 成绩 年月日
摘要 运用数字信号处理理论和Matlab 软件研究的脉冲压缩多普勒雷达的信号处理仿真问题,提出了一个仿真模型,该模型能够仿真雷达信号、系统噪声与杂波的产生和脉冲压缩多普勒雷达系统中信号的动态处理过程,最后结合MIMO雷达信号特点 ,显示了使用Matlab 仿真雷达信号处理系统方便快捷的特点。 关键词: MIMO 模糊图脉冲压缩
Abstract The use of digital signal processing theory and Matlab software research Dop pler radar pulse compression signal processing simulation, a simulation model to simulation of radar signals, the system noise and clutter of the generation and p ulse compression Doppler radar system Dynamic signal processing, the final com bination of the characteristics of MIMO radar signal, indicating the use of Matlab simulation of the radar signal processing system characterized by convenient an d efficient. Key words: MIMO. Fuzzy Graph .pulse compression
多目标跟踪雷达 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-
多目标跟踪雷达 路口存在检测方案 采用多维式扫描雷达天线和先进DSP跟踪算法，对路口单方面向最少四车道、最多八车道的车辆进行精准的存在检测或感应检测，同时还能提供精准的单车及时测度、车辆位置信息以及停止线的车流量、平均速度和占有率等交通刘统计数据。路段多功能检测，能对横向四车道八车道、纵向160米范围的大视域内车辆进行实时检测。跟踪区域内所有车辆的行为轨迹、真实量化还原路况状态，提供精准的单车即时时速度、车辆位置、车型信息，同时提供精准的断面的车流量平均车速和占有率等交通流统计数据，以及对区域内多种异常事件及时报警，为交通诱导系统和交通事件检测系统提供数据支撑，
随着城市车辆快速增长，路口的管理压力越来越大，配套的信号控制系统、交通诱导、交通仿真系统等对数据的要求也越来越高。而路口车辆存在信息是实现高效、稳定信号控制的基本要求，也是现阶段国内外主流交通信号控制系统应用最为成熟的数据模型之一。因此，交叉路口的车辆存在信息就显的尤为重要。 城市路口车辆存在检测系统通过建立覆盖路口特定位置的采集点位，配备前端感知检测，实时吧存在信息传送之信号机控制及系统，对路口信号配时，优化提供支撑。同时，公安交通管理部门可以根据车流量历史统计数据、分析路口车辆运行规律，针对性制定控制管理策略。 需求说明： 城市路口存在检测系统，主要完成路口停车线、或特定断面的车辆存在信息采集，可以及时掌握路口特定位置车流量状态，为信号机控制、交通诱导等系统提供数据支撑。 1、在城市重要路口设立和完善的存在检测点、检测各方的车流量信息。 2、建立城市的数据传输、应用接口模块。实现无缝对接信号机控制系统。 3、用户可以通过实时数据库、以及客户端管理进行查看每个路口车辆存在信息、车流量、占有率等，可以连续24时实时检测。 4、具备数据存储功能。可以作为路口管理的数据支撑。 系统说明：
1 绪论 1.1 课题背景及目的 目标跟踪问题实际上就是目标状态的跟踪滤波问题，即根据传感器已获得的目标量测数据对目标状态进行精确的估计[1]。它是军事和民用领域中一个基本问题，可靠而精确地跟踪目标是目标跟踪系统设计的主要目的。在国防领域，目标跟踪可用于反弹道导弹的防御、空防预警、战场区域监视、精确制导和低空突防等。在民用领域，则用于航空和地面交通管制、机器人的道路规划和障碍躲避、无人驾驶车的跟踪行驶、电子医学等。作为科学技术发展的一个方面，目标跟踪问题可以追溯到第二次世界大战的前夕，即1937年世界上出现第一部跟踪雷达站SCR-28的时候。之后，许多科学家和工程师一直努力于该项课题的研究，各种雷达、红外、声纳和激光等目标跟踪系统相继得到发展并且日趋完善。 运动目标的机动会使跟踪系统的性能恶化，对机动目标进行跟踪是人们多年来一直关注的问题。随着现代航空航天技术的飞速发展，机动目标在空间飞行的速度、角度、加速度等参数不断变化，使得目标的位置具有很强的相关性，因此，提高对这类目标的跟踪性能便成为越来越重要的问题，迫切需要研究更为优越的跟踪滤波方法。机动目标的跟踪研究，已成为当今电子战的研究热点之一。今天，精密跟踪雷达不仅广泛应用于各类武器控制和各类实验靶场，而且还广泛应用于各种空间探测、跟踪和识别领域，以及最先进的武器控制系统。 跟踪模型和匹配滤波是机动目标跟踪的两个关键部分，机动目标的精确跟踪在过去和现在都是一个难题，最根本原因在于跟踪滤波采用的目标动力学模型和机动目标实际动力学模型不匹配，导致跟踪滤波器发散，跟踪性能严重下降。本文将机动目标作为研究对象，从目标的运动建模和匹配滤波算法入手，提出或修正跟踪算法，从而实现对机动目标的精确跟踪。 1.2 机动目标跟踪技术及其发展状况 目标机动是指运动当中的目标，其运动方式在不断地发生变化，从一种形式变化为另一种形式，目标的运动可能从匀速到变速，也可能送直线到转弯，它的运动方式并不
第三章作业 一、单项选择题 1、两种完全正相关股票的相关系数为（ B ）。 A、r=0 B、r=1 C、r=-1 D、r=∞ 2、已知某证券β系数为2，则该证券的风险是（ D ）。 A、无风险 B、风险很低 C、与市场平均风险一致 D、是市场平均风险的2倍 3、A公司1991年发行面值为$1000的债券，票面利率是9%，于2001年到期，市场利率为9%，定期支付利息。债券价值为（ B ）。 A、951 B、1000 C、1021 D、不确定 4、某公司每股普通股的年股利额为4.2元，企业要求的收益率为8%，则普通股的内在价为（ A ）(假定股利固定不变) A、52．5元/股 B、33.6元/股 C、5.25元/股 D、48.6元/股 5、两种股票完全正相关时，把这两种股票组合在一起，则（ B ）。 A、能分散全部系统性风险 B、不能分散风险 C、能分散一部分风险 D、能分散全部非系统性风险 6、在资本资产定价模型K j =R F +β I （k m -R F ）中，哪个符号代表无风险报酬率（ B ） A．K I B．R F C.β I D.K m 7、下列哪项会引起系统性风险（ B ） A.罢工 B.通货膨胀 C.新产品开发失败 D.经营管理不善 8、要对比期望报酬率不同的各项投资的风险程度，应该采用（ A ）。 A变异系数 B标准差 C贝他系数 D风险报酬系数 9、某优先股，每月分得股息2元，年利率为12%，该优先股的价值为（ A ）。A200元 B16.67元 C100元 D150元
10、普通股的优先机会表现在: （ A ） A优先购新股 B优先获股利 C优先分配剩余财产 D可转换 11、两种股票完全负相关时，则把这种股票合理地组合在一起时（ A ）。 A 能分散掉全部风险 B能分散掉全部系统风险 C 能分散掉全部非系统风险 D 不能分散风险 12、市场无风险利率为5%，市场组合收益率为10%，A公司的β系数为2，则A 公司必要收益率是（ C ）。 A、5% B、10% C、15% D、20% 13、普通股价格10.50元，筹资费用每股0.50元，第一年支付股利1.50元， 股利增长5%，则该普通股成本为（ D ）。（该题目属于第六章内容，暂时不 做要求） A、10.5% B、15% C、19% D、20% 14、如果投资组合包括全部股票.则投资人( C )。 A、不承担任何风险 B、只承担公司特有风险 C、只承担市场风险 D、既承担市场风险，又承担公司特有风险 15、证券市场线（SML）反映了投资者回避风险的程度，当风险回避增加时，直线的斜率（ A ）。 A、增加 B、不变 C、减少 D、为零 16、市场无风险利率为5%，市场平均风险报酬率为10%，A公司的β系数为2，则A公司必要报酬率是（ D ）。 A、5% B、10% C、15% D、25% (市场的平均风险报酬率是已经将无风险利率减掉后的，所以是5%+2*10%=25%) 17、某种股票β值为2，市场无风险利率为5%，平均投资报酬率为10%，则该股 票的投资报酬率为（ C ）(平均投资报酬率是没有扣掉无风险报酬率的) A、10% B、5% C、15% D、20%
第一章 理解麦克斯韦方程组包含电流连续性定理的物理意义和推导过程；电磁场边界条件推导过程；波动方程的推导；坡印廷定理及物理意义；能够分析电磁波在不同媒质（损耗、色散、平面分层）的传播特性；理解电磁波的极化；理解电磁波散射的特点（理解电磁波与目标相互作用过程），掌握雷达截面(RCS)和雷达散射系数，理解雷达方程；掌握简单目标的极化散射矩阵的推导方法；理解单站散射和多站散射的基本概念以及在一定条件下双站散射可等效于单站散射的基本原理；了解电磁波散射问题分析计算的常用方法的基本分类和基本步骤。 了解雷达的主要分类，掌握合成孔径雷达获得方位向高分辨率的原理及推导；理解SAR图像的斑点噪声的本质；合成孔径雷达与逆合成孔径雷达的相同点和不同点；理解跟踪雷达（单脉冲测角）、超视距雷达、海洋观测雷达（雷达散射计和雷达高度计）的工作原理，能够解释雷达测量得到的后向散射功率与海面风速变化的关系。 第二章 了解雷达系统的基本组成。了解天线的基本理论（基本分析方法）和分类。掌握半波振子和全波振子天线电流分布，会分析无限大导电平面上的电流源的镜像电流的电流方向；理解矩量法（Method of Moments）分析求解线天线电流分布的基本过程；掌握口径场方法分析天线的辐射特性；了解天线的基本分类及其特点；了解反射面天线的工作原理；能够推导天线的远场条件；能够推导天线阵的方向图，
掌握阵列天线不出现栅瓣的条件；掌握天线阵加权的基本方法；掌握相控阵天线的工作原理。 第三章 了解常用的雷达信号模型及特点；了解相干雷达的本质；掌握复信号的四种表达方式；理解I/Q 调制和解调的作用。掌握Chirp 信号的匹配滤波和Stretch 处理方法以及相位编码信号的压缩方法；掌握调频步进脉冲信号的优势和自相关函数；能够判断不同入射角地距分辨率的大小。了解交轨干涉和顺轨干涉的用途、基本原理以及基本信号处理步骤。理解并掌握Doppler 频率（移）的推导过程；理解广义合成孔径基本原理；理解阵列雷达空时自适应处理（STAP ）的基本概念；了解时频分析方法在雷达信号处理中的应用；掌握通过对信号加窗来降低脉冲压缩旁瓣的常用方法。 第四章 了解极化雷达的作用，能够推导极化散射矩阵在不同极化基之间的转换，掌握不同极化方式与目标作用的差别；掌握极化分解的物理意义；能够正确理解SAR 图像并判断同一地区SAR 图像的频率高低、获取时SAR 的飞行方向和电磁波照射方向，不同极化SAR 图像的区别；了解噪声雷达（包括混沌雷达）的特点和优势，了解产生噪声雷达信号的常用方法；掌握聚束SAR 、Circular SAR 获得高方位向分辨率的原理；了解雷达超分辨成像的基本原理。 1．推导高斯磁场定理0B ?= . 答：沈熙宁《电磁场与电磁波》P74-P75页，用高斯公式化为散度即可。 2．推导电流连续性定理：
第10卷 第3期 信息与电子工程Vo1．10，No．3 2012年6月 INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Jun．，2012 文章编号：1672-2892(2012)03-0266-04 二次雷达波束控制系统设计 夏勇，张浩，李晓娟，尤路 (中国电子科技集团第38研究所，安徽合肥 230031) 摘 要：传统的二次雷达通常采用机械扫描的工作方式。基于无源相控阵天线体制的二次雷达作为一种新体制的雷达，是为了适应重点空域警戒功能而发展起来的。波束控制系统是该二次 雷达的重要组成部分，其基本功能包括：相位控制、同步控制、数据传输以及信号自检。二次雷 达波束控制系统采用了基于嵌入式计算机和网络的集中式波控方案设计。在波控处理流程中，作 者采取了软件和硬件的双重同步手段。在波控数据的布相方法上，采用二级缓存同步布相的方法。 在实践过程中证明，基于嵌入式计算机和网络的二次雷达波束控制系统具有工作方式灵活多样、 波束调度方便、可靠性高等优点。 关键词：二次雷达；波束控制；嵌入式计算机；网络；同步 中图分类号：TN958.96文献标识码：A Design of beam steering system for secondary surveillance radar XIA Yong，ZHANG Hao，LI Xiao-juan，YOU Lu (The 38th Research Institute，China Electronics Technology Group Corporation，Hefei Anhui 230031，China) Abstract：Mechanical scanning mode is often used in traditional secondary surveillance radar. As a new kind of radar concept, passive phased array based secondary surveillance radar is developed to suit the function of vital airspace surveillance. The basic function of the beam steering system, which is an important component of secondary surveillance radar, includes phase steering, synchronous processing, data transmission and signal self-checking. In this paper, the centralized design scheme based on embedded computer and network for beam steering system of secondary surveillance radar is adopted. Dual synchronous process method of software and hardware is employed in the flow of beam steering. The secondary cache is adopted for synchronous beam distribution. Proved in the course of practice, embedded computer and network-based secondary radar beam steering system features a flexible way of working, beam scheduling convenience, and higher reliability. Key words：secondary surveillance radar；beam steering；embedded computer；network； synchronization 二次雷达(Secondary Surveillance Radar，SSR)在航空交通管制、敌我识别等方面得到了广泛的应用，是大型雷达系统的重要组成部分。从工作原理来说，二次雷达是一种通过发射信号并接收应答信号以获得合作目标信息的电子设备[1]。传统的二次雷达通常采用机械扫描的工作方式。 相控阵体制的一次雷达通常具有重点空域监视功能，即在阵面天线不动的状态下，天线波束在方位及仰角上能够进行两维扫描[2]。因此需要设计一种新体制的二次雷达以适应一次雷达的这种要求。这种新体制的二次雷达，天线采用无源相控阵体制。在二次雷达天线静止的状态下，二次雷达波束可以在方位角上进行扫描，其方位扫描范围一般要求覆盖一次雷达波束的方位扫描范围。采用相控阵天线体制的二次雷达，其天线波束的控制具有很大的灵活性，波束在空间的扫描几乎是无惯性的。这种特性克服了机械扫描天线波束指向转换的惯性以及由此给雷达性能带来的限制[3]。 收稿日期：2011-08-22；修回日期：2011-10-10
雷达系统导论作业第一章 1.1 (a)要获得 60nmi 的最大非模糊距离，雷达的脉冲重复频率应是多少？ (b)当目标处于最大非模糊距离上，则雷达信号往返的时间是多少？ (c)如果雷达的脉冲宽度为 1.5 s，则在距离坐标上脉冲能量在空间的范围是多少米？ (d)两个相等尺寸的目标如果要被 1.5 s 的脉冲宽度完全分辨出来，则两者必须 相距多远（ m）？ (e)如果雷达的峰值功率为 800kW，则平均功率是多少？ (f)这部雷达的占空因子是多少？ 解答： (a) R un C T p C ，60nmi =0.081T p ( s) ，2 2 f p T p 2R un R un (nmi) 60 (us) 7.4 10 4 (s) ， c 0.081 0.081 f p 1 1350HZ T p (b) T R T p 740.74( s) (c)c3 108 1.5 10 c 450 (d) 225(m) 2 2 (e) P av f p P t 1.5 10 6 450(m) 6 1.34 103800 103 1.608kW (f)d c f p 2.01 10 3 T p 1.2 一部地基对空监视雷达工作频率为1300MHz（ L 波段）。它对于 1 m2（=1m2）雷达横截面积的目标的最大检测距离为 200nmi。天线尺寸为 12m 宽× 4m 高，天线 孔径效率为a 0.65 。接收机最小可检测信号 S min =10 -13W ，确定： (a)天线有效孔径 A e (m2 ) 和天线增益G[用数字和dB表示，其中，G(dB)=10lgG]； (b)发射机峰值功率； (c)实现 200nmi 最大非模糊距离的脉冲重复频率；