电子科技大学
硕士学位论文
PD雷达数据处理系统仿真研究
姓名：高爱丽
申请学位级别：硕士
专业：通信与信息系统
指导教师：陈天麒
20030401
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特另ｒＪＪＪｒｌ以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电予科技大学或其它教肖桩构豹学短域证书嚣使用ｌ鎏的材料。与我一同工作的阏悫对零研究所傲的任何贡献均已猩论文中作了爨确的说明并表示谢意。
签名：一嚣期；年秀弱
关予论文使用授权的说明’
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（保密豹学位论文在解密后应遵守此娆定）
签名；
日期２蟛年争月／管日
毫予辩技大学疆士论文
擒要
｛计算机和仿真技术的发展促进了建模帮计算税仿真技术的迅速发展，馒计算机仿真技术成为一门独立学科得到网益发展，并广泛应用于各种科学研究中，本论文是用ＰＣ祝仿粪研究ＰＤ雷达干扰稻挠于挠往能评倍中的数据处理和露示控制系统部分，整个项目是我国电子对抗领域酋次完熬地为研究ＰＤ雷达系统及其于虢耪藐于抗洼能湃｛斋所建立的萋予ＰＣ梳的仿真磷究平台。显然，这对予我雷电子对抗领域开展相关研究具有重鼹意义。斗＿
Ｊ
论文论述了ＰＤ雷达系统的数据处理、驻示器以及雷达性能的测试与评估这些模块的原理，建立了数学模型，设计了相应的仿真软件，给出了仿真结果。
第一章扼要论述了系统仿真技术的理论、方法以及雷达仿真技术的特点，给出了霉达系统仿真瓣通用模爨。
第二章扼要论述了脉冲多普勒（ＰＤ）雷达体制和仿真软件的整体设计思想，绘窭了ＰＤ霭这豹定义、杂波谱、分类及工｛睾蒋蠡，阐述了餐这嚣鼷、溅遮静缀理和方法，并且给出了仿真方案的流程图和仿真软件中各个模块的主要功能。
第三章蓬点叙述了脉冲多营勒觜达数攒处理的关键技术，包括数据录取时距离和速度的勰模糊；ＰＤ雷达工作在搜索状态下目标航迹的趣始，航迹的更新，航遍的消失，戳及霹标熊编批和最优先级目标的判断，其中航迹更新中主要讲述了跟踪滤波和点迹一航迹关联的原理及实现；ＰＤ雷达工作程跟踪状态下的荦目标躐黥原理。
第四章详细介绍了雷达终端显示嚣的分炎，以及在本仿真试验中器求的嚣达显示画面、数据显示画面和人机界渐的设计。
第五章分缨了黉达技术秘战术一整§§溅试敬传懿方法和实瑷。
第六章绘出了ＰＤ雷达系统仿真软件的逡行结果及其性能统计分析结果。
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Ｉ整个软件使用Ｍａｔｌａｂ作为开发工具，班ＰＣ机作为运行平台。ｑ
关键词：计算机仿真Ｋ脉冲多酱勒雷达？数据处理ｊ目标跟踪？雷达显示器
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Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｅｅｒａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｄｖａｎｃｅｓｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｓａｒｔｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙａｎｄｕｓｅｄｗｉｄｅｌｙｍａｎｙ
ｋｉｎｄｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈ．ＴｈｉｓｔｈｅｓｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｔｈｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｌａｙｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＰＤｒａｄａｒ’Ｓｊａｍｍｉｎｇａｎｄａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇ诚ｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＰＣ。ＴｈｅｗｈｏｌｅｐｒｏｊｅｃｔｆｉｎｉｓｈｅｓｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｍｏｄｅｌｆｏｒｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｔｈｅＰＤｒａｄａｒ’Ｓｓｙｓｔｅｍ，ｊａｍｍｉｎｇａｎｄａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔｉｎｔｈｅｄｏｍａｉｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ。ｎｌｅｍｅａｎｉｎｇｉｓｇｒｅａｔ，Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｔｈｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｔｈｅｄｉｓｐｌａｙａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇ
ａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＰＤｒａｄａｒ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｉｒｍａｔｈｍｏｄｅｌｓ，ｄｅｓｉｇｎｓｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｓｈｏｗｓｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，Ｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔｃｈａｐｔｅｒｔｈｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｏｒｙｏｆｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄ
ｔｈｅｃｏｎＭｎｏｎｍｏｄｅｌｏｆｒａｄａｒｓｙｓｔｅｍ＇ｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｒｅｓｈｏｗｅｄ．
ＩｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄｃｈａｐｔｅｒｔｈｅＰｕｌｓｅＤｏｐｐｌｅｒＲａｄａｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｅｉｔｓ
ａｎｄｓｐｅｃｉａｌｔｙａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｃｌｕｔｔｅｒｓ，ｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
ｒａｎｇｅａｎｄｍｅａｓｕｒｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｒａｄａｒ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ．ｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｔｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｉｎｍｏｄｕｌｅｓａｒｅｓｈｏｗｅｄ．
Ｃｈａｐｔｅｒ３ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓｏｎｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＰＤｒａｄａｒ’Ｓｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．鹫ｌｉｓｃｈａｐｔｅｒｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｒａｎｇｅａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙａｍｂｉｇｕｉｔｙａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｔｈｅｓｔａｒｔｏｆｔｒａｃｋｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｆｒｅｓｈｍｅｎｔｏｆｔｒａｃｋｉｎｇ，ｔｈｅｄｉｓａｐｐｅａｒｉｎｇｏｆ
ａｎｄｔｈｅｓｉｎｇｌｅｔａｒｇｅｔｔｒａｃｋｉｎｇ，Ｉｎｔｈｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｒｅｆｒｅｓｈｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｒａｃｋｉｎｇ，ｔｒａｃｋｉｎｇ
ｔｈｅ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｒｅａｌｉｚｉｎｇｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｔｈｅｐｏｉｎｔ－－ｔｒａｃｋｉｎｇｒｅｌａｔｉｎｇａｒｅｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ。
Ｉｎｔｈｅｃｈａｐｔｅｒ４ｗｅａｍｐｌｙｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｔｙａｎｄｏｆｒａｄａｒ’Ｓｄｉｓｐｌａｙａｎｄｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇｏｆｔｈｅｒａｄａｒ’Ｓｓｈｏｗｉｎｇ，ｔｈｅｄａｔａ’Ｓｓｈｏｗｉｎｇａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ。
Ｉｎｔｈｅｃｈａｐｔｅｒ５ｗｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｒｅａｌｉｚｉｎｇｏｆｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｒａｔｉｎｇ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｒａｄａｒ．
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｅｓｔｉｎｇ
Ｉｎｔｈｅｌａｓｔｃｈａｐｔｅｒ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．
ＴｈｅｓｏｆｔｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｔｈｅＭａｔｌａｂｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅａｎｄｗｏｒｍｉｎｔｈｅＰＣ，
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ｛ＰｕｌｓｅＤｏｐｐｌｅｒｒａｄａｒ，ＤａｔａＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＴａｒｇｅｔＴｒａｃｋｉｎｇ，Ｒａｄａｒ’ｓＤｉｓｐｌａｙ
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绪论
一．课题的研究背景概述
脉冲多普勒（ＰＤ）雷达以其卓越的杂波抑制性能受到世人瞩目。现代飞行器性能的改进和导航手段的加强，使其能在低空和超低空飞行，因此防御低空入侵己成重要问题。由此要求机载雷达，包括预警机雷达和机载火控雷达具有下视能力，即要求能在强的地杂波背景中发现微弱的目标信号，所以现代的预警机雷达和机载火控雷达皆采用ＰＤ体制。脉冲多普勒雷达包含了连续波雷达和脉冲雷达两方面的优点。它具有较高的速度分辨能力，从而可以更有效地解决抑制极强的地杂波干扰问题。此外，脉冲多普勒雷达能够同时敏感地测定距离和速度信息；能够利用多普勒处理技术实现高分辨率的合成孔径图像；而且亦具有良好的抗消极干扰能力和抗积极干扰能力。
在五十年代后期出现脉冲多普勒雷达之后，人们在六十年代研制了适用于机载脉冲多普勒雷达样机并开始批量装备飞机。七十年代是脉冲多普勒雷达技术上有重要突破的年代，在此期间研制和成批生产了各种型号的脉冲多普勒雷达。目前脉冲多普勒技术己广泛的应用于机载预警雷达，机载和地面火力控制雷达，超视距雷达和气象雷达中。特别是机载脉冲多普勒雷达的研制及应用，无疑会缩短我国与世界先进国家在机载雷达研究方面的差距。
脉冲多普勒雷达的应用和发展是雷达理论与技术的发展，特别是新型电子器件和数字信号处理技术发展的结果。目标环境变化，以及下视，下射，反低空突防任务的迫切需要，为了获得优良的抑制严重的杂波干扰的性能，对脉冲多普勒雷达信号源的稳定度，寄生调制提出了极高的要求，对其天线旁瓣电平提出甚严的限制。同时还要求具有高速运算能力和大存储空间的处理机。～部实际的脉冲多普勒雷达几乎包含了现代雷达的主要波形、测角体制和先进的信号处理技术；采用了各种现代优化的设计思想。因此，研制脉冲多普勒雷达是一个较为艰巨的工作。那么为了更好地且更经济地研究其技术、战术性能和抗干扰性能，采用计算机仿真方式进行研究是最为合理地。因此，对脉冲多普勒雷达的计算机仿真成为一项迫切的任务。
目前，国外在ＰＤ雷达系统的计算机仿真以及干扰和抗干扰试验研究这个领域已经有一定的发展；在国内对机载ＰＤ雷达整个系统及其干扰和抗干扰的仿真研究迄今为止未见到公开报道。本项研究是对机载ＰＤ雷达整个系统及其干扰和抗干扰技术建立Ｐｃ机仿真平台进行仿真研究的初步探索。整个项目是我国电子
宅子辩鼓天学骥±谂交
对抗镁蠛黄次突整地为磅究ｐＤ雷达系统及冀于拢帮抗干扰髅能研究赝建立的Ｐｃ机仿真研究平台，相信这一成果会对相关研究起到积极作用。
二．雷达系统仿粪的必鬃怪
计算祝仿真蔽拳蹩遥二卡华发震起来静一门综合毪穰强鼢薪兴技零学科。当在实际系统上进行实验比较危险，难以实现域耗资大，周期长时，仿真技术就显褥充舞重要，甚至是必不霹少静工其。穗裂巍重大嚣茨武器系统谤麓或关蕤技术研究中，仿真技术水平的高低直接关系到它们的先进性，研制周期，经费开销，甚至关系弱掰疆究系缓勰成欢。
现代雷达系统日益变得复杂，难以用简单囊观的分析方法进行处理。雷达工程拜麓雷这系统输岛信怠静最螽１分黧酌潜力都不敢ｊ篷，毽话绕酌努橱方法往往满足不了这样的精度要求。这是雷达计算机仿真法日髓获得摊广的萤疆原因之～。当然，禳零原函还跫经济。为在复杂环境下工作悉设诗酌撬栈键鬣这，缀装只为了看看它怒否按预想的那样工作，就造～个试试，那是要花费很大代价的。舔捷鸯霭这设袈蜀貘试验，箕运行费麓毽运远怒避计算辊镑真掰需戆赞蘧。对予机载雷达或航天雷达尤其如此。
全数字系统仿真舆有以下伉越牲；
＜ｌ＞。经济性：系绫镑囊模型是数学模型，不涉及灾物，鲻时避过反复岱爽和修改模型和模型参数，可以梅系统设计之前，对系统的性能有充分的了解，可以缩媛碘利周期。
（２）．灵活性：所有参数可以根据需要做任意变化，可以确定系统的最佳工｛乍状态。
（３）．可蘸复性：衷际环境往往是随机因素众多和非常复杂。系统的性能一般不能严格魄按爨设诗要求在蕊场褥翔全蚕邈整定与谱价，因为缀多象释是鼹辍满足的。但数簪仿真方法则能考虑各种因素，井能精确地重复。
（４）．可继承性：由于采用模块化、图形化设计，建立地予模型或单元模爱可以被其它系统使用。
三．论文的变要工作和章节安排
本论文是科研项目；“全波形机载脉冲多酱勒雷达系统的计算机仿真”中的～部分，本论文主要爨绕蘧瑗爨吴傣要求逡行系统模型没诗、镑囊软传戆没诗与
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仿＿真实现进行论述。
该项目的目的是研制一套模拟机载脉冲多普勒雷达系统及雷达信号环境的计算机软件，为雷达对抗和雷达反对抗提供一种逼真、快速、方便和经济的试验平螽，用予研究各种信号环境对脓冲多普勒雷达镶能的影响。系统采用模块化结构，它由～系列软件模块组成，通过系统集成方式完成各模块之间的有机逡接。其中主要包括；倍譬环境模块，天线模块，舀标生成模块，接收枫模块，数据处理模块，显示模块和性能测试评估与结果统计模块等。每个模块又可以细分为许多予模块。详细鹩模块蓟分在第二章的仿真软件总体设诗中散了论述。作者主要负赏的是其中的数据处理模块，显示模块，性能测试评估和结果统计等模块。
数据处理模块主要包括以下几个方面的内容。茵先是目标数据的录取，主要做了距离和速度的解模糊，ｊＥ确的提取出了匿标的运动参数。其次是ＰＤ雷达工作程纯搜索下目标航迹的起始，航满的更新，航迹的消失戳及目标的编批和最优先级目标的判断。程舷迹起始模块中，针对褥达处于不同重复频率的工作方式采用了根据淆窗法演变而来的不同的航迹起始方法。在航迹更新模块巾，首先讨论了跟踪模型和自适成ｇ一∥跟踪滤波算法，其次讨论了点迹一航迹关联原理和“最近领域”关联方法。在莓标编批和最优先级秘标判断模块中采用了机载雷达常用的编批和最优先级豳标判断原则进行了处理。显示模块主要完成了本仿真试验中要求的雷达照示蘑帮、数据漫示画瑟和天梳界面静设计。性能测试评信模块主要完成了雷达技术和战术性能测试软件的实现，它由探测概率，截获概率，干傣比，雷达誉标参数测量误差等予模块缰袋。结杀统计模块给赉对攒定翡多个稃本侉列仿真试验的最终统计分析结果。在搭建了一个完整的机载脉冲多酱勒雷达系统鑫，逶过骰多次试验验涯了系统模蘩熬正确往。
本文章节安排如下：第一章扼要论述了系统仿真技术的理论、方法以及鬣达仿冀技术的特点，给出了雷达系统仿真的通厢模型。第二章扼要论述了脉冲多普勒（ＰＤ）雷达体制和仿真软件的整体设计思想，给出了ＰＤ鼹达的定义、杂波谱、分类及工｛笮特点，阐述了雷：遮溯距、涮速的鞭理和方法，并艇给出了仿真方案的流程图和仿舆软件中各个模块的主簧功能。第三章重点叙述了脉冲多普勒雷达数据懿理静关键技术，包括数据录取辩距离稻速度静解模糊；ＰＤ雷这工箨奁统搜索下嗣标航迹的起始，航迹的更新，航迹的消失以及目标的编批和最优先级目标鼹嬲颧；ＰＤ露这王作在蓑索跟踪鸯跫态下豹孳蟊标羰跺覆瑾。第国露译缡分缁了雷达终端显示器的分类和作用，以及在本仿舆试验中要求的褥达显示画面、数据显示疆器羁入辊赛瑟秘设诗。第五章夯绍了鬻这菝零轻战术瞧麓溺试较箨静方法和实现。第六章给出了ＰＤ雷达系统仿真软件的运行结果及其性能统计分析结果。
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第一章雷达系统仿真
脉冲多普勒系统的软件仿真涉及到系统仿真技术和雷达模拟技术。系统仿真是近二十且筝寒发展起来的－１７豢兴技术学毒喜，已经形戏了魄较系统蕊理论秘方法。当在实际系统上进行实验比较危险，难以实现或耗资大，周期长时，仿真技术就攥褥十分霾要。隧惹科学技术及艇产力承平艇提嶷，系统鲶复杂疆度日懿壤加，仿真已成为必不可少的工具。由于数字计算机的引入，威用计算机对实际系统进镗仿真的技术尽菇受到人《｜、ｊ的重獯，其皮照领域愈来愈广。雷达系统仿真裁是其中之一。生产一部雷达，耗资大，周期长，难以预测因索多，实验难度大，最后?陡能能否达到指橡并无十分把握，丽且隧羲现代化战争的发展，骚求更毅更快地研制出商性能、强威力的雷达。那么，仪靠实际例行实验显然躐不上要求。如果把霉达系统分成很多子系统，丽每个子系统可分别用物理模型或数学模型来加以描述，把这些模型送入计算机进行处理，就会在较短的时间内及较低的成本下产生出结果。下面简要地介绍一下系统仿舆和雷达仿真技术的概念及相关内容。
｛，｛系统镑囊
祭统仿真，就是用模型代替实际累统进行试验，它是在不破坏真实系统环境的情况下，为研究系统的特髋雨构造并运行这种真实系统的模蓬豹方法。
癸实现仿真，首毙要寻找一个实隧系统敬“替巍”，这令“替隽”拣为模型。它不怒模型的复现，丽是按研究的侧黧面或实际需要对系统进行简化提炼，以利于研究者抓住阀题的本质或主要矛盾。
这种建立在模型系统上的试验技术称为仿真技术域称为模拟技术。
１．１．１系统仿真的分类
由于系统模型有物理模受和数学模型之分，那么，系统仿真也就可分成模拟仿真、数学仿嶷及混合仿真。由于数学仿真的主要工具是计算机，因此一般也称为诗算机仿真。另矫税籀仿真过程串怒否有入藏实物介入，可分成实甜仿真和稚实时仿真。也可以按仿真所用计算机类型不同，分为模拟计算机仿真，数字计算祝傍囊和混合计算枫傍真。
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１．１．２数字计算机仿真技术
数字仿真是指建立一个系统的可以计算的模型，并把它放到数字计算机上进行试验的全过程。显然它是一种精度高，仿真功能适应性强，速度快，经济方便的仿真技术。根据所仿真系统类型的不同分为连续系统和离散系统，故数字仿真又可分为连续系统的仿真及离散系统的仿真。数字计算机仿真的过程一般分为如下五个步骤：
（１）描述问题，建立数学模型；
（２）建立计算机仿真模型；
（３）画出流程图，并用通用语言或仿真语言编成计算机程序；
（４）验证、认可模型；
（５）运行仿真模型，试验不同初始条件和参数下的系统响应或预测各种决策变量的响应。
１．２雷达系统仿真
１．２．１概述
雷达系统仿真是数字仿真技术与雷达技术结合的产物。简而言之，就是用计算机软件来建立雷达系统的模型，然后在数字计算机上复现雷达系统的动态工作过程。
现代雷达系统的设计和制造技术已达高度成熟和非常复杂的程度。为了使雷达有多方面的功能和提高在噪声、杂波及人为干扰中识别目标的能力，现在雷达不仅采用了许多新的体制，而且也采用了许多新的技术。设计中，不仅要考虑繁多的、确定的和线性的因素，而且也必须考虑大量随机的非线性因素。雷达各分系统的参数，如天线副瓣，多谱勒滤波器特性和脉冲压缩系统的副瓣特性，有一些细微的变化，都会使雷达识别目标和杂波的能力受到极大的影响。因此，用普通的分析方法来预测雷达的性能已经非常困难，甚至不可能。尽管也可以用雷达进行现场试验，但它要受到许多条件的限制，甚至行不通。为了测定它们的性能，可采用系统仿真的方法，或者采用专用和高度灵活的硬件系统来建立系统模型，进行模拟仿真研究，或者用数学表达式建立系统模型，在数字计算机上进行数字仿真研究。当前主要采用后一种方法。
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１．２．２雷达系统仿真的含义及优点
我们在这里所述雷达系统仿真的含义，主要指雷达系统的数字仿真。所谓雷达系统仿真，就是在实际的雷达系统的基础上，建立数学模型并用计算机软件在数字计算机上复现雷达系统的动态工作过程，即对雷达系统的动态工作过程进行仿真。它包含如下含义：它能仿真各种复杂动态的目标及杂波环境，能向人们提供相干或非相干的，包括杂波在内的雷达信号，甚至能告诉人们目标是否存在和以多大的概率预告这种存在。另一方面，它能仿真雷达系统本身，即仿真雷达系统的各个部件或元器件及其各项功能。
与现场试验相比，采用雷达系统仿真方法有许多优越性，概括起来主要有以下几点：
（１）经济性。雷达系统仿真模型是在数学的基础上建立起来的抽象模型，它不涉及实物，所以可以节省大量的人力和物力，又可以缩短研制，生产周期。
（２）灵活性。数字仿真的灵活性主要表现在系统仿真的可塑性方面。由于它是抽象的数学模型，所以所有参数都能根据需要作在其定义域范围内的任意变化。
（３）可重复性。实际雷达环境往往是随机因素众多和非常复杂的。雷达系统的性能一般都不能严格地按照设计要求在现场得到全面的鉴定与评价，因为很多条件是难以满足的。但数字仿真方法则能考虑各种因素，并能够精确地重复。因此，易于进行系统的参量研究。
１．２．３雷达系统仿真的分类
由于考虑问题的角度不同，雷达系统仿真的分类方法也有多种。一般有以下几种：
（１）数学仿真和实物仿真。它是从所采用的数据形式来说的。如早期的“雷达模仿器”就属于器件或模拟式仿真。它是以函数发生器，物理噪声源，滤波器等复现一些简单的信号和杂波环境的。当前主要采用数学仿真，这与计算机的飞速发展是分不开的。
（２）非相干视频信号和相干视频信号仿真。非相干视频信号又可以从雷达方程出发或从现有的信号和杂波模型出发进行仿真。相干信号不仅包括幅度信息，而且也包括相位信息。
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（３）完整的系统仿真和部分系统仿真。完整的系统仿真应包括系统本身和信号这两部分的仿真，而部分系统仿真则是其中的一部分。显然从杂波和目标模型出发的信号仿真即属于部分系统仿真。
（４）实时仿真和非实时仿真。通常，实时仿真要求较高，计算机的容量要大，运行速度要快，模型要尽量简化，以减少计算时间。一般对参量研究，优化，方案论证，预研等宜采用非实时仿真。
１．３雷达系统仿真模型
１．３．１雷达的系统模型
现代雷达系统不仅是多功能系统，而且也是个有高分辨力的系统。因而，它的系统本身的模型也是比较复杂的。建立一个包括各种类型和采用各种新技术的雷达的系统模型是困难的，但给出一个一般性模型还是可能的（如图１—１所示）。现就主要几点说明如下：
信号源一实际上是一个波形产生器，它可能包括简单脉冲信号产生器，连续波信号产生器，脉冲重复间隔捷变信号产生器，脉冲压缩信号产生器，相参脉冲串产生器等。
控制器一它可能包括精密时间基准发生器，波束控制器等。
方向图一天线可以是收发共用的，也可以是分开的。它可能是余割平方的，也可能是ｓｉｎｘ／ｘ型的。
杂波一包括地面，海洋，气象等杂波，它们的统计特性可能是瑞利的，对数正态的或韦布尔的。
目标一包括飞机，外层空间飞行器等。它的模型可能是马克姆或斯威林型的，等等。
电子抗干扰技术一一般指中频的，如杂波地图，ＡＧＣ，ＭＴＩ，捷变频等。
ＣＦＡＲ处理一包括单元平均，对数单元平均ＣＦＡＲ处理，非参量和自适应
ＣＦＡＲ参量处理。
积累一包括相干积累和非相干积累。
数据处理一包括数据录取，航迹起始，跟踪滤波，数据关联，航迹质量管理
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和航迹终止，单目标跟踪等。
ｆｌ
掷懈ＣＩ煳Ｈ信撩ｌ
ｌ
波导效应
‘
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上＋●上
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波导效应
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检波
处璺ＭＴＩ，相位编码，线性调频
ｌ
ＣＦＡＲ、积累
士
检测准则
‘
数据处理
；
终端显示
图ｌ一１雷达系统仿真模型方框图
终端显示一包括平面显示器，高度显示器，数据显示器，人机界面控制等。
从图（１—１）可以看出，它应该具有仿真当前几种主要雷达的能力，并能在仿真过程的任何一点，加入非线性，权函数和滤波器等。它们的传递函数一般是由用户提供的，或是由输入数据确定的。输入数据既可以是实测的，也可以是理
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论近似值；它应该能仿真各种杂波及杂波加目标的信号，确定杂波的雷达横截面，给出雷达截面积的积累概率分布函数；它应能有仿真出最佳雷达工作状态的能力，给出发现各种目标的最大可能概率。
建立雷达的系统模型，从逻辑上讲，应当采用与制造实际雷达系统相同的构思。建立通用的仿真模型，就必须把重点放在精确地仿真功能件上，这是因为所有的雷达系统都可采用相同的功能件，只是不同的雷达系统的参数不同。因此，在研制通用化仿真模型时，第一项任务就是研制各种功能件的数学模型程序库。第二项任务是用计算机程序实现各功能件的数学模型。第三项任务就是把各“模拟模件”组合成分系统模型，然后再组合成系统模型。
根据建立模型时要完成的任务，我们看到，必须对建模提出一些要求：
（１）模拟模型必须精确，应尽可能少用理想的近似值，多用经验数据，除了保证精度外，模型还应能够方便检验。
（２）仿真模型应尽量通用。主要功能件模型应能适应不同的雷达系统，而不改变仿真模件，即不改变计算机程序。
（３）仿真模型应当灵活，以适应雷达技术的飞速发展。
我们研究的脉冲多普勒雷达系统仿真软件是作为雷达对抗和反对抗的试验平台，用于研究各种信号环境对雷达系统性能的影响，我们的仿真建模过程就是围绕这个目的进行，对雷达原型进行适当简化，提炼，使得仿真模型既能模拟雷达功能，又便于软件实现。
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第二章ＰＤ雷达的简介和仿真软件的整体设计
２．１ＰＤ雷达的简要介绍
脉冲多普勒（ＰＤ）雷达以其卓越的杂波抑制性能受到世人瞩目。它是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种特殊体制的雷达，它们都是利用回波的多普勒效应来抑制杂波。由于ＰＤ雷达同时具有脉冲雷达的距离分辨力和连续波雷达的速度分辨力，有更强的抑制杂波的能力，因而能在较强的杂波背景中分辨出动目标回波。此外，脉冲多普勒雷达能够同时敏感地测定距离，速度信息；能够利用多普勒处理技术实现高分辨率的合成孔径图像；而且亦具有良好的抗消极干扰能力和抗积极干扰能力。
２．１．１ＰＤ雷达的杂波
多普勒雷达的基本特点是能在频域一时域存在着分布相当宽广和功率相当强的背景杂波中检测出有用的信号。这种背景杂波通常被称之为脉冲多普勒杂波，其杂波频谱密度是多普勒频率一距离的函数。由于杂波频谱密度的形状和强度决定着雷达对具有不同多普勒频率的目标的检测能力。因此，研究多普勒雷达的脉冲多普勒杂波，在理论上和技术上均有十分重要的意义。
仿真中要研究的是机载平台上的ＰＤ雷达。机载ＰＤ雷达处于运动平台上，地面上静止不动的景物相对于霄达有径向速度，再加上雷达天线方向图的影响，使ＰＤ雷达地面杂波的频谱发生了显著的变化。通常根据这些变化将地面杂波分为主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线杂波三部分。
１．主瓣杂波
机载下视脉冲多普勒雷达天线的主波束，在某一时刻照射地面时是照射一个地面区域，在此区域内各同心圆环带地面有着不同的仰角。因此，相对雷达的载机运动而言，那些不同的环带地面具有不同的径向速度并分别相应的产生杂波，这些杂波的总和就构成了主瓣杂波，如图２—１所示。
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雷达
Ｘ
地面
主瓣照射区
图２—１机载雷达杂波示意图
主瓣中心位置的主瓣杂波多谱勒频率由下式决定
厶。孕ｃ。ｓｙ（２—１）
矗
可见主瓣杂波在频域中的变化范围为－＋２ｖＲ／２。
由于主瓣宽度纯通常较小，因此主瓣杂波的频谱宽度为
酶“兰鍪受∞ｓ矿（２—２）
＾
稷载熬律多警赣雷达豹主瓣杂波形获与主渡寒形获、天线主渡寨增益、扫摇指向、载机速度、发射信号波长、ＰＲＦ、脉冲宽度、地面反射特性蒋因素有关；主瓣杂波懿强度与发袈掇魏率、天线主波寨矮益、穗覆反射将洼、载辊高度等嚣素有关。
当辣渖多普勒雷达馒霜均匀躲冲信号时，主瓣杂液的频谱幅度还要受ｓｉｎｘ／ｘ函数调制
２．旁瓣杂波
机载脉冲多普勒雷达天线的若干旁瓣照射到地面时所产生的回波构成了旁瓣象波。交予旁瓣壤薤魄圭波紊增慈要蘸褥多，僵攒窝各个方囱，掰黻旁瓣杂渡的频谱密度较小，频谱分布范围为＋－Ｌ。。
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五。。：孕
（２～３）
＾
幽雷达载杌不动对，所有遗物褶对雷达的径向速度为０，多普勒频率为０，旁瓣杂波与主瓣杂波在频域上相重台；当雷达载机运动时，旁瓣杂波和主瓣杂波豹频谱被展宽，分布在±五。。。频域范围内。
旁瓣杂波的形状与极载歇冲多酱载雷达努瓣波袋形状、裁机速发、发射僚号波长、ＰＲＦ、脉冲宽度、地面反射特性等因索有关，旁瓣杂波的强度与发射机功率、天线旁瓣增益、地厦反射特性、载极高度等因索有关。
当机载脉冲多普勒雷达采用均匀脉冲串信号时，旁瓣杂波的频谱幅度受ｓｉｎｘ／ｘ丞数调铡；发生频率模糊现象瓣，旁瓣杂波会产生频谱交叠。
３．高度线杂波
雷达载机水平飞行时，臀达通过努瓣以垂直或接近垂直角度向下的辐射会引起较强翁杂波，这是瓣爻垂妻入射辩逡瑟反菇最强，褥虽延飞疆毫爱绫静逮慈距离最近的缘故。由于裁机平飞时垂商相下的方向相对于地面没有相对径向速度，繇鞋舞度线杂波在零多普载频率爨遥＋
由均匀脉冲串信号的频谱分析可知均匀脉冲串信号的频谱成梳齿状。当机载豫渖多善勒鬻这豹发瓣信号为均匀豫渖信号霆寸，每个稿齿帮会嚣载瓿运动两文现频谱被展宽的现象，包含目标谱的典型机载脉冲多普勒雷达回波频谱形状如图２－－２（ｅ）辑示。在整令频域上，载簇磊襄透频菝率磊圭嫉辫近豹雷达露渡静频谱形状相似，包络受ｓｉｎｃ［（ｆ一工）刀调制，如图２－－２（ｂ）所永ａ
纰外，翻果雷达酌重复频率选择适当，便地面杂波区不发生重叠，这样璇可以形成无杂波区。在此区域内，只有接收机内部热噪声和具有～定运动速度的目标回波，高ＰＲＦ脉冲多簧勒嚣达就怒主要乖ｊ璃这个嚣域避霉亍捡灏。
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高度线
接浚巍
旁瓣杂波（ａ）ＰＤ雷达发射信号频谱（ｂ）ＰＤ雷达接收信号频谱
氏七ｆｃ。
（ｃ）机载下视ＰＤ雷达的地面杂波频谱
匿２－２梳载下褫ＰＤ蓄达静蟪瑟杂波凝谱
２，｛。２ＰＤ霍遮的类型
每种甏达在性能上郡有很大的差别。对雷达的选择取决予对誊达的使用要求。许多雷达要在相当复杂的要求范围内便用，所以单一雷达类型或单一体制雷达常常是不能满足要求的，必须采用两黏域嚣种以上豹雷达类型。ＰＤ雷达有多种工作模式，图２－－３给獭了ＰＤ精达的各种工作模式。
Ｘ谱
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图２—３ＰＤ镶达的分类
仿真中骚研究的是机载平台上的ＰＤ雷达。机载ＰＤ雷达中，不同的工作模式采耀不嗣鹣ＰＲＦ，分为高嚣复频率（ＨＰＲＦ）、孛重袈频率（ＭＰＲＶ）霸低重复频率（ＬＰＲＦ）三种。三种ＰＲＦ既魑按其数值的相对大小定义的，照主要是由其所观测熬疆离帮速发是否模糊定义豹。函诧，三静不蘑重复簇率ＰＤ雷达静主要装铤如下：离重复频率ＰＤ霈达测速无模糊，即无模糊的检测目标的多普勒频移，而距离溺爨严重糗凝，宅矮子邃凝接近强褥豹探测蕊况。嚣受这辩嚣标辩霉达豹裙对速度大于杂波相对雷达的速殿，因而目标谱线与杂波谱线之间有足够大的谱线间隔，鞲嚣振港线存在子无杂滚区，§§露效兹捧裁杂波，影响嚣标检测豹援是礞声。低重复频率ＰＤ雷达距离测爨无模糊，而速度测量严煎模糊，适用于尾追目标的情猿。中重笈频率ＰＤ霍达对嚣拣速度、距褒测量鹭骞模凝，毽鄂不严重，砖迩头接近目标和尾随离去目标错可使用。目标梭测是在剐瓣杂被区进行，影响翻标检测熬是裂瓣杂波，疆副瓣杂波赡大小与天线款剥瓣瞧平直接稳关。梵蹲低裂瓣杂波强度，簧求天线副瓣电平要低，因此，机载ＰＤ霄达的天线要具有十分低的副瓣魄乎，这也是枫载ＰＤ雷达的技零难题之一。虽然在中重复频率王传下的ＰＤ雷达通常测翻标的躐离和速度都模糊，但目前对这两者的解模糊问题都已经解决，阂瑟中熬复频率往往是毫陵载ＰＤ嚣达常照躲工传模式。
２。１．３ＰＤ雷达的组成及其工作特点
ＰＤ雷达的主要缀成包括天线、发射机、接收机、信号处理机和数据处理机，终端疆示器等。溷隽ＰＤ霉达嗣零藏躲狰雷达瓣主要嚣裂在ｉｆ－ＰＤ雷达穰爱了西标回波中携带的多普勒信息，在频域窟现目标和杂波的分离，可以从很强的地物杂波簿景中硷溺密髫舔酉渡，莠藐精确溺逮。下委宠据要谱述ＰＤ雷达信号怒瑾机的工作原理，其中数据处理机及终端显示器是本论文重点讲述的内容，在以后翡章节中姆雩＃详缀鹣讨论。
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ＰＤ雷达可以把位于特定距离上，具肖特定多酱勒频移的目标回波检测出来，嚣把其它的杂波和干扰滤除。ＰＤ雷达的主要滤波方法是采用邻接的窄带滤波器组或窄带跟踪滤波器，搬所关心的运动瞬标的一穰谱线（通常怒其有多謦勒频移的中心谱线）过滤出来。并且窄带滤波器的频率响应应该设计来尽量与髓标回波谱裙匹酝，以使接收祝工作在最佳状态。医照，ｐＤ雷达信号处理部分魄常耱雷达和动目标显示雷达的信号处理复杂的雾。
机载ＰＤ雷达的信号处理一般为距离门脉冲多普勒，为了能检测目标和测出强标的躐离，在每个脉；串重复援期内，分隔戏与发射脉冲宽度棚匹配的距离门，按一个个距离门进行处璎。处瑗包括杂波对消器、多普勒滤波器、幅度检波器、检波后积累和门限检测，如图２—４所示。
处瓒方框图中各主嚣部分的作用是：距离门选通在特定距离上的目标回波，多善勤滤波器捡测出具蠢特定多磐勒频移豹星据嚣波。慰瀵器蠲激对淤主瓣杂波，以便压缩信号处理的动态范围。检波后积累是非相参积累，用于进～步改善信杂比。门艰捡测器是憾虚警检测爨，鼹以对副瓣杂波避行搀划。
图２—４ＰＤ雷达信号处理框图
２．１。４Ｐ０雷达测距和测速原理
ＰＤ霉达对嚣稼进霉亍溺虽，主簧建为了获褥嚣拣懿距离耧运韵速度等参数。雷达发射的电磁波在均匀介质中以恒定的速度直线传播，在自由空间中的传播速度约等于必遽。魏暴能准确静溺量密宅磁浚麸发袈翔被嚣搽反袈强米掰用鹣对闻，那么就可以测量出雷达与目标之间的距离。假设电磁波往返传播时间为，，传播
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速度为光速ｃ，目标距离为Ｒ，则距离可以如下表示：
矗：三ｃｒ（２—４）
２
通常时阀以微秒计，距离的单位为千米，Ｃ＝３．０ｘｌｏｇｍｆｓ。
重达对珏标速瘦粒测量主要铡霓电磁波照射在运动臻撅上瓣产生黔多普勒效应来谶行。对筲达而裔，当雷达与目标之间存在相对遂动时，多普勒效应体现在基波偿号的频攀与发射信号弱频率不穰等。雷达发射彀爨波绩号后，当遇到一个向着雷达运动的目标时，由予多普勒效应，雷达接收副从这个舀标返嘲的电磁波售号的频率将瘫于霉达的发射频率。穗当雷达发慰豹电磁波遇到一个在远离雷达方向运动的目标时，则雷达收到的是低于雷达发射频率的电磁波信号。多普勒鬟达正是翻用两麓频率之间的差值，即多普勒频移五来嶷现对联标速度的测量。以下简要推导多瞽勒频移力与发射电磁波频率五，目标遮动速度ｖ之间的关系。
为了麓纯超撼，霰设零达售芍秀窄带连续波信号，茭发射绩号表示为：
Ｊ（ｆ）＝Ａｃｏｓ（ｃｏｏｔ＋曰）（２～５）式中，‰为发射角频率，ｏ为初相，Ａ为振幅。
霉达接援裂裹霉达必袁距舞土茨嚣撂反射豹隧波信号袋示为：
ｓａｔ）＝ｋｓ（ｔ一‘）＝ｋＡｃｏｓ［ｃｏｏ（ｔ－ｔ，）＋Ｏ】（２—６）
式中，ｆ，＝２％为回波滞后于发射信号的时间，其中其为目标和雷达站间的鼹禽；Ｃ为电磁波的传播速度露光速；素为西波鹬衰减系数。
当目标与雷达站之间商相对运动时，剡距离Ｒ是变化的。设凰标以速度也匀逮相对雷达站运动，蠕为ｆ＝０时的距离，则｝时刻舀标与鬻达站闯的距离露（ｆ）为：
Ｒｑ）＝足－－Ｖｒｔ（２～７）
式（２－－６）说明，在ｒ时刻接收到的回波墨（０上的某点，是在ｔ一‘时刻发射豹。由予邋常雷达和嚣标鬻翡禳对运动逮度耳运，ｌ、子电磁波速度Ｃ，敌辩延ｔ露避似写为：
。：了２Ｒｅ）：要（岛－Ｖｒｔ）（２—８）回波信号院怒发射信学来，辩菝裙谴茬；
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一种雷达信号处理模块的设计和实现 一种雷达信号处理模块的设计和实现 现代雷达特别是机载雷达数字信号处理机的特点是输入数据多，工作模式复杂，信息处理量大。因此，在一个实时信号处理系统中，雷达信号处理系统要同时进行高速数据分配、处理和大量的数据交换.而传统的雷达信号处理系统的设计思想是基于任务，设计者针对应用背景确定算法流程，确定相应的系统结构，再将结构划分为模块进行电路设计。这种方法存在一定的局限性。 首先，硬件平台的确定会使算法的升级受到制约，由此带来运算量加大、数据存储量增加甚至控制流程变化等问题。此外，雷达信号处理系统的任务往往不是单一的，目前很多原来由模拟电路完成的功能转由数字器件来处理。系统在不同工作阶段的处理任务不同，需要兼顾多种功能。这些问题都对通用性提出了进一步要求[2].随着大规模集成电路技术、高速串行处理及各种先进算法的飞速发展，利用高速DSP和FPGA相结合的系统结构是解决上述问题的有效途径。 1雷达信号处理机方案设计 1.1雷达信号处理的目的 现代机载雷达信号处理的任务繁重，主要功能是在空空方式下将AD 数据录取后进行数字脉压处理、数据格式转换和重排、加权降低频谱副瓣电平，然后进行匹配滤波或相参积累（FFT或DFT）、根据重复频率的方式进行一维或二维CFAR处理、跟踪时测角等运算后提取出点迹目标送给
数据处理机。空地方式下还要进行地图（如RBM和SAR）等相关图像成像处理，最后坐标转换成显示数据送给显控处理机。 上述任务需要基于百万门级可编程逻辑器件FPGA与高性能DSP芯片作为信号处理模块，以充分满足系统的实时性要求，同时为了缩短机载雷达系统的研制周期和减少开发经费，设计的基本指导思想是通用化的信号处理模块，可以根据不同要求，通过软件自由修改参数，方便用户使用。 1.2系统模块化设计方案 的功能模块，除了信号处理所必需的脉冲压缩模块、为MTD模块作准备的数据重排模块、FIR滤波器组模块、求模模块、恒虚警处理模块和显示数据存储模块外，还包括雷达同步信号和内部处理同步产生模块、自检数据产生模块以及不同测试点测试数据采样存储模块。这些模块更加丰富了系统的功能，使得雷达系统的研制者能够更方便地测试和观察信号处理各功能模块的工作情况。 主要功能模块的具体功能描述如下: （1）正交采样是信号处理的第一步，担负着为后续处理提供高质量数据的任务，中频接收机输出的信号先通过A/D转换器进行采样，然后进行正交解调，以获得中频信号的基带信号（也称为中频信号的复包络）的I、Q两路正交信号，采样的速率和精度是需要考虑的首要问题，采样系统引起的失真应当被限定在后续信号处理任务所要求的误差范围内。 （2）脉冲压缩模块是在发射峰值功率受限的情况下，使用匹配滤波器将接收到的宽脉冲信号变成窄脉冲且保持能量不变，以获得更高的距离
智能雷达光电探测监视系统单点基本方案
一、 系统概述
根据监控需求： 岸基对海 3~10 公里范围内主要大小批量目标； 主动雷达光电探测和识别； 多目标闯入和离去自动报警智能职守； 系统接入指挥中心进行远程监控管理； 目标海图显示管理； 系统能够自动发现可疑目标、跟踪锁定侵入目标、根据设定条件进行驱散、 同时自动生成事件报告记录，可以实现事故发生后的事件追溯，协助事故调查。 1. 项目建设主要目的 ? 为监控区域安全提供综合性的早期预警信息； ? 通过综合化监测提高处置和应对紧急突发事件的指挥能力。 2. 基本需求分析： 需配置全自动、全量程具备远距离小目标智能雷达探测监视和光电识别系 统，系统具备多目标自动持续稳定跟踪、多种智能报警功能、支持雷达视频实 时存储、支持留查取证的雷达视频联动回放功能等；同时后期系统需具备根据 用户需求的功能完善二次开发能力。同时支持后续相关功能、扩点组网应用需 求。 根据需求和建设主要目的，选型国际同类技术先进水平，拥有相关技术自 主知识产权，具备二次技术深化开发的北京海兰信数据科技股份有限公司 （2001 年成立，2010 年国内创业板上市，股票代码：300065，致力于航海智 能化与海洋防务/信息化的国内唯一上市企业）的智能监视雷达光电系统。该系 统在国内外有众多海事相关成熟应用案例，熟悉国内海事、海监、海警、渔政
公务执法及救捞业务需求特点等。同时，该系统近期成功中标国内近年来相关 领域多套（20 套）雷达光电组网项目，充分说明该系统的技术领先及成熟应 用的市场广泛接受度。
3. 项目建成后的主要特点 ? 全天候、全覆盖、全自动的立体化监控。该系统具备对多传感器信息 融合的能力，确保对探测范围内雷达信息源、光电、AIS、GPS 等设备信号源 进行有机的融合和整合。 ? 系统具备了预警、报警、实时录取回放的综合功能。任何目标物进入 雷达视距时，系统即开始进行监测。目标物触碰警报规则后，指挥室获得报警 信号，同时联动设备综合光电锁定警报目标，以便驱离。整个过程系统实时记 录、方便随时调用回放。 ? 系统技术水平国内领先。该系统中创新地采用了国际先进的“先跟踪 后探测”算法技术对目标进行探测和跟踪，保证了在严苛条件下满足对目标地 探测与持续跟踪能力。 ? 该系统采用先进的设计思想，开放灵活的系统网络架构，能够根据需 求进行不同的组合和配置，系统可扩展性强。 ? 维护便捷，由于采用网络架构，获得用户授权后能连接到用户网络， 可以远程支援维修维护系统，从而提高维护效率，减少维护成本。 ? 可靠性高，充分适应不同的海洋环境。
二、 系统设备清单
序号 1
2
材料名称
规格型号
X 波段雷达，IP65（含安装支架） HLD800/900；8ft，25kw
小目标雷达数据处理器及显示 HLD-STTD-1000
终端软件
Radpro V1.6.0.0
数量 1套
1套
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/d09811680.html, LFMCW雷达系统的设计与仿真 作者：杨宜禥李小兵 来源：《信息技术时代·中旬刊》2019年第01期 摘要：阐述了LFMCW雷达的基本理论；从波形选择、调频带宽选择、调频周期选择和恒虚警检测参数选择等方面详细介绍了LFMCW雷达系统的设计，并对设计的系统进行了仿真，仿真结果验证了设计要求。关键词：LFMCW雷达系统；恒虚警检测；仿真 1.概述本文主要介绍LFMCW雷达系统设计与仿真。首先，介绍LFMCW雷达信号处理算法的基本理论，主要 从理论的角度解释常用的测距、测速、测角算法以及恒虚警检测算法。然后，详细地阐述了LFMCW雷达系统的设计过程，研究了波形选择、波形参数以及恒虚警检测参数对LFMCW雷达系统性能的影响。最后，通过MATLAB对LFMCW雷达系统进行仿真，以验证雷达系统设计的正确性。2.LFMCW雷达的基本理论 2.1 测距测速算法锯齿波LFMCW发射信号的包络不随时间变化，在每个时间周期内线性变化，故其信号特征为锯齿波，如图 2-1 所示，设LFMCW发射信号的载频为f0，调频带宽为B，调频周期为TF。其中，TR=2R/c，表示雷达 发射信号经过距离R的回波延时，其中R表示点目标与雷达之间的距离，c则在式中表示电磁波传播的速度，其值为光速，通常来说，TF远大于tR。当目标处于静止状态时，由于不存在多普勒效应，故LFMCW雷达的发射信号与接收信号之间的频率之差是一个常数fΔ，且与雷达和目标之间的距离呈现正向关系，其相关关系如式（2-1）所示。式（2-1）中各个参数的物理含义同前所述。以上对于频差fΔ虽然是在静止目标的基础上进行分析的，但是经过分析可知，发射信号与接收信号之间的频率之差fΔ同时包含着目标的距离信息与频率信息，只要通过测量频差fΔ，就可以得到距离等目标参量。现实情况下，被探测目标与雷达之间往往存在 着相对运动，此时雷达和目标之间存在着相对径向速度，故存在多普勒效应，差拍信号的频率值fΔ一直处于变化之中。当目标与雷达之间的距离不断改变时，其变化的快慢会在多普勒频率中得以体现。当背景噪声、杂波干扰与目标同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达可利用它们彼此不甚相同的多普勒频率作为分辨因素，摒除干扰，从而专注于对目标的追踪。因此在变化的频差中存在着目标的距离和速度等有用信息。在工程实现中常用的锯齿波调制LFMCW信号处理方法是对差拍信号按重复周期采样，设每个周期采样N点，并且连续采集 M个重复周期，将每个重复周期内的N点采样数据进行一次N点FFT（距离维FFT），即可将距离维上不同的距离单元区分开；再对距离维FFT结果中的属于同一距离单元的M点采样数据进行一次M点FFT（速度维FFT），即可区分同一距离单元内不同多普勒单元，其过程如图2-3所示。 2.2 测角算法 LFMCW雷达的相位法测角是利用多个天线接收的回波差拍信号之间的相位差进行测角。根据图2-4，我们可以展开分析，设在θ方向有远区目标，电磁波到达接收点的目标后被反射，其之后的传播可被视为平面波。由于两天线并不重合，导致它们接收到的信号存在波程差ΔR，进而产生相应的相位差φ，由图2-4可知：式（2-2）中，λ为雷达波长。通过测量相位差φ即可反向推导出目标方向θ。3.LFMCW雷达系统的设计本文设计的LFMCW雷达系统相关指标如下：载波频率在24GHz频段，测距精度ΔR≤0.6m，测速精度Δv≤0.4m/s，测角精度Δθ≤0.3o，最大可测距离Rmax≥50m，最大可检测目标数≥16。3.1 波形选择在LFMCW雷达系统设计时，常用到锯齿波调制和三角波调制这两种线性调频方式。选用
第３期一气象水文海洋仪器一一N o ．３２０１８年９月一M e t e o r o l o g i c a l ,H y d r o l o g i c a l a n d M a r i n e I n s t r u m e n t s 一一S e p ．２０１８收稿日期:２０１８Ｇ０１Ｇ１５． 基金项目:由江西省气象科技重点项目 新一代天气雷达(C I N R A D /S A ) 远程智能控制系统设计 (项目编号:赣气科验字[２０１７]第５号)资助．作者简介:陈利芳(１９８８),女,大学,助理工程师．主要从事大气探测设备维护保障工作．一套适合无人值守雷达远程监控系统的综合设计 陈利芳１,张初江１,杨小明２ (１．抚州市气象局,抚州３４４０００;２．抚州市临川区气象局,抚州３４４０００ )摘一要:文章从供电二消防安全二环境动力监控二网络视频监控二数据质量监控等方面综述了无 人值守雷达稳定运行所需要综合考虑的一整套远程监控系统设计方案,通过远程视频监控,采 用M i c r o s o f tV i s u a l C ＃语言开发通信传输程序, 定时对数据进行分析,多方式获得雷达设备故障信息和数据传输异常信息,实现偏远雷达台站无人或少人值守.该系统可以在提高雷达 可用性二保障设备安全和数据质量二减少故障响应时间二降低维护保障经费等方面提供参考,同 时,也为将要布设雷达的台站提供借鉴. 关键词:无人值守雷达;远程监控;视频监控中图分类号:T P ２９一一文献标识码:A一一文章编号:１００６Ｇ００９X (２０１８)０３Ｇ００６１Ｇ０４ S y n t h e s i z e dd e s i g no na r e m o t em o n i t o r i n g s y s t e mf o r u n m a n n e d r a d a r C h e nL i f a n g １,Z h a n g C h u j i a n g １,Y a n g X i a o m i n g ２(１．F u z h o uM e t e o r o l o g i c a lB u r e a u ,F u z h o u ３４４０００;２．L i n c h u a nM e t e o r o l o g i c a lB u r e a uo f F u z h o u ,F u z h o u ３４４０００)A b s t r a c t :T h i s p a p e r s u m m a r i z e s t h e d e s i g no f r e m o t em o n i t o r i n g a n d c o n t r o l s y s t e m w h i c hn e e d t ob e c o n s i d e r e d c o m p r e h e n s i v e l y i n t h e a s p e c t s o f p o w e r s u p p l y ,f i r e s a f e t y ,e n v i r o n m e n t p o w e rm o n i t o r i n g ,n e t w o r kv i d e om o n i t o r i n g a n dd a t a q u a l i t y m o n i t o r i n g ．T h r o u g h r e m o t e v i d e o s u r v e i l l a n c e ,i t d e v e l o p s c o m m u n i c a t i o na n dt r a n s m i s s i o n p r o c e d u r e sb y u s i n g M i c r o s o f tV i s u a lC ＃l a n g u a g e ,a n a l y z e sd a t a r e g u l a r l y a n da c q u i r e s r a d a re q u i p m e n t f a u l t i n f o r m a t i o na n dd a t at r a n s m i s s i o n i n f o r m a t i o n i n m a n y w a y s ,w h i c hc a nb eu s e dt or e a l i z er e m o t er a d a rs t a t i o n s w i t hn oo n eo rf e w p e o p l eo nd u t y ．T h e s y s t e mh a s i m p o r t a n t p r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e f o r i m p r o v i n g t h e a v a i l a b i l i t y o f r a d a r ,e n s u r i n g t h e s a f e t y o f e q u i p m e n t a n dd a t a q u a l i t y ,r e d u c i n g t h e r e s p o n s e t i m eo f t h e f a u l t a n d l o w e r i n g t h em a i n t e n a n c e a n d p r o t e c t i o n f u n d i n g ．A t t h e s a m e t i m e ,i t a l s o p r o v i d e s a r e f e r e n c e f o r t h e s t a t i o nw h e r e t h e r a d a r w i l l b e d e p l o y e d ．K e y w o r d s :u n m a n n e d r a d a r ;r e m o t em o n i t o r i n g ;v i d e o s u r v e i l l a n c e ０一引言天气雷达可以及时提供时空连续变化的实时降水资料,给出较大范围内的瞬时降水强度分布二 累积降水量分布和区域降水量等,对全球范围内 出现越来越多的极端天气的监测具有重要意 义[１].自１９９８年起, 我国开始在全国范围内陆续布设天气雷达,并规划在全国范围内布设天气雷 达系统,形成覆盖全国的天气雷达监测网[２],但是由于雷达探测效率和探测环境,全国大部分雷达
激光雷达高速数据采集系统解决方案 0、引言 1、 当雷达探测到目标后, 可从回波中提取有关信息，如实现对目标的距离和空间角度定位,并由其距离和角度随时间变化的规律中得到目标位置的变化率，由此对目标实现跟踪; 雷达的测量如果能在一维或多维上有足够的分辨力, 则可得到目标尺寸和形状的信息; 采用不同的极化方法，可测量目标形状的对称性。雷达还可测定目标的表面粗糙度及介电特性等。接下来坤驰科技将为您具体介绍一下激光雷达在数据采集方面的研究。 1、雷达原理 目标标记： 目标在空间、陆地或海面上的位置, 可以用多种坐标系来表示。在雷达应用中, 测定目标坐标常采用极(球)坐标系统, 如图1.1所示。图中, 空间任一目标P所在位置可用下列三个坐标确定: 1、目标的斜距R； 2、方位角α；仰角β。 如需要知道目标的高度和水平距离, 那么利用圆柱坐标系统就比较方便。在这种系统中, 目标的位置由以下三个坐标来确定: 水平距离D，方位角α，高度H。 图1.1 用极(球)坐标系统表示目标位置
系统原理： 由雷达发射机产生的电磁能, 经收发开关后传输给天线, 再由天线将此电磁能定向辐射于大气中。电磁能在大气中以光速传播, 如果目标恰好位于定向天线的波束内, 则它将要截取一部分电磁能。目标将被截取的电磁能向各方向散射, 其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后, 就经传输线和收发开关馈给接收机。接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息, 并将结果送至终端显示。 图1.2 雷达系统原理图 测量方法 1）.目标斜距的测量 雷达工作时, 发射机经天线向空间发射一串重复周期一定的高频脉冲。如果在电磁波传播的途径上有目标存在, 那么雷达就可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波信号往返于雷达与目标之间, 它将滞后于发射脉冲一个时间tr, 如图1.3所示。 我们知道电磁波的能量是以光速传播的, 设目标的距离为 R, 则传播的距离等于光速乘上时间间隔, 即2R=ct r 或 2 r ct R
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
地面雷达数据处理系统设计 摘要：针对目前地面雷达数据处理中存在的目标多，机动性强，地面杂波强，虚警率高等问题，采用并设计了解速度模糊、点迹凝聚、航迹处理等算法，结合软件编程技术，对信号处理后的数据进行综合处理，经过雷达外场鉴定试验测试，数据处理使雷达的发现概率、虚警率、方位距离精度、速度分辨力等指标各提高了约十个百分点。 0 引言 数据处理作为雷达系统的一个重要组成部分，可以看成是雷达信号处理的后处理过程，可以对信号处理后的数据进行筛选，并且从零星探测的小目标进行综合分析，消除由杂波、虚假目标、干扰目标、诱饵目标等造成的虚假检测，提高对目标的发现概率，降低虚警率，对目标建立航迹，并预测目标运动方向、位置的后果，其精度和可靠性都高于雷达的一次观测，改善雷达信号处理结果，使雷达的使用价值和性能得以提高。 早期的雷达数据处理方法有最小二乘法、现代滤波理论、Kalman滤波、机动目标跟踪方法等。目前对雷达数据处理的研究，特别是航迹处理部分，大多都是对付空中目标和海上目标的，这样的目标机动性不强，背景简单，容易预测航迹。而地面目标具有强机动性、情况复杂、目标种类繁多、同一范围内目标遮挡等环境干扰因素较多，这些对目标的检测、归并、凝聚、建航都提出了高的要求。需要对以前在航空和航海领域应用较多的航迹处理方法进行发展和完善，发展出适合强机动目标的改良算法。 随着信息技术的发展，雷达数据处理的研究有以下几个发展方向：弱小目标的自动跟踪，可利用帧间滤波、检测前跟踪和先进算法来提升自动跟踪性能；高速计算与并行处理；多传感器信息融合与控制一体化；搜索、跟踪、引导、识别与指挥一体化。 1 数据处理的系统设计 雷达数据处理采用计算机作为载体，通过编写数据处理软件来实现，计算机能够非常灵活地完成各种类型的数据处理工作；数据处理的软件化也能使整个雷达系统的兼容性和可扩展性更强，功能更完善，界面更友好。 数据处理软件完成的功能主要包括：采集数据(信号处理的目标数据、定北数据、定位数据)，对信号处理后的目标数据进行格式转换、点迹凝聚等优选目标数据后形成更加准确、精确的目标点迹数据；对点迹数据进行航迹处理后形成目标的航迹；把处理后的目标点迹、航迹数据进行输出。数据处理功能。 在研究和参考已有雷达数据处理算法的基础上，对模拟目标数据、同类型其他雷达试验中录取的实际目标数据进行了仿真处理，根据处理结果，对已有算法进行修改完善，以适用本雷达技术特点和指标的要求。 2 点迹形成的算法设计 由于雷达波束在连续扫描时，波束波瓣有一定宽度，至少有好几个脉冲连续扫到目标，每个脉冲都对应一个方位值，同一目标被捕捉到多次，多次捕获目标时的方位值都不同，这就造成了方位角的分裂程度较大。因此需要把一次扫描中同一目标的多个点迹凝聚成一个点迹。先在距离上进行凝聚，得到水平波瓣内不同方位上的距离值；再在方位上凝聚，可获得惟一方位估计值；然后把距离值进行线性内插获得惟一的距离估计值。 (1)同一目标在距离上的凝聚处理，需将在距离上连续或间隔一个量化单元的点迹按照式(1)求取质心，将质心作为目标点迹的距离估计值： 式中：n为目标的点迹个数；Ri，Vi分别为第i个目标点迹的距离和回波幅度值。 (2)同一目标在方位上的凝聚处理，需将在方位上相邻的点迹按照式(2)求取质心，将质心作
一、脉冲雷达侦察系统总体方案 1.功能组成框图 2. 功能部分介绍 天线：将高功率发射信号辐射到特定空间，从特定空间接收相应的目标回波信号。 收发开关/保护器：发射状态将发射机连通天线，接收机输入端闭锁保护；接收状态将天线连通接收机并对输入信号限幅保护，发射机开路。 发射机：在特定的时间、以特定的频率和相位产生大功率电磁波。 接收机/信号处理机：放大微弱的回波信号，解调目标回波中的信息。 激励器/同步器：产生和供给收发信号共同的时间、频率、天线指向等雷达工作的基准。 显示器/录取设备：显示、测量、记录、分发目标信息和各种工作状态。 二、脉冲雷达侦察系统工作流程 1. 工作流程图 2. 工作流程介绍 由雷达发射机产生的电磁波经收发开关后传输给天线，由天线将此电磁波定向辐射于大气中。电磁波在大气中以近光速传播，如目标恰好位于定向天线的波束内，则它将要截取一部分电磁波。目标将被截取的电磁波向各方向散射，其中部分散射的能量朝向雷达接受方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后，经传输线和收发开关反馈给接收机。接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息，并将结果送至终端显示。
三、脉冲雷达侦察系统关键技术及实现途径 1.目标距离的测量 脉冲法测距 B 在荧光屏上目标回波出现的时刻滞后于主波，根据时间差计算即可确定目标的距离。 2.目标角度的测量 （1）相位法测角 相位法测角利用多个天线所接收回波信号之间由于存在波程差ΔR 而产生的相位差进行测角。 （2）振幅法测角 1）最大信号法 天线波束作圆周扫描，对收发共用天线的单基地脉冲雷达, 接收机输出的脉冲串幅度值被天线双程方向图函数所调制。找出脉冲串的最大值(中心值 ), 确定该时刻波束轴线指向即为目 标所在方向 。 2）等信号法
电子科技大学 雷达信号产生与处理实验课程设计 课程名称:雷达信号产生与处理的设计与验证 指导老师：姒强 小组成员： 学院：信息与通信工程学院 一、实验项目名称：雷达信号产生与处理的设计与验证课程设计 二、实验目的： 1.熟悉QuartusII的开发、调试、测试 2.LFM中频信号产生与接收的实现 3.LFM脉冲压缩处理的实现
三、实验内容： 1.输出一路中频LFM信号：T=24us，B=5MHz，f0=30MHz 2.构造中频数字接收机（DDC）对上述信号接收 3.输出接收机的基带LFM信号，采样率7.5MHz 4.输出脉冲压缩结果 四、实验要求： 1.波形产生DAC时钟自行确定 2.接收机ADC采样时钟自行确定 3.波形产生方案及相应参数自行确定 4.接收机方案及相应参数自行确定 五、实验环境、工具： MATLAB软件、QuartusII软件、软件仿真、计算机 六、实验原理： 方案总框图：
（1）matlab产生LFM信号 LFM信号要求为T=24us，B=5MHz，f0 =30MHz。选择采样率为45MHz。 产生LFM的matlab代码如下： MHz=1e+6; us=1e-6; %-------------------------波形参数----------------------------- fs=45*MHz; f0=30*MHz; B=5*MHz; T=24*us; Tb=72*us; SupN=fs/7.5/MHz; %-------------------------波形计算----------------------------- K=B/T; Ts=1/fs; tsam=0:Ts:T; LFM=sin((2*pi*(f0-B/2)*tsam+pi*K*tsam .^2)); LFM=[zeros(1,Tb/Ts) LFM zeros(1,Tb/Ts)]; N=length(LFM); Fig=figure; x_axis=(1:N)*Ts/us; plot(x_axis,real(LFM),'r'); title('LFM原始波形');xlabel('时间(us)'); ylabel('归一化幅度'); zoom xon; grid on; axis([min(x_axis) max(x_axis) -1.1 1.1]); 编写matlab程序将中频LFM信号画出来
昆明雷达站视频监控系统的运用设计 文章阐述了昆明天气雷达站视频监控系统的需求、技术及功能要求。根据功能和需求对整个系统进行了设计和设备选型，包括系统的组成、功能、设备性能以及其它主要环节。 标签：视频监控系统；雷达；运用设计 昆明天气雷达站是中国气象局新一代天气雷达组网观测雷达，同时也是安徽四创公司CINRAD/CC雷达样机。2011年完成技术升级改造实现远程遥控功能。雷达值班人员在远端完成雷达开、关机，参数标定和业务观测及资料传输。为实现了无人值守台站，雷达运行环境雷达站的环境安全、附属设备电力供应状态等关键区域需要建立视频监控系统实现实时监控，以提高雷达站运行、维护效率，保障雷达安全可靠稳定运行。 1 需求分析 1.1 雷达机房及附属设备 昆明天气雷达站视频监控系统主要监控雷达设备机房及雷达附属设备包扣雷达机房、天线罩、主楼办公室、配件房和发电机房。雷达天线罩内是电磁波辐射区域同时天线机械部件的是否平稳运转需要实时监控安装高清枪机即可。雷达机房、配电房、发电机房和主楼办公室是整个视频监控系统重点监控区域，需要安装具备高清、全方位无盲区、自动变焦等功能球机，以实时监控各设备机柜显示参数、指示灯状态、开关位置和室内环境的状况，同时便于远程遥控指挥辅助操作。雷达机房及附属设备监控共需五个（1个枪机4个球机）前端监控摄像头。 1.2 雷达站安防 昆明天气雷达站视频监控系统同时兼顾安防监控的功能对雷达站大门、围墙内等安防区域进行监控。昆明雷达站占地10亩，主要建筑有雷达主楼、A区配套、B区配套和雷达站大门口门卫室。雷达主楼平台高15米左右，在此平台上和雷达站大门口共安装4个高清、夜间红外、防水、全方位无盲区、自动变焦球机等功能球机，能基本实现对雷达站全方位监控。同时雷达主楼门厅需要安装一个高清红外枪机，对主楼通道进行监控。雷达站安防共需要五个（1个枪机4个球机）前端监控摄像头。 2 系统技术要求 2.1 先进性和互换性 视频监控系统在技术上应具有适应超前性和设备的互换性，应符合现行国家标准和行业标准有关技术要求，为系统的增容或改造留有余地。
远程控制(站点电力控制和监视、雷达工况控制和监视、现场视频监视、设备状态控制及监视)；数据采集位数10Bits；采集速率40M；任意监视区域设置（监视区域数>5个）；同时跟踪和监视目标数>500批；能够保存图像和目标跟踪数据，并能够回放在线历史态势；具备雷达组网和数据综合能力，能够覆盖大面积海域；多部雷达目标数据能够同时显示在电子海图平台，便于进一步构建大范围实时态势辅助决策系统。 特色产品—雷达成像专用采集卡 产品背景：在电子海图叠加的信息中要有雷达一次视频（雷达图像）和雷达二次视频（目标信息，通常采取0138格式）。雷达二次视频的叠加相对容易解决，通过串行口解码后，即可直接叠加；而解决雷达一次视频的叠加问题则相对较难。 产品功能： 1.雷达数据采集； 2.实时雷达成像，具备外部可控的偏心显示功能、缩放功能、成像模式功能、色系切换功能； 3.提供与ECDIS相连的透明控制功能； 4.实现其他基本的雷达信号处理功能； 采集卡型号：根据其插口形式的不同可分为：PCI接口板、PCLE接口板；PCL104+接口板、网络型和USB型
特色产品—油田监控 具备光电联动功能的安防监控系统 由于系统具有全天候、广范围、定点精确等特点，本系统也广泛用于安防领域，目前大庆、胜利油田已安装全套设备，构建一套具有雷达监控，视频联动高精度监控功能的强大 安防平台。
特色产品—水产养殖 系统对养殖区内所有来往船只及作业船舶进行昼夜监视，提供监视船舶位置、速度及航迹数据；具有激光夜视全向数字云台和海域视频监视子系统，能够接收雷达目标指示，实现同步提供目标的图像信息；能够对锚泊和航行船舶安全提供预警信息；同时提供船舶的安全等数据。设备的使用改变了水产养殖传统的管理方式和手段，对水产养殖的自动化、网络 化等方面将起到积极的推动作用。
1 雷达子系统设备技术指标 （1）雷达天线 天线类型：X波段波导开缝天线 天线尺寸：≥18ft 天线增益：≥35dB 水平波宽：≤0.45°(-3dB) 垂直波宽：≥10° 天线转速：20r/min（转速可编程） 极化方式：水平线极化 付瓣电平：≤-26dB(±10°内) ≤-30dB(±10°外) 驻波比：≤1.25 马达：有保护、有告警 电源：380V/220V±10%，50Hz±5% （2）雷达收发机 发射功率：25kw 发射频率：9375±30MHz 脉冲宽度：40ns~80ns/250ns~1000ns可调 脉宽误差：≤10ns 脉冲前沿宽度：≤20ns 脉冲后沿宽度：≤30ns 重复频率：400~5000Hz可调 噪声系数：≤4dB 中放带宽：3～20MHz与脉冲宽度自适应 对数中放范围：≥120dB 镜像抑制：≥18dB
扇形发射区数：4 扇形发射分辨力：1° （3）雷达维修终端 CPU：最新双核处理器，主频率≥3.0GHz，支持二级缓存，二级缓存≥2M，处理器数量≥2 内存：≥2GB，支持ECC内存纠错技术 内存磁盘：≥120GB，接口SATA，转速≥10000rpm 主板：CPU插座与CPU匹配 内存插槽：≥3 外设接口：并口≥1，串口≥1，PS/2≥2，USB≥4显示器：液晶，17in，1280*1024 2
3雷达数据综合处理子系统设备技术指标 （1）雷达信号处理器 采样频率：≥60MHz 幅度量化：≥8bit 方位量化：≥8192 处理范围：≥30n mile（每个雷达站） 视频更新延迟时间：≤300ms 陆地掩膜单元：≤0.044° 杂波处理：相关处理、STC、CFAR及门限处理等（2）目标录取器 目标视频：数字视频（反映目标回波的大小、形状、幅度、运 动尾迹） 视频幅度：≥4bit 视频分辨力：≤3m(距离，最小值) ≤0.088°(方位，最小值) 标绘视频：计算目标的大小及轴向 最大模拟目标数：100个 （3）目标跟踪器 跟踪能力：≥700(动目标)+300(静目标) 跟踪性能：在跟踪目标航速≤70kn，跟踪目标加速度≤1kn/s， 跟踪目标转向率≤3o/s时，能保持稳定跟踪；在目 标航向和航速基本不变的情况下，当两个跟踪目标
基于Simulink的脉冲多普勒雷达系统建模仿真 胡海莽1，杨万海 （西安电子科技大学电子工程学院，陕西 西安 710071） 摘要：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。本文的工作是建立一个基于Simulink的雷达系统仿真库，因为MATLAB的使用广泛性，因此基于其上的雷达系统仿真库较易推广。该雷达系统仿真库不仅可以协助设计雷达系统而且可以帮助学生学习雷达系统。 关键词：雷达；建模；仿真 Modeling and Simulation of PD Radar System Based on Simulink HU Hai-Mang, YANG Wan-Hai (Xidian Univ, Xi’an 710071, China) Abstract: The modeling and simulation of radar systems with system simulation tools make it possible to complete scheme reasoning and performance evaluation efficiently. This paper constructs some radar function blocks and models and simulates a pulse Doppler radar system based on Simulink5.0.The software is perfectly applied in the study of algorithms in radar signal processing and displays the system’s performance. Keywords: radar; modeling; simulation; Simulink; 1 引言 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。因为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。外场试验的次数有限，难以全面反映雷达系统在各种复杂环境下的性能，外场测试和设计修改使得试验周期长，并造成巨大浪费。 以往的工作多是基于EDA平台如SPW和SystemView，这些软件专业性很强，而且价格较贵，因此基于这些平台的雷达系统仿真库也较难推广。本文的工作是建立一个基于Simulink的雷达系统仿真库，因为MATLAB的广泛性使用，因此基于其上的雷达系统仿真库较易推广。该雷达系统仿真库不仅可以协助设计雷达系统而且可以帮助学生学习雷达系统。 Simulink是一种开放性的，用来模拟线性或非线性的以及连续或离散的或者两者混合的动态系统的强有力的系统级仿真工具。它是MATLAB的一个附加组件，用来提供一个系统级的建模与动态仿真工作平台。Simulink是用模块组合的方法来使用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机模型的。另外，Simulink还提供一套图形动画的处理方法，使用户可以方便地观察到仿真的整个过程。 Simulink5.0在软硬件的接口方面有了长足的进步，Simulink已经可以很方便地进行实时的信号控制和处理、信息通信以及DSP的处理。仿真程序经过编译可以直接下载到DSP等硬件设备中去，使得从系统级仿真到硬件实现可以一气呵成。 本文的仿真基于MATLAB6.5及其所带的Simulink5.0。 2 脉冲多普勒雷达系统仿真 脉冲多普勒（PD）雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达体制。这种雷达具 作者简介：胡海莽（1977-），男，江苏省淮安市人，现为西安电子科技大学电路与系统学科硕士研究生，研究方向为信息处理，系统仿真。
雷达数据处理-雷达数据处理 雷达数据处理-正文 *从一系列雷达测量值中，利用参数估值理论估计目标的位置、速度、加速度等运动参数；进行目标航迹处理；选择、跟踪目标；形成各种变换、校正、显示、报告或控制等数据；估计某些与目标形体、表面物理特性有关的参数等。早期的一些雷达，采用模拟式解算装置进行数据处理。现代雷达已采用数字计算机完成这些任务。 数据格式化雷达数据的原始形式是一些电的和非电的模拟量，经接收系统处理后在计算机的输入端已变成数字量。数字化的雷达数据以一定格式组成雷达数据字。雷达数据字可编成若干个字段，每一个字段指定接纳某个时刻测量到的雷达数据。雷达数据字是各种数据处理作业的原始量，编好后即送入计算机存储器内的指定位置。 校正雷达系统的失调会造成设备的非线性和不一致性，使雷达数据产生系统误差，影响目标参数的无偏估计。为保证高质量的雷达数据，预先把一批校正补偿数据存储于计算机中。雷达工作时，根据测量值或系统的状态用某种查表公式确定校正量的存储地址，再用插值法对测量值进行校正和补偿，以清除或减少雷达数据的系统误差。 坐标变换雷达数据是在以雷达天线为原点的球坐标系中测出的，如距离、方位角、仰角等。为了综合比较由不同雷达或测量设备得到的目标数据，往往需要先把这些球坐标数据变换到某个参考坐标系中。常用直角坐标系作为参考坐标系。另外，在球坐标系中观察到的目标速度、加速度等状态参数是一些视在几何分量的合成，不能代表目标在惯性空间的运动特征。若数据处理也在雷达球坐标系中进行，会由于视在角加速度和更高阶导数的存在使数据处理复杂化，或者产生较大的误差。适当选择坐标系，可以简化目标运动方程，提高处理效率或数据质量。 跟踪滤波器跟踪滤波器是雷达数据处理系统的核心。它根据雷达测量值实时估计当前的目标位置、速度等运动参数并推算出下一次观察时目标位置的预报值。这种预报值在跟踪雷达中用来检验下一次观测值的合理性；在搜索雷达中用于航迹相关处理。常用的跟踪滤波器有α-β滤波器、卡尔曼滤波器和维纳滤波器,可根据拥有的计算资源、被处理的目标数、目标的动态特性、雷达参数和处理系统的精度要求等条件选用。α－β滤波器的优点是算法简单，容易实现，对于非机动飞行的等速运动目标,位置估值和速度估值的平方误差最小,故可对等速运动目标进行最佳滤波。对于机动飞行的目标，由于α－β滤波器描述的目标运动模型与实际情况存在差异,会产生较大的误差。为此,广泛采用一种称为机动检测器的检测装置，以便在发现目标作机动飞行时能自动调整测量周期或修改α值和β值，使跟踪误差保持在允许的范围内。同α-β滤波器不同,卡尔曼滤波器中除装有稳态的目标轨迹模型外，还设有测量误差模型和目标轨迹的随机抖动模型。因此，它对时变和非时变的目标动态系统能作出最佳线性、最小方差的无偏估计。除目标状态的估计外，卡尔曼滤波器还能估计状态估值的误差协方差矩阵。利用误差协方差矩阵可以检测目标机动，调整滤波系数，实现对机动目标的自适应滤波。 目标航迹处理早期的搜索雷达由操作员从显示器上判定目标的存在，并逐次报出目标的位置。标图员根据报告的目标数据进行标图,并把图上的点顺序连接,形成目标航迹。这个过程称为目标航迹处理。现代雷达系统的航迹处理已无需人工处理，而主要由计算机来完成。利用计算机进行数据处理的搜索雷达，称为边跟踪边扫描雷达系统。雷达测量到的离散
第4章仿真软件设计方案 4.1总体设计方案 警戒雷达接收机仿真平台总体方案的思路是不设计硬件电路，只利用计算机软件仿真雷达所有的工作过程。该平台主要用于验证建立的信号模型、回波模型、噪声模型、雷达信号的发生和接收过程、数据处理算法等的正确性，不追求实时性，为便于开发与维护，采用MATLAB语言编程，利用MATLAB丰富的数字信号处理函数迅速建立起系统模型，在设计的任何阶段都能够很方便的对其进行修改。仿真平台外部环境模拟、雷达信号处理与数据处理进程尽可能与实际雷达的工作环境相匹配，接收机仿真平台工作流程，见图4.1。 图4.1接收机仿真流程图 当用户输入仿真参数后，雷达接收机仿真平台开始启动，各模块间可以实现数据、信息的传递及共享，其功能与雷达接收机各系统分机完成功能基本相同，同时仿真平台能够模拟外部环境参数，信号处理与数据处理进程尽可能与实际雷达的工作环境相匹配。 接收机系统的软件设计需要充分考虑系统的可维护性和可移植性，基于模块化方法，建立仿真平台的软件设计规范和约定，把仿真平台要完成的功能分解细化，变成相对独立的子程序模块的开发，降低系统的复杂性，使得系统容易修改，为后期继续研究提供良好的实验平台。 4.2各模块设计方案 4.2.1回波信号产生模块 在雷达信号模拟中，一项很重要的工作就是为雷达目标和雷达工作环境建立
数学模型。模拟回波与实际雷达回波的相似程度主要取决于目标和环境模型的选择。由于一种模型一般只适用于某些特定情况，因此对不同体制的雷达，应具体研究目标和环境模型的设置方法。根据仿真系统功能要求和总体方案，回波信号产生模块需要具备的功能模块有回波信号发生器、杂波发生器、噪声发生器。 回波信号产生模块连接关系，如图4.2所示。 图4.2回杂波模块关系图 雷达回波模型主要包括目标模型、噪声模型、杂波模型。 雷达回波的目标模型包括信号类型，目标距离、回波幅度、幅度起伏、多普勒频率。信号类型主要包括线性调频信号和相位编码信号。目标距离的模拟要根据目标运动的速度和方向以及雷达工作时间的变化计算产生。回波幅度的模拟要根据距离方程和目标散射截面的变化计算产生。幅度起伏通常采用斯威林的4种模型，与目标RCS起伏的统计分布和相关特性紧密相关，以及雷达系统参数有关[3]。 雷达系统的噪声通常是高斯分布的白噪声，因此可以采用蒙特卡洛方法模拟产生。但为了更广泛的适用于各种场合，本文同样也建立了其他噪声模型。 雷达系统的杂波变化复杂，一般来说，描述杂波变化规律的参数是概率密度函数和功率谱。雷达系统的杂波概率密度函数还与雷达系统的体制、参数有关，因此普通分辨率雷达和高分辨率雷达的杂波模型也不相同。杂波的功率谱取决于雷达与杂波的相对运动和雷达系统的参数。 回波信号模块模型汇总，如表4.1所示。