电子科技大学
硕士学位论文
机载火控雷达系统工作模式仿真实现
姓名：葛瑜华
申请学位级别：硕士
专业：信息获取与探测技术
指导教师：皮亦鸣
20100501
多普勒雷达系统仿真
精品好文档，推荐学习交流 摘要 现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好，作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。本文以MATLAB为软件平台，充分利用其提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块，对数字调制解调系统进行Simulink设计仿真，并且进行误差分析。 数字化正交数字化正交调制与解调是通信系统中十分重要的一个环节，针对不同的信道环境选择不同的数字化正交数字化正交调制与解调方式可以有效地提高通信系统中的频带利用率，改善接收信号的误码率。本设计运用Simulink仿真软件对二进制调制解调系统进行模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示、误差分析以及综合性能分析，重点对BASK，BFSK，BPSK进行性能比较和误差分析。在实际应用中，视情况选择最佳的调制方式。 本文首先介绍了课题研究的背景，然后介绍系统设计所用的Simulink仿真软件，随后介绍了载波数字调制系统的原理，并根据原理构建仿真模型，进行数字调制系统仿真，最后对设计进行总结，并归纳了Simulink软件使用中需要注意的事项。本文的主要目的是对Simulink的学习和对数字调制解调理论的掌握和深化，为今后在通信领域继续学习和研究打下坚实的基础。 关键字：排通信系统，Simulink仿真，数字化调制解调，BASK，BFSK
精品好文档，推荐学习交流 ABSTRACT TheThe Modern communication systems require communication distance, large communication capacity, good transmission quality, as one of its key technologies modem technology has been an important direction for researchers. In this paper, MATLAB software platform, providing full use of its communications toolbox and signal processing toolbox module, digital modulation and demodulation system Simulink design simulation and error analysis. Modulation and demodulation is a very important part of the communication system, for different channel environment to select different modulation and demodulation system can effectively improve the spectrum efficiency in a communication system, improve the bit error rate of the received signal. This design using Simulink simulation software binary modulation and demodulation system modeling, system design, simulation demo showed that the error analysis and comprehensive performance analysis, focusing on the BASK, BFSK, BPSK performance comparison and error analysis. In practice, as the case may select the best modulation. This paper describes the background of the research, then describes the system design using Simulink simulation software, then introduced the carrier digital modulation system of principles, and build a simulation model based on the principle of digital modulation system simulation, and finally the design summary and induction Simulink software matters that need attention. The main purpose of this paper is to study and Simulink digital modem theory of mastery and deepening for the future to continue learning and research in the field of communication and lay a solid foundation. Key Words: queuing theory, demand management, telecom offices
% ====================================================== =====================================% % 该程序完成16个脉冲信号的【脉压、动目标显示/动目标 检测（MTI/MTD）】 % ====================================================== =====================================% % 程序中根据每个学生学号的末尾三位（依次为XYZ）来决定仿真参数，034 % 目标距离为[3000 8025 9000+(Y*10+Z)*200 8025]，4个目标 % 目标速度为[50 0 (Y*10+X+Z)*6 100] % ====================================================== =====================================% close all; %关闭所有图形 clear all; %清除所有变量 clc; % ====================================================== =============================% % 雷达参 数 % % ====================================================== =============================% C=3.0e8; %光速(m/s) RF=3.140e9/2; %雷达射频 1.57GHz Lambda=C/RF;%雷达工作波长 PulseNumber=16; %回波脉冲数 BandWidth=2.0e6; %发射信号带宽带宽B=1/τ，τ是脉冲宽度TimeWidth=42.0e-6; %发射信号时宽 PRT=240e-6; % 雷达发射脉冲重复周期(s),240us对应 1/2*240*300=36000米最大无模糊距离 PRF=1/PRT; Fs=2.0e6; %采样频率
雷达工作在哪些波段，工作在不同波段有什么优点？ 最早用于搜索雷达的电磁波波长度为23cm ，这一波段被定义为L 波段（英语Long 的字头），后来这一波段的中心波长度变为22cm 。 当波长为10cm 的电磁波被使用后，其波段被定义为S 波段(英语Short 的字头，意为比原有波长短的电磁波）。 在主要使用3cm 电磁波的火控雷达出现后，3cm 波长的电磁波被称为X 波段，因为X 代表坐标上的某点。 为了结合X 波段和S 波段的优点，逐渐出现了使用中心波长为5cm 的雷达，该波段被称为C 波段（C 即Compromise ，英语“结合”一词的字头）。 在英国人之后，德国人也开始独立开发自己的雷达，他们选择1.5cm 作为自己雷达的中心波长。这一波长的电磁波就被称为K 波段（K = Kurtz ，德语中“短”的字头）。 “不幸”的是，德国人以其日尔曼民族特有的“精确性”选择的波长可以被水蒸气强烈吸收。结果这一波段的雷达不能在雨中和有雾的天气使用。战后设计的雷达为了避免这一吸收峰，通常使用频率略高于K 波段的Ka 波段（Ka ，即英语K －above 的缩写，意为在K 波段之上）和略低（Ku ，即英语K －under 的缩写，意为在K 波段之下）的波段。 最后，由于最早的雷达使用的是米波，这一波段被称为P 波段（P 为Previous 的缩写，即英语“以往”的字头）。 该系统十分繁琐、而且使用不便。终于被一个以实际波长划分的波分波段系统取代，这两个系统的换算如下。 原 P 波段 = 现 A/B 波段 原 L 波段 = 现 C/D 波段 原 S 波段 = 现 E/F 波段 原 C 波段 = 现 G/H 波段 原 X 波段 = 现 I/J 波段 原 K 波段 = 现 K 波段 我国现用微波分波段代号 (摘自《微波技术基础》，西电，廖承恩著） 波段代号 标称波长（cm ） 频率波长（cm ） 波长范围 （cm ） L 22 1-2 30-15 S 10 2-4 15-7.5 C 5 4-8 7.5-3.75 X 3 8-12 3.75-2.5 Ku 2 12-18 2.5-1.67 K 1.25 18-27 1.67-1.11 Ka 0.8 27-40 1.11-0.75 U 0.6 40-60 0.75-0.5 V 0.4 60-80 0.5-0.375 W 0.3 80-100 0.375-0.3 我国的频率划分方法 名称 符号 频率 波段 波长 传播特 性 主要用途 甚低频 VLF 3-30KHz 超长波 1KKm-100Km 空间波 为主 海岸潜艇通信；远距 离通信；超远距离导 航
雷达信号matlab仿真
雷达系统分析大作 作 者： 陈雪娣 学号：0410420727 1. 最大不模糊距离： ,max 1252u r C R km f == 距离分辨率： 1502m c R m B ?= = 2. 天线有效面积： 22 0.07164e G A m λπ == 半功率波束宽度： 3 6.44o db G θπ == 3. 模糊函数的一般表示式为 () ()()2 2* 2 ;? ∞ ∞ -+= dt e t s t s f d f j d πττχ 对于线性调频信号 ()21 j t p p t s t ct e T T πμ??= ? ??? 则有： ()()2 21 ;Re Re p j t T j t d p p p t t f ct ct e e dt T T T πμπμτ χτ∞+-∞????+= ? ? ? ????? ? () ()()sin 1;11d p p d p d p p f T T f T f T T τπμττχττπμτ????+- ? ? ? ???????=- ? ?????+- ? ? ? ? 分别令0,0==d f τ可得()()2 2 0;,;0τχχd f ()() sin 0;d p d d p f T f f T πχπ=
()sin 1 ;01 1p p p p p T T T T T τπμττχττπμτ?? ??- ? ? ? ???????=- ? ?????- ? ?? ? 程序代码见附录1的T_3.m, 仿真结果如下:
4. 程序代码见附录1的T_4.m, 仿真结果如下:
目标识别技术 2009-11-27 20:56:41| 分类：我的学习笔记| 标签：|字号大中小订阅 摘要： 针对雷达自动目标识别技术进行了简要回顾。讨论了目前理论研究和应用比较成功的几类目标识别方法：基于目标运动的回波起伏和调制谱特性的目标识别方法、基于极点分布的目标识别方法、基于高分辨雷达成像的目标识别方法和基于极化特征的目标识别方法，同时讨论了应用于雷达目标识别中的几种模式识别技术：统计模式识别方法、模糊模式识别方法、基于模型和基于知识的模式识别方法以及神经网络 模式识别方法。最后分析了问题的可能解决思路。 引言： 雷达目标识别技术回顾及发展现状 雷达目标识别的研究始于"20世纪50年代，早期雷达目标特征信号的研究工作主要是研究达目标的有效散射截面积。但是，对形状不同、性质各异的各类目标，笼统用一个有效散射面积来描述，就显得过于粗糙，也难以实现有效识别。几十年来，随着电磁散射理论的不断发展以及雷达技术的不断提高，在先进的现代信号处理技术条件下，许多可资识别的雷达目标特征信号相继被发现，从而建立起了相应的目标 识别理论和技术。 随着科学技术的飞速发展，一场以信息技术为基础、以获取信息优势为核心、以高技术武器为先导的军事领域的变革正在世界范围内兴起，夺取信息优势已成为夺取战争主动权的关键。电子信息装备作为夺取信息优势的物质基础，是推进武器装备信息化进程的重要动力，其总体水平和规模将在很大程度上反 映一个国家的军事实力和作战能力。 雷达作为重要的电子信息装备，自诞生起就在战争中发挥了极其重要的作用。但随着进攻武器装备的发展，只具有探测和跟踪功能的雷达也已经不能满足信息化战争的需要，迫切要求雷达不仅要具有探测和跟踪功能，而且还要具有目标识别功能，雷达目标分类与识别已成为现代雷达的重要发展方向，也是未来雷达的基本功能之一。目标识别技术是指：利用雷达和计算机对遥远目标进行辨认的技术。目标识别的基本原理是利用雷达回波中的幅度、相位、频谱和极化等目标特征信息，通过数学上的各种多维空间变换来估算目标的大小、形状、重量和表面层的物理特性参数，最后根据大量训练样本所确定的鉴别函数，在分类器中进行识别判决。目标识别还可利用再入大气层后的大团过滤技术。当目标群进入大气层时，在大气阻力的作用下，目标群中的真假目标由于轻重和阻力的不同而分开，轻目标、外形不规则的目标开始减 速，落在真弹头的后面，从而可以区别目标。 所谓雷达目标识别，是指利用雷达获得的目标信息，通过综合处理，得到目标的详细信息（包括物理尺寸、散射特征等），最终进行分类和描述。随着科学技术的发展，武器性能的提高，对雷达目标识别 提出了越来越高的要求。 目前，目标识别作为雷达新的功能之一，已在诸如海情监控系统、弹道导弹防御系统、防空系统及地球物理、射电天文、气象预报、埋地物探测等技术领域发挥出很大威力。为了提高我国的军事实力，适应未来反导弹、反卫、空间攻防、国土防空与对海军事斗争的需要，急需加大雷达目标识别技术研究的力度雷达目标识别策略主要基于中段、再入段过程中弹道导弹目标群的不同特性。从结构特性看，飞行中段
设计报告一 十种随机数的产生 一 概述. 概论论是在已知随机变量的情况下，研究随机变量的统计特性及其参量，而随机变量的仿真正好与此相反，是在已知随机变量的统计特性及其参数的情况下研究如何在计算机上产生服从给定统计特性和参数随机变量。 下面对雷达中常用的模型进行建模： ● 均匀分布 ● 高斯分布 ● 指数分布 ● 广义指数分布 ● 瑞利分布 ● 广义瑞利分布 ● Swerling 分布 ● t 分布 ● 对数一正态分布 ● 韦布尔分布 二 随机分布模型的产生思想及建立. 产生随机数最常用的是在(0,1)区间内均匀分布的随机数，其他分布的随机数可利用均匀分布随机数来产生。 2.1 均匀分布 1>（0，1）区间的均匀分布： 用混合同余法产生 (0,1)之间均匀分布的随机数，伪随机数通常是利用递推公式产生的，所用的混和同余法的递推公式为: 1 n x =n x +C （Mod m ）
其中，C是非负整数。通过适当选取参数C可以改善随机数的统计性质。一般取作小于M的任意奇数正整数，最好使其与模M互素。其他参数的选择 (1) 的选取与计算机的字长有关。 (2) x(1)一般取为奇数。 用Matlab来实现，编程语言用Matlab语言，可以用 hist 函数画出产生随机数的直方图（即统计理论概率分布的一个样本的概率密度函数），直观地看出产生随机数的有效程度。其产生程序如下： c=3;lamade=4*200+1; x(1)=11; M=2^36; for i=2:1:10000; x(i)=mod(lamade*x(i-1)+c,M); end; x=x./M; hist(x,10); mean(x) var(x) 运行结果如下： 均值 = 0.4948 方差 = 0.0840 2> （a,b）区间的均匀分布： 利用已产生的（0，1）均匀分布随机数的基础上采用变换法直接产生（a,b）
雷达系统分析大作 1. 最大不模糊距离： ,max 1252u r C R km f == 距离分辨率： 1502m c R m B ?= = 2. 天线有效面积： 22 0.07164e G A m λπ == 半功率波束宽度： 3 6.4o db θ== 3. 模糊函数的一般表示式为 () ()()2 2* 2 ;? ∞ ∞ -+= dt e t s t s f d f j d πττχ 对于线性调频信号 ( )21 Re j t p t s t ct e T πμ??= ? ??? 则有： ()()2 21 ;Re Re p j t T j t d p p p t t f ct ct e e dt T T T πμπμτ χτ∞+-∞????+= ? ? ? ????? ? () ()()sin 1;11d p p d p d p p f T T f T f T T τπμττχττπμτ????+- ? ? ? ???????=- ? ?????+- ? ? ? ? 分别令0,0==d f τ可得()()2 2 0;,;0τχχd f ()() sin 0;d p d d p f T f f T πχπ=
( )sin 1;011p p p p p T T T T T τπμττχττπμτ?? ??- ? ? ? ???????=- ? ?????- ? ?? ? 程序代码见附录1的T_3.m, 仿真结果如下:
4. 程序代码见附录1的T_4.m, 仿真结果如下:
通过比较得知，加窗后的主副瓣比变大，副瓣降低到40db以下，但主瓣的宽度却增加了，约为未加窗时的1.5倍，主瓣也有一定的损失。 5.由雷达方程 22 134 (4) t PG Te SNR KT LFR λσ π = 计算可得1196.5540log SNR R =- db 作图输出结果如下，程序代码见附录1的T_5.m
雷达目标识别技术综述 1引言 目标识别是现代雷达技术发展的一个重要组成部分。对雷达目标识别的研究，在国内外已经形成热点，但由于问题本身的复杂性，以及多干扰信号，特别是多噪声干扰源存在的复杂电磁环境，雷达目标识别问题至今还没有满意的答案，尚无成熟的技术和方法。因此，对雷达目标识别技术的研究具有极其重要的军事应用价值。 本文将对雷达自动目标识别技术进行简要回顾，讨论目前理论研究和应用比较成功的几类目标识别方法，以及应用于雷达目标识别中的模式识别技术，分析和讨论问题的可能解决思路。 2雷达目标识别模型 雷达目标识别需要从目标的雷达回波中提取目标的有关信息标志和稳定特征并判明其属性。它根据目标的后向电磁散射来鉴别目标，是电磁散射的逆问题。利用目标在雷达远区所产生的散射场的特征，可以获得用于目标识别的信息，回波信号的幅值、相位、频率和极化等均可被利用。对获取的目标信息进行计算机处理，与已知目标的特性进行比较，从而达到自动识别目标的目的。识别过程分成三个步骤：目标的数据获取、特征提取和分类判决。相应模型如图"所示。 整个识别过程可以分为两个阶段：训练（或设计）阶段和识别阶段。前者用一定数量的训练样本进行分类器的设计或训练，后者用所设计或训练的分类器对待识别的样本进行分类决策。 训练数据获取是对各已知目标进行测量，取得目标的训练数据。测试数据获取是获得未知种类目标的测量数据；测量数据的获得可采用目标的靶场动态测量、外场静态测量、微波暗室缩比模型等。特征提取模块从目标回波数据中提取出对分类识别有用的目标特征信息。特征空间压缩与变换模块对特征信息进行特征空间维数压缩与变换，得到具有高同类聚合性的训练样本进行分类器的设计。类间可分离性的特征。分类器设计模块根据已知类别目标分类模块完成对未知目标的分类判决。 3雷达目标识别技术回顾 雷达目标识别的研究始于"#世纪$#年代。早期雷达目标特征信号的研究工作主要是研究雷达
2011 年春季学期研究生课程考核 考核科目：雷达系统仿真（实验一）学生所在院（系）：电子与信息工程学院 学生所在学科：信息与通信工程 学生姓名：吴上上 学号：10S005123 学生类别：强军计划 考核结果阅卷人
点迹航迹管理仿真实验 一、实验目的 1. 实践仿真实验过程； 模拟数据 MC 仿真实现 结果分析 2. 理解MC 仿真思想； 3. 掌握仿真实验分析方法。 二、仿真实验模型 1、蒙特卡洛仿真方法 Monte Carlo 仿真方法是通过大量的计算机模拟来检验系统的动态特性并归纳出统计结果的一种随机分析方法。用数学方法模拟真实物力环境，并验证系统的可靠性与可行性。 主要包括随机数的产生、Monte Carlo 仿真设计以及结果解释等。 Monte Carlo 仿真设计的基本原则是，在比较两种方法的性能时，应尽可能的保证相同的实验条件，即保证相同的仿真序列和相同的随机量测误差。 另外还应保证试验的可重复性，以使感兴趣或异常的结果能够被详细检查出来而不需要重复整个仿真试验。可通过将仿真数据及结果打印或写盘来实现。 2、运动模型 在二维平面内当目标在空中作匀速运动时，通常包括匀速直线运动和匀速转向运动或两者交替，设采样间隔为T ，目标检测概率1D P =，且无虚警存在，在直角坐标系下作匀速运动的目标离散运动模型和观测模型 (假定在采样时刻k )为： ()()()1k k GV k +=+X ΦX （1） ()()()()k H k k W k =+Z X （2） （1）匀速直线运动模型 当目标作匀速直线运动时，有： ()() () ()()()()22100/2001000,0010/200010T x y x k x k y k y k T T T G T T T u k V k u k =???? ???? ???? ????==???????? ?????? =?? ?? X Φ （3） 其中()x u k 和()y u k 分别为相互独立的零均值方差为2 x u σ和2 y u σ的高斯白噪声。 ()()()v 1000,v 0010x y k H W k k ???? ==???????? （4）
计算机与现代化 2014年第2期 JISUANJI YU XIANDAIHUA 总第222期 文章编号：1006- 2475（2014）02-0209-04收稿日期：2013-09-29作者简介：王桃桃（1989-），女，江苏沭阳人， 南京航空航天大学自动化学院硕士研究生，研究方向：雷达系统仿真；万晓冬（1960-），女，江苏南京人， 副研究员，硕士生导师，研究方向：分布式仿真技术，实时分布式数据库技术，嵌入式软件测试技术；何杰（1988- ），男，安徽铜陵人，硕士研究生，研究方向：机载红外弱小目标检测，三维视景仿真。相控阵雷达系统的仿真 王桃桃，万晓冬，何 杰 (南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016) 摘要：雷达的数字仿真及雷达仿真库的建立已经成为近年来雷达领域研究的热点。本文主要进行相控阵雷达系统的仿真研究。首先根据相控阵雷达的组成和原理，建立相控阵雷达的仿真模型与数学模型。然后选择Simulink 作为仿真平台，对相控阵雷达系统进行仿真与研究。仿真的模块主要有天线模块、信号环境模块、信号处理模块以及GUI 人机交互界面模块。最终在Simulink 库中生成自己的雷达子库，形成相控阵雷达系统，为后续相控阵雷达的研究奠定基础。关键词：雷达;相控阵;信号处理中图分类号：TP391．9 文献标识码：A doi :10．3969/j．issn．1006-2475．2014．02．047 Simulation of Phased Array Ｒadar Systems WANG Tao-tao ，WAN Xiao-dong ，HE Jie （College of Automation Engineering ，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics ，Nanjing 210016，China ）Abstract ：The digital simulation of radar and the establishment of radar simulation libraries has become research hot spot in radar field in recent years．This paper mainly focuses on phased array radar system simulation．According to the composition and prin-ciple of phased array radar ，it establishes the simulation model and mathematical model of phased array radar．Then ，the paper does simulation and research on phased array radar system by choosing Simulink as the simulation platform．The simulation mod-ule mainly includes the antenna module ，the signal environment module ，the signal processing module and GUI man-machine in-terface module．Eventually it generates radar sub-libraries and forms phased array radar system ，which lay the foundation for fol-low-up phased array radar study． Key words ：radar ；phased array ；signal processing 0引言 计算机仿真技术应用于雷达源于20世纪70年代，国内雷达仿真起步较晚，仿真主要是基于SPW 、Matlab 、Simulink 、ADS 、HLA 等平台，其中Simulink 是一种在国内外得到广泛应用的计算机仿真工具，它支持线性系统和非线性系统，连续和离散事件系统，或者是两者的混合系统以及多采样率系统。ADS （Ad-vanced Design System ）软件可以实现高频与低频、时域与频域、噪声、射频电路、数字信号处理电路的仿真等。SPW （Signal Processing Workspace ）是用于信号处理系统设计的强有力的软件包，在雷达领域有着广泛的应用。HLA （High Level Architecture ）提供了基于分布交互环境下仿真系统创建的通用技术支撑框架， 可用来快速地建造一个分布仿真系统。比较4种仿 真平台，SPW 比较昂贵，只能在Unix 操作系统下使用，HLA 通信协议复杂，不同版本的ＲTI 可能有无法通信的问题。Simulink 应用于雷达仿真比ADS 广泛并易于推广，所以本文采用Simulink 作为仿真平台。 为了进行后期雷达与红外的数据融合，首先需要建立雷达模块以产生雷达数据源，本文根据相控阵雷达的工作原理，采用数字仿真的方法，仿真雷达模块。首先提出相控阵雷达的仿真结构图以及给出各个模块的数学模型，然后根据数学模型，利用Simulink 仿真平台，仿真实现雷达的各组成模块，从而构建一个完整的雷达系统。同时，也可以通过使用S 函数将各个模块封装，然后建成自己的雷达仿真库，从而可以形成不同类型的雷达系统，便于更好地进行雷达系统
雷达系统的实时数字仿真方法 蒋德富 程 钧 (南京电子技术研究所 南京210013) 摘要 描述了雷达系统的实时数字仿真方法。通过数字仿真,可以验证雷达的信号处理、数据处理的算法和性能。实时数字仿真还可用于确认雷达系统指标和雷达工作方式。 关键词 雷达系统,数字仿真,数据处理 中图分类号:TN959.72 文献标识码:A Real Time Digital Simulation Method for Radar System Jiang De fu C HENG Jun (Nanjing Research Institute of Electronics Technology Nanjing210013) Abstract Real ti me digi tal simulation method for radar system is described in this paper.The algorithms and performances of signal processing as well as data processing can be verified by digi tal simulation.Real time digital si mulation can also be used to validate radar system specifications and operation mode. Key words radar system,digital si mulation,data processing 0 引 言 现代雷达已经不是传统意义上目标探测手段,而是集目标探测、目标打击、电子战、情报综合为一体的情报综合和指挥系统。研制这样的系统,一方面,采用了大量的新技术,设备复杂,研制周期长、研制费用高;另一方面,没有实际的电磁环境和目标用于系统指标和工作方式的验证和确认。因此,雷达研制存在费用高、风险大的问题。 雷达系统的数字仿真包括雷达电磁环境、目标特性和雷达的仿真,采用数学建模的方法,建立雷达电磁环境库、目标特性库及雷达系统的数字模型库,采用数学的方法,对电磁环境、目标及雷达之间的相互作用进行仿真研究。在项目立项之前,进行全面的数字仿真,验证雷达采用的软件算法,确认雷达的性能指标,既可以为项目立项提供决策依据,也可以降低研制风险;项目研制后,通过对试验数据的仿真分析,检验雷达体制和工作方式设置的合理性、雷达信号处理、数据处理算法的有效性,为雷达系统性能指标的确定和修正提供依据。 1 数字仿真的功能 雷达数字仿真就是利用数字化的各种目标仿真信号、环境仿真信号和数字化雷达模型,完成下述功能: a.检验雷达信号处理、数据处理的算法有效性; b.验证雷达的性能指标、工作方式的合理性; c.测试雷达功能的完备性; d.通过系统建模与仿真的交替迭代,优化雷达的 系统设计; e.作为部队平时训练的仿真平台。 2 数字仿真的组成框图 雷达系统数字仿真组成框图如图1所示,在图1的仿真模块中,雷达回波产生、数字波形产生、信号处理、数据处理、显示控制、通信这几个模块为实时处理模块,目标特征库和杂波、 干扰库是非实时处理模块。 图1 雷达数字仿真框图 雷达回波产生模块仿真雷达天线座、天线、波束控制、激励源、发射的功能及性能,数字波形产生模块接 56第26卷 第11期 2004年11月 现代雷达 Modern Radar Vol.26 No.11 November2004 收稿日期:2004 03 11 修订日期:2004 05 18
应用于雷达系统匹配滤波器的matlab 仿真 一．匹配滤波器原理 在输入为确知加白噪声的情况下，所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器，设一线性滤波器的输入信号为)(t x ： )()()(t n t s t x += （1.1） 其中：)(t s 为确知信号，)(t n 为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为 2/No 。 设线性滤波器系统的冲击响应为)(t h ，其频率响应为)(ωH ，其输出响应： )()()(t n t s t y o o += （1.2） 输入信号能量： ∞<=?∞ ∞-dt t s s E )()(2 （1.3） 输入、输出信号频谱函数： dt e t s S t j ?∞ ∞ --=ωω)()( )()()(ωωωS H S o = ωωωπ ωωd e S H t s t j o ?∞ - = )()(21 )( （1.4） 输出噪声的平均功率： ωωωπ ωωπ d P H d P t n E n n o o ? ? ∞ ∞ -∞ ∞ -= = )()(21)(21 )]([22 （1.5） ) ()()(21)()(212 2 ωωωπ ωωπ ω ωd P H d e S H SNR n t j o o ? ? ∞ ∞ -∞ ∞-= （1.6） 利用Schwarz 不等式得： ωωωπ d P S SNR n o ? ∞ ∞ -≤ ) () (21 2 （1.7） 上式取等号时，滤波器输出功率信噪比o SNR 最大取等号条件：
o t j n e P S H ωωωαω-=) ()()(* (1.8) 当滤波器输入功率谱密度是2/)(o n N P =ω的白噪声时，MF 的系统函数为： ,)()(*o t j e kS H ωωω-=o N k α 2= (1.9) k 为常数1，)(*ωS 为输入函数频谱的复共轭，)()(*ωω-=S S ，也是滤波器的传输函数)(ωH 。 o s o N E SNR 2= (1.10) Es 为输入信号)(t s 的能量，白噪声)(t n 的功率谱为2/o N o SNR 只输入信号)(t s 的能量Es 和白噪声功率谱密度有关。 白噪声条件下，匹配滤波器的脉冲响应： )()(*t t ks t h o -= (1.11) 如果输入信号为实函数，则与)(t s 匹配的匹配滤波器的脉冲响应为： )()(t t ks t h o -= (1.12) k 为滤波器的相对放大量，一般1=k 。 匹配滤波器的输出信号： )()(*)()(o o o t t kR t h t s t s -== (1.13) 匹配滤波器的输出波形是输入信号的自相关函数的k 倍，因此匹配滤波器可以看成是一个计算输入信号自相关函数的相关器，通常k =1。 二．线性调频信号（LFM ） 脉冲压缩雷达能同时提高雷达的作用距离和距离分辨率。这种体制采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率，保证足够大的作用距离；而接受时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲，以提高距离分辨率，较好的解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾。
雷达系统建模与仿真设计报告
雷达系统仿真设计报告 设计报告二 一、设计题 仿真产生两到三种相关雷达杂波，并检验其概率分布和功率谱。 二、设计过程 1．选择运用MATLAB 软件实现设计要求。2．选择以下三种相关雷达杂波。（1）相关高斯杂波； （2）非相干相关韦布尔杂波；（3）非相干相关对数正态杂波。3．仿真产生相关高斯杂波（1）实现方法 采用时域褶积法，这种方法是从给定杂波的功率谱密度着手，在时域产生相关序列的。 首先，由功率谱)(f S 求出它的采样值)(^ f S n ，可以证明，离散随机过程的频谱采样间是相互独立的，于是，便可从线性滤波理论出发，将产生相关高斯随机序列看作是一种离散滤波过程，可得到滤波器的幅频响应的离散值 ) ()(^^ f S f H n n =显然，它是个实序列。如果以)(^ f X n 表示输入高斯白噪声的频谱采样值，则滤波器的输出谱可表示为 ) ()()(^ ^ ^ f H f X f y n n ?=这样就可用傅里叶反变换表示滤波器的输出))((^ f y ifft y n k =。本设计中 给出相关高斯杂波的功率谱密度函数为2exp()(2 2f f f S σ - =，f σ 在编程中指定
第3页共26页 （2）相关高斯杂波仿真结果（1）参数f σ =100 （3）相关高斯杂波仿真结果（2）参数f σ=20
第4页共26 页 从图中可看出独立高斯杂波和相关杂波的区别。
3．仿真产生非相干相关韦布尔杂波（1）实现方法 在对非高斯杂波的模拟中，Weibull 分布模型在很宽的条件范围内良好的与实验数据相匹配。它能很好的描述多种杂波，包括地物杂波、海杂波和云雨杂波等。而且瑞利分布式Weibull 分布的一个特例。因此Weibull 分布杂波，特别是具有一定相关性的Weibull 分布杂波的模拟具有重要的意义。Weibull 分布的概率密度函数为 ] )(exp[)()(1p p q x q x q p x p -=-0 ≥x 式中，q 是尺度参数，表示分布的的中位数，p 是形状参数，表明分布的偏斜度。可以看出，p=2是的Weibull 分布就是瑞利分布。 步骤如下： ①给定韦布尔分布的分布参量p,q ；②根据公式2 p q = σ计算出所需要的相关高斯杂波随机序列的方差2σ； ③产生一对均值为零，方差为1的相关高斯杂波随机序列1x ，2x 并分别乘以 σ，得到1y ，2y ； ④按照下面的流程图产生非相干相关韦布尔分布的杂波z 。 具体设定为：p=1.5，q=2，谱型为高斯相关的Weibull 分布，其 f σ为40Hz ， 滤波器的设计采用傅里叶级数展开法，模拟的杂波的功率密度采用改进的周期图法估计得到，概率密度函数的估计采用直方图估计法。 (2)仿真结果
雷达系统建模与仿真 设计报告 一、设计题 仿真产生十种概率分布的随机序列，并进行参数检验，概率分布检验和独立性检验。 二、设计过程 1．选择运用MATLAB软件实现设计要求。 2．选择以下十种概率分布，实现其随机序列的数据仿真。
9 拉普拉斯分布 |)|exp(2 )(m x a a x f la --= 10 柯西分布 ) 1(1 )(2x x f au += π 3．具体实现方法 （1）[0,1]区间均匀分布 运用乘同余法产生[0,1]区间均匀分布随机数序列的递推公式 )(mod 1M x x n n λ≡+ 式中：λ、M 为两个参数，0x 为初始值。此处取352=M ，10=x ，155=λ，产生100000个随机数组成的序列，并设置显著水平为5%进行频率（均匀性）检验，参数（一阶矩、二阶矩、方差）检验，相关系数（独立性）检验。通过检验后，方可认为产生的[0,1]区间均匀分布随机数序列符合设计要求。 通过编写MATLAB 语言代码，产生的序列做直方图如下： 检验结果： 频率检验 统计量 自由度 一阶矩统 计量 二阶矩统 计量 方差检验 统计量 相关系数 显著性 水平 区间上限 0.5768 39.0000 -0.1203 -0.1449 -0.1136 -1.8084 0.0500 1.9600 从表中可以看出，该[0,1]区间均匀分布的随机数序列通过了各项检验。以下的十种概率分布的随机数序列均以[0,1]区间上的均匀分布随机总体为基础。根据相关理论，只要给定的均匀分布随机数序列满足均匀且独立的要求，在对其经过严格的数学变换或者严格的数学方法后，所产生的任何分布的简单子样都会满足
第一章 1、雷达的基本任务可以概括为：探测、定位、成像、识别。 2、系统仿真的定义: 系统仿真就是进行模型试验，通过系统模型的试验去研究一个已经存在的或正在设计中的系统的过程。这个模型是对系统的简化提炼，能反映问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之为仿真技术。 3、系统模型：是系统某种特定性能的一种抽象形式。 系统模型实质是一个由研究目的所确定的，关于系统某一方面本质属性的抽象和简化，并以某种形式来描述。 模型可以描述系统的本质和内在的关系，通过对模型的分析研究，达到对原型系统的了解。系统模型的建立是系统仿真的基础。 4、计算机仿真的步骤：1）模型建立阶段：系统分析与描述、建立系统的数学模型2）模型转换阶段：数据收集、建立系统的仿真模型、模型验证、模型确认3）模型试验阶段：试验设计、仿真运行研究、仿真结果分析 清楚仿真每一步步骤，知道关键步骤。 请简述系统仿真、系统模型的概念以及系统仿真的步骤。 第二章 1、蒙特卡洛方法，也叫随机抽样法或统计试验方法，又称计算机随机模拟方法，其基本原理是事件发生的“频率”来决定事件的“概率”。
2、蒙特卡洛（Monte Carlo ）方法实现步骤：构造或描述概率过程、实现从已知概率分布抽样、建立各种估计量。 3、蒙特卡洛方法的理论基础是概率论中的基本定律——大数定律。 4、重要抽样技术——小概率事件仿真。重要抽样技术的基本思想：通过尺度变换（Change of Measure ，CM ）来修改决定仿真输出结果的概率测度，使本来发生概率很小的稀有事件频繁发生，从而加快仿真速度，能够在较短的时间内得到稀有事件。 5、重要抽样技术利用修改了的概率密度函数进行抽样，得到以较高概率出现的样本，然后通过对其输出结果加权来补偿由修改密度函数带来的偏差。按以上思路，可以在较短的时间内得到稀有事件。 6、 请按照蒙特卡洛方法的步骤计算下面的积分 sinxdx π ，并用数学公式解释重要抽样技术的思想。 清楚蒙特卡洛定义。仿真是蒙特卡洛的应用，给题目，怎么用蒙特卡
雷达系统分析大作 作 者： 陈雪娣 学号：0410420727 1. 最大不模糊距离： ,max 1252u r C R km f = = 距离分辨率： 1502m c R m B ?== 2. 天线有效面积： 22 0.07164e G A m λπ == 半功率波束宽度： 3 6.4o db θ= = 3. 模糊函数的一般表示式为 () ()()2 2* 2 ;? ∞ ∞ -+= dt e t s t s f d f j d πττχ 对于线性调频信号 ( )2Re j t p t s t ct e T πμ??= ? ??? 则有： ()()2 21 ;Re Re p j t T j t d p p p t t f ct ct e e dt T T T πμπμτ χτ∞+-∞????+= ? ? ? ????? ? () ()()sin 1;11d p p d p d p p f T T f T f T T τπμττχττπμτ????+- ? ? ? ???? ???=- ? ?????+- ? ? ?? 分别令0,0==d f τ可得()()2 2 0;,;0τχχd f
()() sin 0;d p d d p f T f f T πχπ= ()sin 1;011p p p p p T T T T T τπμττχττπμτ????- ? ? ? ???????=- ? ??? ??- ? ?? ? 程序代码见附录1的T_3.m, 仿真结果如下:
4. 程序代码见附录1的T_4.m, 仿真结果如下:
通过比较得知，加窗后的主副瓣比变大，副瓣降低到40db 以下，但主瓣的宽度却增加了，约为未加窗时的1.5倍，主瓣也有一定的损失。 5.由雷达方程 22134 0(4)t PG Te SNR KT LFR λσπ= 计算可得 1196.5540log SNR R =- db 作图输出结果如下，程序代码见附录1的T_5.m