脉冲多普勒雷达测速仿真汇总(可编辑修改word版)

matlab仿真脉冲多卜勒雷达的信号处理目录目录-------------------------------------------------------- 1 第一章绪论-------------------------------------------------- 31.1 雷达起源 ---------------------------------------------- 31.2 雷达的发展历程 --------------------------------------- 4 第二章原理分析----------------------------------------------- 62.1 匹配滤波器原理 --------------------------------------- 62.2 线性调频信号（LFM） ---------------------------------- 82.3 LFM信号的脉冲压缩----------------------------------- 10 第三章多目标线性调频信号的脉冲压缩------------------------- 14 第四章仿真结果分析------------------------------------------ 164.1 时域图分析 ------------------------------------------ 164.2 回波信号频域图分析 ---------------------------------- 174.3 压缩信号图分析 -------------------------------------- 194.4 多目标压缩信号图分析 -------------------------------- 21 第五章问题回答--------------------------------------------- 23 第六章致谢与总结------------------------------------------- 24 附录（Matlab程序）------------------------------------------ 25第一章绪论1.1 雷达起源雷达的出现，是由于二战期间当时英国和德国交战时，英国急需一种能探测空中金属物体的雷达（技术）能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。

摘要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，BFSKABSTRACTABSTRACTTheThe 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目录第1章引言 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 研究目标和意义 (1)第2章研究的理论基础 (8)2.1 仿真软件matlab简介 (8)2.2 仿真软件simulink简介 (9)2.3 仿真软件matlab简介 (10)第3章数字频带传输系统 (11)3.1 数字调制系统 (11)3.2 二进制振幅键控 (11)3.3 二进制移频键控 (14)3.4 二进制移相键控 (17)3.5 二进制分相位键控 (19)3.6 二进制数字信号的功率谱密度 (22)3.6.1 ASK信号的功率谱密度 (22)3.6.2 FSK信号的功率谱密度 (23)3.6.3 2PSK与DPSK信号的功率谱密度 (24)第4章系统的设计与仿真 (25)4.1 ASK信号的数字化正交数字化正交调制与解调 (25)4.1.1 2ASK信号调制仿真 (25)4.1.2 2ASK信号解调仿真 (28)4.2 FSK信号的数字化正交数字化正交调制与解调 (30)4.2.1 2FSK信号调制仿真 (30)4.2.2 2FSK信号解调仿真 (34)4.3 2PSK信号的数字化正交数字化正交调制与解调 (36)4.3.1 2PSK信号调制仿真 (36)4.3.2 2PSK信号解调仿真 (39)第5章结论 (42)参考文献 (46)致谢 (48)第1章引言第1章引言1.1 选题背景进入20世纪以来，随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。

脉冲多普勒雷达matlab脉冲多普勒雷达是一种广泛应用于军事、天文、大气科学、气象等领域的电磁波测量技术。

它通过发送一定频率的脉冲信号，并对返回信号进行处理，可以获取目标的信息，如位置、速度、加速度等。

本文将介绍脉冲多普勒雷达的原理和在MATLAB中的实现。

一、脉冲多普勒雷达的原理脉冲多普勒雷达是一种主动雷达，它通过发送脉冲信号，利用目标回波信号的时间差和频率差来测量目标的距离、速度和加速度等信息。

其信号处理过程主要包括以下几个步骤：1. 发送脉冲信号脉冲多普勒雷达发送的脉冲信号通常是一段短时间内的高功率信号，一般情况下可以用正弦函数表示，即：s(t) = A·sin(2πfct)其中，A表示信号的幅度，fc为信号的载频，t为时间。

2. 接收回波信号经过一段时间后，脉冲信号会被目标反射，形成回波信号并被多普勒雷达接收。

多普勒雷达接收到的回波信号会包含有目标的信息，但由于信号在传输过程中会受到一些干扰和衰减，因此需要对信号进行处理，以得到目标信息。

首先，通过信号处理技术可以提取出回波信号中的目标信号，即目标的距离信息。

然后，可以利用多普勒效应来提取目标的速度信息。

多普勒效应是指当观察者和目标相对运动时，目标回波信号的频率会发生变化。

具体来说，当目标朝着多普勒雷达运动时，回波信号的频率高于原始信号的频率；而当目标远离多普勒雷达时，回波信号的频率低于原始信号的频率。

因此，在脉冲多普勒雷达中，可以通过测量回波信号的频率差来计算目标的速度。

对于进行速度测量，一般会采用FFT变换的方法进行频域处理，即把回波信号转换到频域，然后通过计算频率谱来得到目标的速度信息。

频率谱可以使用MATLAB中的fft函数快速计算得到。

4. 计算目标加速度除了可以得到目标的距离和速度信息外，通过对速度信号再次求导，可以得到目标的加速度信息。

因此，可以通过进一步处理速度信号来计算目标的加速度。

在MATLAB中，可以使用diff函数对速度信号进行差分计算，得到相邻速度值之间的差异，再次差分求得目标的加速度。

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 SimulinkHU 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。

任务书雷达进行PD测速主要是利用了目标回波中携带的多普勒信息，在频域实现目标和杂波的分离，它可以把位于特定距离上、具有特定多普勒频移的目标回波检测出来，而把其他的杂波和干扰滤除。

因此要求雷达必须具备很强的抑制杂波的能力，能在较强的杂波背景中分辨出运动目标的回波。

如今，不管是在军用还是民用上，雷达都在发挥着它很早重要的作用，与早期雷达采用距离微分方法测速相比，基于脉冲多普勒理论的雷达测速技术具有实时性好、精度高等优点。

特别是现代相控阵技术在雷达领域的应用，实现了波束的无惯性扫描和工作方式的快速切换，更便于应用脉冲多普勒技术进行雷达测速。

本篇课程设计目的在于介绍脉冲多普勒雷达测速的原理，并对这种技术进行介绍和仿真。

摘要脉冲多普勒(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。

本文介绍了脉冲多普勒雷达测速的原理，信号处理。

并用matlab简单的仿真了雷达系统对信号的处理.关键词：脉冲多普勒雷达恒虚警脉冲压缩线性调频AbstactPulse Doppler (PD) radar is famous for it`s outsdanding clutter suppression.Modern aircraft`s function and GPS has been strengthen.now.it makes the aircraft can fly lower and lower.So.nowadays,Defensing.Low altitude invasion has been an important problem.so we require airborne radar. Early warning radar and airborne fire control radar have the ability to look down.That is to say.The radar is be required the ability to find Weak target signal in the strong Groung clutter.So .The modern airborne early warning radar and airborne fire control radar use the PD system.Pulse Doppler (PD) radar concludes two adervantages of Continuous wave radar and impulse radar.It has a higher velocity resolution.thus it can effectively.soveing the problem of strong ground clutter.what`s more.Pulse Dppler (PD) radar can Sensitive text the Distance and speed on the same time.Itcan use Doppler processing technology to realise Synthetic aperture images with high resolution.This article sinply introduced principle of pulse Doppler radar and signaling matlab to simulation The signal processing of radar system.Linear frequency modulation.Keywords:Pulse Doppler (PD) radar.Constant false alarm rate .pulse compression.目录一．脉冲多普雷达简介 (1)1,多普勒效应 (1)二、多普勒测速原理 (2)三、多普勒雷达简介 (4)四、多普勒雷达工作原理 (6)五、PD雷达信号处理仿真 (8)5.1、正交双通道处理 (9)5.2、脉冲压缩 (10)5.3、线性调频信号的脉冲压缩 (12)5.4、巴克码信号的脉冲压缩 (14)5.5、恒虚警处理 (14)5.5.1、单元平均恒虚警处理(CA-CFAR) (16)5.5.2、平均选大恒虚警处理(GO-CFAR) (16)5.6、动目标检测(MTD)模型 (19)六、总结与展望 (20)参考文献 (21)二、脉冲多普雷达简介1,多普勒效应多普勒效应是指当发射源和接收者之间有相对径向运动时，接收到的信号将发生变化。

多普勒雷达之阳早格格创做多普勒雷达测速是一种曲交丈量速度战距离的要领.正在列车上拆置多普勒雷达，末究背轨里收射电磁波，由于列车战轨里之间有相对付疏通，根据多普勒频移效力本理，正在收射波战反射波之间爆收频移，通过丈量频移便不妨估计出列车的运止速度，进一步估计出列车运止的距离.克服了车轮磨益、空转大概滑止等制成的缺面，不妨连绝测速、测背战定位.多普勒效力当收射源(大概交支者)相对付介量疏通时，交支者交支到的电磁波的频次战收射源的频次分歧，那种局里被称为多普勒效力.物体辐射的波少果为光源战瞅测者的相对付疏通而爆收变更.正在疏通的波源前里，波被压缩，波少变得较短，频次变得较下(蓝移).正在疏通的波源后里，爆收好异的效力.波少变得较少，频次变得较矮(白移).波源的速度越下，所爆收的效力越大.根据光波白／蓝移的程度，不妨估计出波源循着瞅测目标疏通的速度.多普勒效力假设本有波源的波少为λ，频次为f0，介量中波速为c则(1)当波源停止不动Vs=0，瞅察者以V0相对付波源移动(背波源目标)(2)当瞅察者停止不动V0=0，波源以Vs相对付瞅察者移动(背瞅察者目标)(3)当波源移动速度为Vs，瞅察者移动速度为V0，相对付疏通，此时介量中的波少战瞅察者交支到的波的个数皆有变更多普勒雷达的测速本理多普勒雷达法利用多普勒效力丈量列车运止速度.正在车头位子拆置多普勒雷达，雷达背大天收支一定频次的旗号，并检测反射回去的旗号.由于列车的疏通会爆收多普勒效力，所以检测到的旗号其频次与收支的旗号频次是不实足相共的.如果列车正在前进状态，反射的旗号频次下于收射旗号频次；反之，则矮于收射旗号频次.而且，列车运止速度越快，二个旗号之间的频次好越大.通过丈量二个旗号之间的频次好便不妨获与列车的运止目标战坐即运止速度，对付列车的速度举止积分便可得到列车的运止距离.多普勒雷达的测速本理雷达收射电磁波的频次为F，正在介量中的传播速度为c，收射角为a1，当雷达以速度V仄止于反射里疏通(反射里停止)，则正在反射里交支到的波频次为f1而此时反射里把波反射回去，相称于波源(停止)，雷达交支反射回去的波，相称于瞅察者(仄止反射里速度为V)，由于雷达的疏通，进射角为a2，则雷达交支到的波频次为f2多普勒雷达的测速本理收射波与交支波的频移为由于雷达疏通的速度V近近小于电磁波的速度c，不妨近似认为进射角a2=a1，则频移将上式展为泰勒级数，并舍去下次项，可得也便是道，收射波与进射波之间的频移fr与雷达的速度V 沿收射波目标的分量的大小成正比.如果收射角a1牢固，则频移fr便是与雷达速度V成正比，只消丈量出频移fr 的值，便不妨估计出雷达的疏通速度V缺面根源•为了简化估计，缩小处理易度，普遍皆市与简化后的公式去估计，然而，由于简化公式是通过舍进的要领举止简化得，简化公式与本公式之间存留一定缺面，那样正在使用简化公式之前便要先思量那个缺面对付估计的效率.•列车运止的历程中，由于轨里不仄整大概其余本果，列车会爆收振荡，然而列车的振荡基础上皆是车体的下频上下小幅度疏通•多普勒雷达速度传感器的拆置缺面也会对付测速有一定的效率.理念情况下，多普勒雷达收射电磁波的目标正在列车速度目标的纵轴里上，且与火仄里成a角度.然而是由于拆置缺面，电磁波的收射目标会与预约的目标有一定的偏偏好.惯性导航系统惯性导航系统(INS)是一种典型的独力定位技能.它与电磁辐射、天球磁场等辐射能量皆无闭，是修坐正在牛顿典范力教前提上的.牛顿典范力教认为，一个物体正在不受到中力的效率时，脆持停止大概者匀速曲线疏通.而且物体的加速度是与所支到的中力成正比的.加速度的积分是速度，依着那个思路，如果咱们不妨赢得疏通物体的加速度，从而也能赢得那个物体的速度战位子疑息.INS系统的便宜是：它的定位历程不需要磁罗盘，也不需要博用天图匹配.系统的粗度险些实足由组成系统的各元件粗度决断.而且正在短时问它不妨脆持较下的粗度.然而是它的系统粗度主要与决于惯性丈量器件(陀螺仪战加速度计)，导航参数的缺面随时间而聚集，果而不符合万古间的单独导航.惯性导航系统拉拢惯性力的效率督促传感器爆收变更，那个变更量与加速度值有闭.共时变更量引导传感器将其转移为电压的变更，通过丈量电压的变更间交的得到加速度值.根据一个下速转动的物体，它的转动轴正在不受到中力的效率时是不会爆收改变的本理.模拟一个导航坐标系，获与圆背战角速度疑息.完毕导航估计战仄台追踪回路中指令角速度旗号的估计.刚刚才分解了几种多普勒测速缺面，那对付于缺面有不什么矫正步伐？乡轨定位要领钻研P30詹纳斯摆设能灵验的缩小多普勒雷达测速的振荡缺面正在列车底中线上紧挨着拆置二个多普勒雷达，拆置的目标是好异的，设列车前进目标收射电磁波的雷达为前雷达，好异目标的为后雷达，前后雷达分别背列车前进目标及反目标各收一束电磁波，并估计它们的频好。

脉冲多普勒雷达总结班级：20090812学号：2009081221姓名：刘玉敬一、PD雷达的基本概念1. 定义：PD雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。

2. 特点：①具有足够高的脉冲重复频率，没有速度模糊；②能够实现对脉冲串频谱单根谱线的频域滤波；③由于重复频率很高，通常对所观测的目标产生距离模糊。

3. 分类：高PRF、中PRF、低PRF，前两个为全相参，最后一个可全相参也可接收相参。

低PRF不模糊的距离为：。

中PRF波形是机载PD雷达的最佳波形。

二、PD雷达的杂波多普勒雷达的基本特点之一，是在频域-时域分布相当宽广且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为脉冲多普勒杂波，其杂波频谱是多普勒频率-距离的函数。

1. 机载下视雷达的杂波谱地面杂波分为主瓣杂波区、旁瓣杂波区和高度线杂波区。

孤立目标对雷达发射信号的散射作用所产生的回波信号的多普勒频移，正比于雷达与运动目标之间的径向速度v，所以当雷达平台以地速v R水平移动，地速矢量与地面一小块地杂波之间的夹角为Ψ时，其多普勒频移为(1) 主瓣杂波主波束中心Ψo处对应的多普勒频率为假设天线主波束的宽度为，则主瓣杂波的边缘位置间的最大多普勒频率差值为机载PD雷达的主瓣杂波的强度可以比雷达接收机的噪声强70~90dB，主瓣杂波的多普勒频率fMB也在不断变化，并且变化范围在±2之内。

(2) 旁瓣杂波旁瓣杂波区的多普勒频率范围为，则。

雷达天线的旁瓣波束增益通常要比它的主波束增益低得多。

当PD雷达不运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波在频域上重合；当PD雷达运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波就分布在不同的频域上。

(3) 高度线杂波通常，把机载下视PD雷达的地面杂波中f d=0位置上的杂波叫做高度线杂波。

在零多普勒频率处总有一个较强的“杂波”。

2. 脉冲重复频率的选择(1) 高脉冲重复频率时的重复频率的选择①使迎面目标谱线不落入旁瓣杂波区中最大多普勒频移为为了在无杂波区检测目标，重复频率应为：即②为了识别迎面和离去的目标的重复频率的选择A. 单边带滤波器对主瓣杂波的频率固定即B. 单边带滤波器对发射频率固定迎面目标的多普勒频移为，离去目标的最低多普勒频移为，最低脉冲重复频率为：。

脉冲多普勒雷达频谱 matlab脉冲多普勒雷达（Pulse-Doppler Radar）是一种广泛应用于空中目标探测和跟踪的传感器系统。

其基本原理是通过发射较短的脉冲电磁波，然后接收反射回来的信号，并据此探测目标的范围和速度。

在目标具有一定速度的情况下，信号频率会发生变化，即受到多普勒效应的影响。

因此，Pulse-Doppler雷达技术常常被应用于探测动态目标，如飞机、导弹等。

在雷达系统中，频谱分析是一项关键的技术，用于分析接收到的信号。

通过对接收信号进行频谱分析，我们可以得到目标的速度信息，同时可以通过在频谱中观察到的特征线路来识别多个目标。

因此，频谱分析是Pulse-Doppler雷达的重要组成部分。

在 MATLAB环境下，我们可以使用多种工具进行频谱分析。

一种常用的方法是使用MATLAB中的FFT函数进行频谱分析。

这个函数可以将时域数据转换成频域数据，并通过绘制频率和幅度的图形，展示信号的频率成分及其强度。

可以用如下MATLAB代码进行脉冲多普勒雷达频谱分析。

首先，我们需要定义要分析的数据。

```matlab Fs = 20000; % 采样率 T = 1/Fs; % 采样间隔 L = 1024; % 信号长度 t = (0:L-1)*T; % 时间矢量f = 1000; % 信号频率 S = 0.7*sin(2*pi*f*t); % 信号```在这个代码段中，我们定义了抽样率（Fs）、采样间隔（T）、信号长度（L）、时间向量（t）、信号频率（f）和信号（S）等参数。

接下来，我们可以使用MATLAB中的FFT函数对信号进行频谱分析。

```matlab Y = fft(S); P2 = abs(Y/L); P1 =P2(1:L/2+1); P1(2:end-1) = 2*P1(2:end-1); f =Fs*(0:(L/2))/L; plot(f,P1) ```在这个代码段中，我们使用FFT函数对信号进行傅里叶变换，并通过abs函数计算信号的幅度谱。

脉冲多普勒雷达的总结适用范围1、）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脉冲多普勒（PD有更强体制。

这种雷达具有脉冲雷达的距离分辨力和连续波雷达的速度分辨力，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。

PD雷达的定义及其特征2、 PD雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。

）（1 定义：，以致不论杂波或所观PRF）（2）特征：①具有足够高的脉冲重复频率（简称测到的目标都没有速度模糊。

②能实现对脉冲串频谱单根谱线的多普勒滤波，即频域滤波。

很高，通常对所观测的目标产生距离模糊。

③PRF雷达的分类3、PD1 PD 图雷达的分类图MTI雷达（低：测距清晰，测速模糊PRF）①）：测距模糊，测速模糊，是机载雷达的最佳波形选择PRF②PD雷达（中 PRF③PD雷达（高）：测距模糊，测速清晰、机载下视PD雷达的杂波谱分析4雷达的地面杂波是由主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线杂波所组成PD机载下视的。

1表多普勒中心频率变化范围特点①强度比雷达接收机的噪声强70-90dB②与天线主波束的宽度、方向角、载机速度、发射信号波长有主瓣杂波关①当PD雷达不运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波在频域上相重合;旁瓣杂波②当PD雷达运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波就分布在不同的频域上①机载下视PD雷达做平行于地面的运动高度线杂波②在零多普勒频率处总有一个较强的“杂波”①恰当选择雷达信号的PRF，使得其地面杂波既不重叠也不连接无杂波区②其频谱中不可能有地面杂波，只有接收机内部热噪声的部分5、PRF的选择（1）高、中、低脉冲重复频率的选择①机载雷达在没有地杂波背景干扰的仰视情况下，通常采用低PRF加脉冲压缩。

②迎面攻击时高PRF优于中PRF。

尾随时，在低空，中PRF优于高PRF ;在高空，高PRF优于中PRF。

③交替使用中、高PRF的方法，或者再加上在下视时采用低PRF的方法，并在低、中PRF时配合采用脉冲压缩技术，将是在所有工作条件下得到远距离探测性能的最有效的方法。

多普勒雷达测速 Revised by Petrel at 2021多普勒雷达多普勒雷达测速是一种直接测量速度和距离的方法。

在列车上安装多普勒雷达，始终向轨面发射电磁波，由于列车和轨面之间有相对运动，根据多普勒频移效应原理，在发射波和反射波之间产生频移，通过测量频移就可以计算出列车的运行速度，进一步计算出列车运行的距离。

克服了车轮磨损、空转或滑行等造成的误差，可以连续测速、测向和定位。

多普勒效应当发射源(或接收者)相对介质运动时，接收者接收到的电磁波的频率和发射源的频率不同，这种现象被称为多普勒效应。

物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。

在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高(蓝移)。

在运动的波源后面，产生相反的效应。

波长变得较长，频率变得较低(红移)。

波源的速度越高，所产生的效应越大。

根据光波红／蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。

多普勒效应假设原有波源的波长为λ，频率为f0，介质中波速为c则(1)当波源静止不动Vs=0，观察者以V0相对波源移动(向波源方向)(2)当观察者静止不动V0=0，波源以Vs相对观察者移动(向观察者方向)(3)当波源移动速度为Vs，观察者移动速度为V0，相对运动，此时介质中的波长和观察者接收到的波的个数都有变化多普勒雷达的测速原理多普勒雷达法利用多普勒效应测量列车运行速度。

在车头位置安装多普勒雷达，雷达向地面发送一定频率的信号，并检测反射回来的信号。

由于列车的运动会产生多普勒效应，所以检测到的信号其频率与发送的信号频率是不完全相同的。

如果列车在前进状态，反射的信号频率高于发射信号频率；反之，则低于发射信号频率。

而且，列车运行速度越快，两个信号之间的频率差越大。

通过测量两个信号之间的频率差就可以获取列车的运行方向和即时运行速度，对列车的速度进行积分就可得到列车的运行距离。

多普勒雷达的测速原理雷达发射电磁波的频率为F，在介质中的传播速度为c，发射角为a1，当雷达以速度V平行于反射面运动(反射面静止)，则在反射面接收到的波频率为f1 而此时反射面把波反射回去，相当于波源(静止)，雷达接收反射回来的波，相当于观察者(平行反射面速度为V)，由于雷达的运动，入射角为a2，则雷达接收到的波频率为f2多普勒雷达的测速原理发射波与接收波的频移为由于雷达运动的速度V远远小于电磁波的速度c，可以近似认为入射角a2=a1，则频移将上式展为泰勒级数，并舍去高次项，可得也就是说，发射波与入射波之间的频移fr与雷达的速度V沿发射波方向的分量的大小成正比。

连续可变PRF 测距在单目标跟踪雷达中，距离模糊问题可通过变化PRF 来解决，它使目标回波落于脉冲间周期的中心，可采用0.333～0.5的高占空比。

距离R 可用下式计算f f R R RR -= （17.10） 由于导数测量误差，这种测距方法精度低。

其的优点是目标回波永远不会被发射脉冲遮挡，因此提高了雷达的目标跟踪性能。

缺点是PRF 的谐波分量会以假信号的形式出现在多普勒频带内。

线性载波调频载波的线性频率调制可用于测距，特别是在边搜索边测距的雷达中。

这种使用调制和解调方法来获取目标距离的原理和连续波雷达测距的原理相同，但它发射的仍是脉冲信号。

假设波束扫过目标的驻留时间可分为两个阶段：第一个阶段，雷达不发射调频脉冲，测量目标的多普勒频移；第二个阶段，雷达发射信号的频率以变化率f沿一个方向线性变化。

在至目标的往返期间，本振的频率已经发生变化，因而，目标回波除了有多普勒频移外，还有与距离成正比的频移。

求出这两个阶段中目标回波的频率差∆f ，则目标距离R 可用下式计算，即f f c R2∆= （17.11） 若天线波束宽度内不止有一个目标，则在一个驻留时间内仅有两种频率调制阶段的问题会产生距离幻影。

例如，当两个目标出现在不同多普勒频率时，频率调制期间所观测到的两个频率不能不模糊地和两个无频率调制期间所观测到的两个频率配对。

因此，典型的高PRF 的边搜索边测距应采用三阶段调频方案，即无频率调制阶段、频率上升调制阶段和频率下降调制阶段。

从这3个阶段选择回波求距离，它们应满足的关系为201f f f << （17.12）0212f f f =+ （17.13）式中，f 0，f 1和f 2分别为上述3个阶段的观测频率。

然后，由式（17.11）可得到目标的距离，式中，1012022/)(f f f f f f f ---=∆或或 （17.14） 图17.17是它的一个例子。

观测频率第17章脉冲多普勒（PD）雷达·663·满足式（17.12）的可能的频率组合图17.17 3种斜率频率调制测距举例有两个目标（A和B）；频率调制斜率f ＝24.28MHz/s。