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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、民用和科学研究领域的雷达系统。
它可以通过测量目标的速度和距离来实现目标检测和跟踪。
而matlab作为一种强大的数学计算软件，可以帮助我们更加高效地进行雷达信号处理和分析。
一、脉冲多普勒雷达的原理脉冲多普勒雷达的工作原理是通过发射一系列短脉冲信号，然后接收反射回来的信号，并通过信号处理来提取目标的速度和距离信息。
其中，多普勒效应是实现速度测量的关键。
当目标相对于雷达运动时，反射回来的信号会发生多普勒频移，通过测量这个频移可以得到目标的速度信息。
二、matlab在脉冲多普勒雷达中的应用matlab作为一种强大的数学计算软件，可以帮助我们更加高效地进行雷达信号处理和分析。
在脉冲多普勒雷达中，matlab可以用于以下方面：1. 信号处理脉冲多普勒雷达接收到的信号通常包含噪声和杂波，需要进行信号处理来提取目标信息。
matlab提供了丰富的信号处理工具箱，可以帮助我们进行滤波、去噪、谱分析等操作，从而提高信号的质量和可靠性。
2. 目标检测和跟踪脉冲多普勒雷达需要对接收到的信号进行目标检测和跟踪。
matlab提供了多种目标检测和跟踪算法，如CFAR、MTI、MUSIC等，可以帮助我们实现自动化目标检测和跟踪。
3. 数据可视化matlab可以帮助我们将雷达接收到的信号进行可视化，以便更好地理解和分析数据。
通过matlab的绘图工具，我们可以绘制出目标的距离-速度图、功率谱密度图等，从而更加直观地了解目标的特征和运动状态。
三、结语脉冲多普勒雷达是一种重要的雷达系统，它在军事、民用和科学研究领域都有广泛的应用。
而matlab作为一种强大的数学计算软件，可以帮助我们更加高效地进行雷达信号处理和分析。
通过matlab的信号处理工具、目标检测和跟踪算法以及数据可视化功能，我们可以更加准确地提取目标信息，从而实现更加精确的目标检测和跟踪。
一、实验室名称： 电子信息工程专业学位研究生实践基地二、实验项目名称： LFM 脉冲压缩雷达的设计与验证三、实验学时：20四、实验原理：1、LFM 脉冲信号和脉冲压缩处理脉冲雷达是通过测量目标回波延迟时间来测量距离的，距离分辨力直接由脉冲带宽确定。
窄脉冲具有大带宽和窄时宽，可以得到高距离分辨力，但是，采用窄脉冲实现远作用距离需要有高峰值功率，在高频时，由于波导尺寸小，会对峰值功率有限制，以避免传输线被高电压击穿，该功率限制决定了窄脉冲雷达有限的作用距离。
现代雷达采用兼具大时宽和大带宽的信号来保证作用距离和距离分辨力，大时宽脉冲增加了雷达发射能量，实现远作用距离，另一方面，宽脉冲信号通过脉冲压缩滤波器后变换成窄脉冲来获得高距离分辨力。
进行脉冲压缩时的LFM 脉冲信号为基带信号，其时域形式可表示为其中的矩形包络为式中的μ为调频斜率，与调频带宽和时宽的关系如下式时带积1D BT =>>时，LFM 脉冲信号的频域形式可近似表示为脉冲压缩滤波器实质上就是匹配滤波器，匹配滤波器是以输出最大信噪比为准则设计出来的最佳线性滤波器。
假设系统输入为()()()i i x t s t n t =+，噪声()i n t 为均匀白噪声，功率谱密度为0()2n p N ω=，()i s t 是仅在[0,]T 区间取值的输入脉冲信号。
根据线性系统的特点，经过频率响应为()H ω匹配滤波器的输出信号为()()()o o y t s t n t =+，其中输入信号分量的输出为与此同时，输出的噪声平均功率为则0t 时刻输出信号信噪比可以表示为要令上式取最大值，根据Schwarz不等式，则需要匹配滤波器频响为对应的时域冲激响应函数形式为要使该匹配滤波器为因果系统，必须满足0t T≥，信噪比最大时刻的输出信噪比取值是当匹配滤波器冲激响应函数满足(5-5)式时，通过匹配滤波器的输出信号分量可以表示为下式：由上式可知，此时的输出信号分量实际上是输入信号的自相关函数，在0t时刻输出的最大值就是自相关函数的最大值。
随机信号处理实验————线性调频（LFM）信号脉冲压缩仿真姓名：***学号： **********一、实验目的：1、了解线性FM 信号的产生及其性质；2、熟悉MATLAB 的基本使用方法；3、利用MATLAB 语言编程匹配滤波器。
4、仿真实现FM 信号通过匹配滤波器实现脉压处理，观察前后带宽及增益。
5、步了解雷达中距离分辨率与带宽的对应关系。
二、实验内容：1、线性调频信号线性调频矩形脉冲信号的复数表达式为：()()2001222j f t j f t ut lfmt t u t Arect S e e ππτ⎛⎫+ ⎪⎝⎭⎛⎫== ⎪⎝⎭ ()211,210,2j ut t t t u t Arect rect t e πττττ⎧≤⎪⎪⎛⎫⎛⎫==⎨ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎪>⎪⎩为信号的复包络，其中为矩形函数。
0u f τ式中为脉冲宽度,为信号瞬时频率的变化斜率，为发射频率。
当1B τ≥（即大时宽带宽乘积）时，线性调频信号特性表达式如下：0()LFM f f f B S -⎛⎫=⎪⎝⎭幅频特性： 20()()4LFM f f f u ππφ-=+相频特性：20011222i d f f t ut f ut dt ππ⎡⎤⎛⎫=+=+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦信号瞬时频率：程序如下：%%产生线性调频信号T=10e-6; %脉冲宽度B=400e6; %chirp signal 频带宽度400MHz K=B/T; %斜率Fs=2*B;Ts=1/Fs; %采样频率与采样周期N=T/Ts %N=8000t=linspace(-T/2,T/2,N); %对时间进行设定St=exp(j*pi*K*t.^2) %产生chirp signalfigure;subplot(2,1,1);plot(t*1e6,real(St));xlabel('Time in u sec');title('线性调频信号');grid on;axis tight;subplot(2,1,2)freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N); %对采样频率进行设定plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St))));xlabel('Frequency in MHz');title('线性调频信号的幅频特性');grid on;axis tight;Matlab 程序产生chirp 信号，并作出其时域波形和幅频特性，如图：2、匹配滤波器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 +=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 。
11目录1. 设计的基本骤 (1)1.1 雷达信号的产生 (1)1.2 噪声和杂波的产生 (1)2. 信号处理系统的仿真 (1)2.1 正交解调模块 (2)2.2 脉冲压缩模块 ...............................................2.3 回波积累模块 ...............................................2.4 恒虚警处理（CFAR）模块 (4)结论 (11)1 设计的基本骤雷达是通过发射电磁信号，再从接收信号中检测目标回波来探测目标的。
再接收信号中，不但有目标回波，也会有噪声（天地噪声，接收机噪声）；地面、海面和气象环境(如云雨)等散射产生的杂波信号；以及各种干扰信号（如工业干扰，广播电磁干扰和人为干扰）等。
所以，雷达探测目标是在十分复杂的信号背景下进行的，雷达需要通过信号处理来检测目标，并提取目标的各种信息，如距离、角度、运动速度、目标形状和性质等。
图3-6 设计原理图2 信号处理系统的仿真雷达信号处理的目的是消除不需要的信号（如杂波）及干扰，提取或加强由目标所产生的回波信号。
雷达信号处理的功能有很多，不同的雷达采用的功能也有所不同，本文是对某脉冲压缩雷达的信号处理部分进行仿真。
一个典型的脉冲压缩雷达的信号处理部分主要由A/D 采样、正交解调、脉冲压缩、视频积累、恒虚警处理等功能组成。
因此，脉冲压缩雷达信号处理的仿真模型.2.1 正交解调模块雷达中频信号在进行脉冲压缩之前，需要先转换成零中频的I 、Q 两路正交信号。
中频信号可表示为:0()()cos(2())IF f t A t f t t πϕ=+ (3.2)式(3.2)中， f 0 为载波频率。
令:00()()cos 2()sin 2IF f t I t f t Q t f t ππ=- (3.3)则00()()cos 2()sin 2IF f t I t f t Q t f t ππ=- (3.4)在仿真中，所有信号都是用离散时间序列表示的，设采样周期为T ,则中频信号为 f IF (rT ) ，同样，复本振信号采样后的信号为f local =exp(?j ω 0rT ) (3.5)则数字化后的中频信号和复本振信号相乘解调后，通过低通滤波器后得到的基带信号f BB (r ) 为:11000{()cos()}(){()sin()}()N N BB IF IF n n f f r n r n T h n j f r n r n T h n ωω--==-----∑∑ (3.6)式(3.6)中， h (n ) 是积累长度为N 的低通滤波器的脉冲响应。
线性调频（LFM ）脉冲压缩雷达仿真一． 雷达工作原理雷达是Radar （RAdio Detection And Ranging ）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。
典型的雷达系统如图1.1，它主要由发射机，天线，接收机，数据处理，定时控制，显示等设备组成。
利用雷达可以获知目标的有无，目标斜距，目标角位置，目标相对速度等。
现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念，使它具有对运动目标(飞机，导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。
雷达的应用越来越广泛。
图1.1：简单脉冲雷达系统框图雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形（Radar Waveform ），然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由接收机接收，对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。
假设理想点目标与雷达的相对距离为R ，为了探测这个目标，雷达发射信号()s t ,电磁波以光速C 向四周传播，经过时间R C 后电磁波到达目标，照射到目标上的电磁波可写成：()Rs t C -。
电磁波与目标相互作用，一部分电磁波被目标散射，被反射的电磁波为()Rs t Cσ⋅-，其中σ为目标的雷达散射截面（Radar Cross Section ,简称RCS ），反映目标对电磁波的散射能力。
再经过时间R C 后，被雷达接收天线接收的信号为(2)Rs t C σ⋅-。
如果将雷达天线和目标看作一个系统，便得到如图1.2的等效，而且这是一个LTI （线性时不变）系统。
图1.2：雷达等效于LTI 系统等效LTI 系统的冲击响应可写成: 1()()Miii h t t σδτ==-∑ (1.1)M 表示目标的个数，i σ是目标散射特性，i τ是光速在雷达与目标之间往返一次的时间，2ii R cτ=(1.2) 式中，i R 为第i 个目标与雷达的相对距离。
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。
lfm信号测距原理LFM（Linear Frequency Modulation）信号测距原理是一种用于测量目标物体与雷达之间距离的技术。
LFM信号是一种具有线性变化频率特征的信号，通过测量信号的往返时间来确定距离。
LFM信号测距的原理基于雷达的回波信号特性。
当雷达向目标物体发射信号时，这个信号经过目标物体的散射与反射，部分信号将返回雷达。
雷达接收到返回的信号后，可以通过信号的时延来计算目标物体与雷达之间的距离。
LFM信号的特点是频率在一段时间内连续线性变化。
这种频率变化的方式可以通过调制器实现，调制器将基础信号频率按照一定的线性规律进行变化。
当LFM信号被发射出去时，它的频率会随着时间的推移从起始频率逐渐增加到终止频率。
当LFM信号被目标物体散射后返回雷达时，接收到的信号会与发射时的LFM 信号相乘并进行积分。
由于目标物体与雷达之间存在距离，返回的信号在传播过程中会发生时间延迟。
这种时间延迟导致接收到的信号在频率上产生了变化。
根据多普勒效应的原理，当信号源与接收者之间存在相对运动时，接收到的信号的频率会发生变化。
LFM信号测距原理利用了这一原理。
当目标物体与雷达之间存在相对运动时，接收到的返回信号的频率会与发射的LFM信号的频率有所不同。
接收到的返回信号与发射的LFM信号相乘并进行积分后，可以使用相关函数来提取目标物体与雷达之间的距离信息。
相关函数的峰值对应着距离，通过测量峰值的位置可以确定目标物体与雷达之间的距离。
LFM信号测距原理不仅可以测量静止目标物体的距离，也可以测量移动目标物体的速度。
由于多普勒效应的存在，当目标物体与雷达之间存在相对运动时，返回信号的频率会随着速度的变化而发生变化。
通过测量频率的变化，可以确定目标物体的速度。
LFM信号测距原理由于其简单有效的特点，被广泛应用于雷达测距系统中。
它可以适用于不同的环境和目标物体，具有较高的测量精度和距离分辨率。
总之，LFM信号测距原理是一种基于LFM信号频率变化和多普勒效应的测距技术。
雷达原理--匹配滤波器原理及matlab仿真雷达原理匹配滤波器是一种常用的信号处理技术，广泛应用于雷达系统中。
它的原理基于信号与滤波器的互相关运算，可以用于雷达目标检测、测距和速度估计等。
首先，我们来了解一下雷达原理。
雷达系统是一种利用电磁波进行目标探测的技术，通过发射射频电磁波并接收被目标反射回来的电磁波来实现目标探测。
雷达发射出的电磁波经过空气传播到达目标，一部分电磁波会被目标反射回来，称为回波信号。
回波信号经过接收天线接收并传输到雷达系统中进行信号处理。
信号处理是雷达系统中非常重要的环节，对于目标的检测和信息提取起着至关重要的作用。
而匹配滤波器作为一种高效的信号处理方式，可以提高雷达系统的目标检测性能。
匹配滤波器的原理是通过与目标信号进行互相关运算来实现目标检测。
互相关运算是一种计算两个信号相似度的方法，它通过对两个信号进行卷积运算，得到一个新的信号作为输出。
匹配滤波器的输入信号是雷达系统接收到的回波信号，而目标信号是事先已知的模板信号。
为了更好地理解匹配滤波器的原理，我们可以考虑一个简化的问题，即单目标检测。
假设我们已经知道了目标信号的波形形状，并将其作为匹配滤波器的模板信号。
在雷达系统中接收到的回波信号经过与模板信号的互相关运算后，输出的信号中会包含目标信号的相关成分。
为了实现匹配滤波器的原理，我们可以使用MATLAB进行仿真。
首先，需要生成一个目标信号的模板。
我们可以通过设定目标信号的波形和参数来生成这个模板，例如使用正弦函数生成一个具有特定频率和振幅的信号。
f = 1000; % 目标信号的频率T = 1/f; % 目标信号的周期t = 0:T/1000:T; % 目标信号的时间序列A = 1; % 目标信号的振幅target_signal = A*sin(2*pi*f*t); % 生成目标信号的模板接下来，我们需要生成接收到的回波信号。
假设我们知道回波信号的波形和参数，我们可以使用类似的方法生成它。
适合雷达初学者：线性调频脉冲雷达仿真实验教程（含MATLAB代码和教程）今天给大家分享的是一个脉冲雷达MATLAB仿真小实验，这个实验是调皮哥刚进研究生时学习的入门教程，比较简单，特别适合于初学者。
同时这个也是研究生一年级里面的实验课程，不过现在这个课程已经更新了，更新之后的内容就是调皮哥之前说的采用TI毫米波雷达那个，是由调皮哥亲自帮助导师设计的，现在那个课程已经上了两年多了，今年又更新了一些内容。
虽然这个脉冲雷达MATLAB仿真小实验经过了十多年的时间现在已经退出了历史的舞台，但是其内容依旧适合大家学习。
就在之前，有读者向我咨询有没有相关的内容，于是我就准备今天给大家分享，，希望早一些帮助到大家，文末提供了下载方式。
这个小实验内容不多，两个程序，一份报告，报告是调皮哥自己的课程作业。
MATLAB程序主要完成16个调频脉冲信号的产生、脉冲压缩、MTI、MTD、CFAR等信号处理算法，共计200多行。
报告的内容就是对实验内容的解析和分析，大家可以参照理解和学习，因此我就不再对代码进行一一解释了，代码中也有一些注释，相信大家花点功夫应该能够看得懂的。
具体内容大家可以详细见教程，这里就不再进行过多的论述。
后续还有几个小问题，可以分享给大家：（1）线性调频信号的特点。
为什么选用线性调频信号？答：线性调频信号的频率随时间呈线性变化，选用线性调频信号可以增大发射信号的带宽，提高平均发射功率，同时又有较高的距离分辨率。
（2）为什么要做脉冲压缩答：为了获得大的作用距离和具有很高的距离分辨率。
（3）时域脉压和频域脉压分别怎么做？答：通过对发射信号进行序列反转、取共轭操作即可得到脉冲压缩系数。
时域脉冲压缩处理是对回波信号与脉冲压缩系数进行卷积。
频域是先对回波信号和脉压系数做FFT，点乘之后在做IFFT（逆快速傅里叶变换）。
（4）PC（脉冲压缩）结束后三个目标高度为什么不一样，呈什么变化，为什么？答：第一个脉冲有部分处于闭锁期，因此幅度较小。
雷达作用距离方程公式 matlab雷达作用距离方程是用来计算雷达在不同条件下的探测距离的数学表达式。
雷达作用距离方程可以根据雷达的性能参数和环境条件来推导，一般包含雷达的发射功率、接收灵敏度、天线增益、工作频率、目标散射截面积等因素。
雷达作用距离方程一般采用雷达方程和雷达探测方程相结合得到。
雷达方程描述了雷达接收到的回波功率与雷达参数之间的关系，而雷达探测方程则描述了雷达探测到目标的最大距离。
雷达方程可以表示为：Pr = Pt * Gt * Gr * (λ^2 * σ * N) / [(4 * π)^3 * R^4 * L]其中，Pr是接收功率，Pt是发射功率，Gt是发射天线增益，Gr是接收天线增益，λ是雷达工作波长，σ是目标散射截面积，N是目标散射体的数量，R是目标与雷达之间的距离，L是信号的损耗因子。
雷达探测方程可以表示为：Rmax = [(Pt * Gt * Gr * (λ^2 * σ * N) / (4 * π * Pr_min * L))^0.25]其中，Rmax是雷达的最大探测距离，Pr_min是最小可接收功率，L是信号的损耗因子。
根据雷达作用距离方程，我们可以计算雷达在不同条件下的探测距离。
通过调整雷达参数和环境条件，我们可以优化雷达的性能，提高雷达的探测距离。
在Matlab中，我们可以利用雷达作用距离方程进行雷达性能分析和仿真。
通过编写相应的程序，我们可以输入雷达参数和环境条件，计算得到雷达的探测距离，并进行可视化展示和结果分析。
总之，雷达作用距离方程是计算雷达探测距离的数学表达式，可以帮助我们优化雷达性能，提高雷达的探测能力。
在Matlab中，我们可以利用雷达作用距离方程进行雷达性能分析和仿真，进一步研究和改进雷达系统。
脉冲压缩matlab仿真与实际情况差异
1.脉冲压缩时，模拟信号脉冲压缩会将原信号幅度提升根号D倍，但数字信号处理时，幅度提升倍数为:原信号幅度^2*发射信号时长对应的采样点数。
所以在数字信号处理时，我们一般只讨论信噪比得益为根号D。
2.在matlab仿真时，如果采用2倍信号频率进行采样，我们会发现脉冲压缩后，信噪比提升2*D倍，4倍信号频率进行采样，脉冲压缩后，信噪比提升4*D倍。
这是由于信号频率和噪声频率导致的。
假设信号频率为0-f，采样频率2*f，则信号上加的白噪声频率为0-2f，做脉压时，噪声只在0-f部分累加，所以，有一半的噪声没有用到，所以，信噪比会比理论值大2倍。
而在实际工程中，噪声频率和信号频率一样，都是0-f，每个点的噪声之间并不是绝对的白噪声，所以在做脉压累加时，会全部用到，所以信噪比提升与理论值相符。
所以我们用matlab仿真时，在2倍采样频率时，应该直接将脉压后的信噪比减去3dB。
远距离支援/自卫干扰下雷达探测距离仿真一、实验目的1.定量分析干扰机掩护突防目标或自卫干扰的有效距离。
2.根据抗干扰措施，了解不同抗干扰策略条件下雷达探测探测目标的能力。
3.利用MATLAB可视化雷达的探测能力，更好地理解雷达威力图。
二、实验原理雷达能在多远的距离检测到目标，即雷达的探测能力，由雷达方程确定。
雷达方程将雷达的作用距离和雷达发射、接收、天线和环境等因素联系在一起，决定了雷达检测某类目标的最大作用距离。
2.1无干扰条件下的雷达方程雷达检测能力实质上取决于信号噪声比，设检测信号所需的最小输出信噪比为(SN)omin，并考虑系统总损耗L，则可得无干扰条件下的雷达最大作用距离方程为：R max=[P tσG t G rλ2(4π)3kT0B n FL(S N)omin]14上式中，P t为雷达发射机功率，G t为雷达天线的发射增益，G r为雷达天线的接收增益，λ为波长，σ为目标雷达截面积，B n为雷达接收机带宽，F为雷达接收机噪声系数，T0为噪声温度，k为玻尔兹曼常数。
2.2支援干扰条件下的雷达方程支援干扰条件下，干扰机以其主瓣指向雷达，而雷达则以主瓣指向目标。
只考虑单部干扰机时，雷达作用距离方程为：R max_SJ=[P t G t G rσR j2B j4πP j G j G r′(θ)B n Lγj (SJ)min]14上式中，P j为干扰机发射功率，G j为雷达天线的发射增益，B j为干扰机噪声带宽，G r′(θ)为雷达天线对干扰机干扰信号的接收增益。
γj为干扰信号对雷达天线的极化损失，R j为干扰机到雷达之间的距离。
(SJ)min为最小可检测信干比。
考虑多部干扰机支援干扰时，设干扰机到雷达之间的距离和方位角不同，而其他性能一致，则雷达作用距离方程为：R max_SJ=[P t G t G rσB j4πP j G j B n Lγj(SJ)min∑G r′(θi)R j,i2ni=1]14本实验中，计算干扰下的雷达作用距离时，除干扰机的干扰信号外，考虑其他噪声杂波的影响，则信干比的计算为：(SJ all )=SP N∙P NJ all=SP N∙P NP N+P0j上式中，P N=FkT0B为噪声杂波功率，P0j为雷达接收到的干扰信号功率。
MATLAB方法在雷达原理教学中的应用摘要:matlab软件是一种集数值计算、图像处理及系统仿真等强大功能于一体的编程环境。
将matlab的图形绘制、信号处理和系统仿真等功能应用于雷达原理教学中,能使教学直观、生动、形象,加深学生对理论的理解。
关键词:雷达原理 matlab 教学应用雷达原理是高校雷达工程专业的专业基础课,它主要介绍雷达工作的基本原理,在雷达专业的课程体系中起着非常重要的作用,是学习许多后续课程的基础。
然而雷达原理这门课程理论复杂,非常抽象,许多问题不仅要在时域内进行分析,还要在学生们并不熟悉的频域内进行分析,推理、算式较多,从而使许多学生望而却步,失去学好这门课的信心。
在雷达原理教学中若运用matlab,充分发挥该软件的计算和图形显示优势,可简化计算过程,把分析运算结果以图形、曲线的形式形象地显示出来,同时matlab可以仿真雷达工作过程中的各种算法,通过改变某些参数来观察雷达系统的性能变化,加深学生对知识的理解,从而可以获得比较好的教学效果。
另一方面,高校多媒体教学环境非常普遍,学生的计算机应用能力增强,也为matlab应用于雷达原理教学提供了条件。
一、matlab软件的功能和特点matlab(matrix labortory)又称矩阵实验室,其基本的数据单元是一个维数不加限制的矩阵,在matlab下,矩阵的运算变得异常容易。
在matlab软件中有自动控制、系统辨识、模糊算法、神经网络、信号处理及通信等十个工具箱,使matlab广泛应用于自动控制、图像信号处理、生物医学工程、语音处理、雷达信号处理与分析、信号分析、优化设计等领域。
它具有以下的功能和特点:高效的数值计算及符号计算功能,能使我们从烦杂的数学运算分析中解脱出来;完备的界面及接近数学表达式的自然化语言,便于学习和掌握。
实践证明:学生可以在几十分钟时间内学会matlab的基本知识,经过几个小时的使用就能初步掌握它。
二、matlab在雷达原理教学中的应用举例下面以脉冲压缩匹配滤波器为例来说明matlab方法的运用。
lfmcw雷达信号处理算法研究及实现LFMCW雷达信号处理算法研究及实现随着科技的不断发展，雷达技术在军事、民用等领域中得到了广泛的应用。
其中，LFMCW雷达是一种常见的雷达系统，其信号处理算法对于雷达的性能和精度有着至关重要的影响。
本文将对LFMCW雷达信号处理算法进行研究，并实现相应的算法。
一、LFMCW雷达信号处理算法LFMCW雷达信号处理算法主要包括以下几个方面：1. 频率调制LFMCW雷达信号采用线性调频（LFM）信号进行频率调制，即信号的频率随时间线性变化。
这种调制方式可以使得雷达系统具有较高的距离分辨率和速度分辨率。
2. 信号解调LFMCW雷达接收到的信号需要进行解调，以得到目标的距离和速度信息。
解调过程中，需要对接收到的信号进行FFT变换，以得到信号的频谱信息。
然后，通过对频谱信息进行处理，可以得到目标的距离和速度信息。
3. 目标检测在得到目标的距离和速度信息之后，需要对目标进行检测。
目标检测算法主要包括CFAR（Constant False Alarm Rate）算法和MUSIC （Multiple Signal Classification）算法。
CFAR算法通过对雷达回波信号进行统计分析，判断是否存在目标。
MUSIC算法则通过对雷达回波信号进行空间谱分析，得到目标的方向信息。
二、LFMCW雷达信号处理算法实现为了实现LFMCW雷达信号处理算法，需要使用MATLAB等工具进行仿真和实验。
具体实现步骤如下：1. 生成LFMCW信号首先，需要生成LFMCW信号。
可以使用MATLAB中的chirp函数生成LFMCW信号，设置好信号的起始频率、终止频率、带宽和信号持续时间等参数。
2. 模拟目标回波信号接下来，需要模拟目标回波信号。
可以使用MATLAB中的radar模块生成目标回波信号，设置好目标的距离、速度和信号强度等参数。
3. 信号解调接收到目标回波信号后，需要进行信号解调。
可以使用MATLAB中的FFT函数对接收到的信号进行FFT变换，得到信号的频谱信息。
脉冲压缩公式推导
脉冲压缩是一种信号处理技术，常用于雷达和声纳系统中。
其基本原理是将一个宽脉冲信号与一个压缩滤波器相乘，以获得一个窄脉冲信号。
以下是脉冲压缩公式的推导过程：
假设原始的宽脉冲信号为 s(t)，其频谱为 S(f)。
压缩滤波器的频谱为 H(f)。
那么，经过脉冲压缩后的窄脉冲信号为 c(t)，其频谱为 C(f)。
根据线性时不变系统的性质，我们有：
c(t) = s(t) h(t)
C(f) = S(f) H(f)
其中，“”表示卷积运算。
由于脉冲压缩是在时域进行的，因此需要将频谱乘法转换为时域卷积。
根据傅里叶变换的性质，时域卷积变为频域乘法。
因此，我们有：
C(f) = S(f) H(f)
其中，“”表示卷积运算。
由于 c(t) = 逆傅里叶变换[C(f)]，我们可以得到：
c(t) = 逆傅里叶变换[S(f) H(f)]
c(t) = s(t) h(t)
其中，“”表示卷积运算。
这就是脉冲压缩公式的推导过程。
可以看出，脉冲压缩的核心是使用一个与原始信号频谱相关的压缩滤波器，通过时域卷积来实现信号的压缩。
基于Matlab的LFM信号的正交变换和脉冲压缩付银娟【摘要】正交变换和脉冲压缩是雷达信号处理中常用的两个基本技术.介绍了正交变换和脉冲压缩的基本原理,并基于Matlab对线性调频信号先后做了这两种处理.其中涉及到采样率和匹配滤波器的选取及脉冲压缩处理中的旁瓣抑制问题,给出了计算机仿真结果.结果证明,脉冲压缩技术可以提高雷达的距离分辨力.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2007(030)015【总页数】3页(P61-63)【关键词】线性调频;正交变换;脉冲压缩;匹配滤波【作者】付银娟【作者单位】西安邮电学院,陕西,西安,710121【正文语种】中文【中图分类】TN911.71 引言近年来，随着软件无线电的不断发展，正交变换技术得到了广泛应用。
通过正交变换，各种不同标准的射频接收机可以利用相同的硬件设备对信号进行后续处理。
这种方法使数字信号处理系统更加灵活，同时也大大提高了系统的信噪比、抗干扰等特性。
现代雷达为了提高雷达发射机的平均功率，往往采取了时宽很宽的发射脉冲，脉宽甚至达到了若干毫秒。
由雷达的模糊函数的概念可知，雷达的距离分辨力和发射信号的有效带宽成反比。
为了能达到要求的距离分辨力，必须提高发射信号的有效带宽，常用的方法是采用脉冲压缩处理方式。
作为现代雷达的重要技术，脉冲压缩技术有效地解决了距离分辨力与平均功率之间的矛盾，并在现代雷达中广泛应用。
2 LFM信号的正交变换雷达系统接收的LFM信号是一个窄带过程，该中频信号可表示为：=A(t)cos(πμt2)cos 2πf0t-A(t)sin(πμt2)sin 2πf0t=I(t)cos 2πf0t-Q(t)sin 2πf0t其中：I(t)=A(t)cos(πμt2)；Q(t)=A(t)sin(πμt2)。
式中A(t),πμt2,I(t),Q(t)各代表振幅、相位、同相分量和正交分量，f0为中频载频，μ为线性调频信号的步进系数。
LFM信号可表示为:式中称为信号的复包络,f0为中频载频。
雷达原理用MATLAB信号处理是如何解算目标的距离和速度信息的？大家好！我是喜欢把问题研究明白的调皮哥。
欢迎前来学习毫米波雷达基本原理。
本节课将讲的是毫米波雷达利用MATLAB进行信号处理如何解算目标的距离和速度信息。
一、很多同学在看完雷达原理的基本公式之后，大致上能够明白雷达测距和测速的基本原理，但是到了真正利用MATLAB做信号处理的时候，可能不是很清楚，为什么经过两次FFT（距离维、速度维）这么做就能够得到目标的距离和速度，其背后的实质物理含义是什么？今天带着这个疑问，我把这个问题研究一下，希望能够从最底层的原理给大家解释清楚，并让大家明白到底MATLAB是如何计算出目标得到距离和速度的。
1. 发射信号的模型可以假设，线性调频连续波（LFMCW）雷达发射波形的信号形式为调频连续锯齿波，线性调频的含义即调制信号频率随时间线性变化。
从时域上看，是一个频率随时间线性变化的波形；从频域上看，发射信号的频率与时间成正比，如图1-1所示。
图1-1 LFMCW锯齿波模型由此，可以将LFMCW的发射信号模型用下面公式表示：其中，发射信号扫频带宽为 B，发射时宽为T，即调频斜率为 B/T，记为u 。
所以，单周期 LFMCW 雷达发射信号模型的相位可以写成如下形式：2. 静止情况下测距假设静止的目标距离雷达的距离为R，电磁波在空气中传输速度为c，则接受天线接受到的信号比发射的信号延迟τ=2R/c，所以理想情况下接受天线接收到的目标回波信号模型如下所示：由上述公式可知，回波信号具有和发射信号同样的信号形式，相对于发射信号在时间上有固定延时τ，故而回波信号的相位可以表式为：将接收到回波信号Sr(t)和发射信号St(t)进行混频，并经过低通滤波器后就可以得到一个单一频率的正弦波信号，如图中黑色的“IF signal”便是中频信号的频率，如图1-2所示。
图1-2 混频根据公式推导，可以得到差频信号的相位表达式为：此时可以很明显地看出，发射信号和单目标的回波信号的频率差为一个单频信号。
雷达发射LFM 信号时，脉冲压缩公式的推导与Matlab 仿真实现雷达测距。
摘要：基于MATLAB平台以线性调频信号为例通过仿真研究了雷达信号处理中的脉冲压缩技术。
在对线性调频信号时域波形进行仿真的基础上介绍了数字正交相干检波技术。
最后基于匹配滤波算法对雷达回波信号进行了脉冲压缩仿真，仿真结果表明采用线性调频信号可以有效地实现雷达回波信号脉冲压缩、实现雷达测距并且提高雷达的距离分辨力。
关键词：线性调频，脉冲压缩，数字正交相干，匹配滤波。
When radar transmits LFM signal, the pulsecompression formula is deduced and Matlabsimulation is used to realize radar ranging Abstract: Based on the MATLAB platform as example for LFM signal is studied by simulation of pulse compression technology in radar signal processing. Based on the simulation of time domain linear FM signal waveform is introduced on the digital quadrature coherent detection technology. Finally, based on the matched filter algorithm of radar echo signal of pulse compression simulation, the simulation results show that the linear FM signal can effectively realize the radar echo signal of pulse compression radar, improve the range resolution.Key word: Linear frequency modulation,pulse compressiondigital,quadrature coherence,matched filtering.1、引言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。
二战期间，雷达就已经出现了地对空、空对地（搜索）轰炸、空对空（截击）火控、敌我识别功能的雷达技术。
二战以后，雷达发展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。
后来随着微电子等各个领域科学进步，雷达技术的不断发展，其内涵和研究内容都在不断地拓展。
目前，雷达的探测手段已经由从前的只有雷达一种探测器发展到了雷达、红外光、紫外光、激光以及其他光学探测手段融合协作。
当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对目标进行扫描，并对干扰误差进行自动修正，而且大多数的控制功能是在系统内部完成的。
自动目标识别则可使武器系统最大限度地发挥作用，空中预警机和JSTARS这样的具有战场敌我识别能力的综合雷达系统实际上已经成为了未来战场上的信息指挥中心。
雷达(Radar)是英文“Radio Detection and Ranging”缩写的译音,意思是无线电检测和定位。
近年来更广义的Radar的定义为:利用电磁波对目标检测/定位/跟踪/成像/识别。
雷达是战争中关键的侦察系统之一,它提供的信息是决策的主要基础。
雷达可用于战区侦察,也可用于战场侦察[1]。
装有雷达导引头的导弹、灵巧炸弹能精确地、有效地杀伤目标。
在反洲际弹道导弹系统，反战术弹道导弹系统中，雷达是主要的探测器。
雷达技术在导航、海洋、气象、环境、农业、森林、资源勘测、走私检查等方面都起到了重要作用。
1.2 雷达的发展历程雷达技术首先在美国应用成功。
美国在1922年利用连续波干涉雷达检测到木船，1933年6月利用连续波干涉雷达首次检测到飞机。
该种雷达不能测距。
1934年美国海军开始发展脉冲雷达。
英国于1935年开始研究脉冲雷达，1937年4月成功验证了CH（Chain Home）雷达站，1938年大量的CH雷达站投入运行。
英国于1939年发展飞机截击雷达。
1940年由英国设计的10cm波长的磁控管由美国生产。
磁控管的发展是实现微波雷达的最重要的贡献[2]。
1940年11月，美国开发微波雷达，在二次世界大战末期生产出了10cm的SCR-584炮瞄雷达，使高射炮命中率提高了十倍。
二战中，俄、法、德、意、日等国都独立发展了雷达技术。
但除美国、英国外，雷达频率都不超过600MHz。
二战中，由于雷达的很大作用，产生了对雷达的电子对抗。
研制了大量的对雷达的电子侦察与干扰设备，并成立了反雷达特种部队。
二战后，特别是五、六十年代，由于航空航天技术的飞速发展，用雷达探测飞机、导弹、卫星、以及反洲际弹道导弹的需要，对雷达提出了远距离、高精度、高分辨率及多目标测量的要求，雷达进入蓬勃发展阶段，解决了一系列关键性问题：脉冲压缩技术、单脉冲雷达技术、微波高功率管、脉冲多卜勒雷达、微波接收机低噪声放大器（低噪声行波管、量子、参量、隧首二极管放大器等）、相控阵雷达。
七十至九十年代，由于发展反弹道导弹、空间卫星探测与监视、军用对地侦察、民用环境和资源勘测等的需要，推动了雷达的发展。
出现了合成孔径雷达（SAR），高频超视距雷达（OTHR），双/多基地雷达，超宽带（UWB）雷达，逆合成孔径雷达（ISAR），干涉仪合成孔径雷达（InSAR），综合脉冲与孔径雷达等新技术新体制。
早期的雷达天线是固定的、无方向的阵列，只有距离信息。
天线在一定的时间间隔内发射射频脉冲，将接收到的回波放大，并在示波器的CRT 上显示（即常称的A 显示），产生一个与目标位置对应的水平线，供雷达操作员识别目标的大致距离。
但由于当时所用的射频电波频率较低，为了有效地发射和接收射频信号，雷达系统需要一个很大的天线，这种天线不能迁移或者改变方向，而且只能探测到大目标，且距离信息的精度也很低。
到二战结束时，雷达系统中那些现在熟悉的特征—微波频率、抛物面天线和PPI 显示，已建立起来[3]。
2、公式的推导与MATLAB 的仿真2.1 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[4]，设一线性滤波器的输入信号为)(t x ：)()()(t n t s t x +=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 +=输入信号能量：∞<=⎰∞∞-dt t s s E )()(2 输入、输出信号频谱函数：dt e t s S t j ⎰∞∞--=ωω)()( )()()(ωωωS H S o = ωωωπωωd e S H t s t j o ⎰∞-=)()(21)( 输出噪声的平均功率： ωωωπωωπd P H d P t n E n n o o ⎰⎰∞∞-∞∞-==)()(21)(21)]([22)()()(21)()(2122ωωωπωωπωωd P H d e S H SNR n t j o o ⎰⎰∞∞-∞∞-=利用Schwarz 不等式得： ωωωπd P S SNR n o ⎰∞∞-≤)()(212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： ot j n e P S H ωωωαω-=)()()(* 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-=oN k α2= 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 。
k os o N E SNR 2= Es 为输入信号)(t s 的能量，白噪声)(t n 的功率谱为2/o No 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 -=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 -=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 -==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[5]，通常k =1。
2.2 线性调频信号（LFM ）LFM 信号(也称Chirp 信号)的数学表达式为： )2(22)()(t kt f j c e Tt rect t s +=π （2.1） 式中c f 为载波频率，()t rect T为矩形信号， 11()0,t t rect T T elsewise ⎧ , ≤⎪=⎨⎪ ⎩B K T=，是调频斜率，于是，信号的瞬时频率为()22c T T f Kt t + -≤≤，如图1图1 典型的chirp 信号（a ）up-chirp(K>0)（b ）down-chirp(K<0)将2.1式中的up-chirp 信号重写为：2()()c j f t s t S t e π= （2.2） 当TB>1时，LFM 信号特征表达式如下：)(2)(Bf f rect k S c f LFM -=4)()(πμπφ+-=c f LFM f f 2()()j Kt t S t rect e T π= （2.3）对于一个理想的脉冲压缩系统，要求发射信号具有非线性的相位谱，并使其包络接近矩形[6]；其中)(t S 就是信号s(t)的复包络[7]。
由傅立叶变换性质，S(t)与s(t)具有相同的幅频特性，只是中心频率不同而已。
因此，MATLAB 仿真时，只需考虑S(t)。
以下MATLAB 程序产生2.3式的chirp 信号，并作出其时域波形和幅频特性，如图：图2：LFM 信号的时域波形和幅频特性2.3 LFM 信号的脉冲压缩公式的具体推导窄脉冲具有宽频谱带宽，如果对宽脉冲进行频率、相位调制，它就可以具有和窄脉冲相同的带宽，假设LFM 信号的脉冲宽度为T ，由匹配滤波器的压缩后，带宽就变为τ，且1≥=D T τ，这个过程就是脉冲压缩[8]。
