(完整版)雷达系统中杂波信号的建模与仿真

机载雷达的地杂波仿真实现前言机载雷达由于架设在运动的高空平台上，具有探测距离远、覆盖范围大、机动灵活等特点，应用范围相当广泛，可以执行战场侦察、预警等任务。

在海湾战争、伊拉克战争中起到关键作用，在现代战争中越来越不可缺少，因此近年来受到广泛重视。

但由于机载雷达的应用面临非常复杂的杂波环境，杂波功率很强，载机的平台运动效应使杂波谱展宽。

此外，飞机运动时，杂波背景的特性会随时间变化。

因此，有效地抑制这种时间非平稳和空间非平均的杂波干扰时雷达系统有效完成地面目标和低空飞行目标检测必须解决的首要问题。

从理想雷达系统设计过程中知道，雷达设计的目的提出之后，首先要考虑的是环境的影响，地海杂波环境对雷达性能的发挥是一个严重的负担，尤其是机载下视雷达，会遇到更加恶劣的杂波环境，能否正确估计杂波对雷达性能的影响，是雷达系统成败的关键之一。

机载雷达遇到的地面杂波不仅强度大，多普勒频谱宽，而且可能在所有的距离上成为目标检测的背景；另一方面，雷达机载飞行地域广、地形地貌多种多样，仅使用一些简单的、典型的杂波数据已不能满足需要。

因此，只有弄清楚地面/海面杂波的特性，才能够正确地确定机载雷达方案，选择主要的技术参数。

例如：1.只有根据各种地形和海面杂波的主要特征参数，并经过严格的杂波计算，才能得到比较准确的杂波强度和频谱数据，从而在这个基础上确定雷达的技术方案，对信号质量、系统动态范围、天线副瓣电平等指标提出要求。

2.只有弄清楚杂波的分布特性及参数，才能恰当的设计杂波抑制器的频率响应特性和恒虚警处理器，更加有效地消除主瓣杂波，并在一定的副杂波背景中检测目标。

3.雷达信号模拟器是调整和检验机载雷达性能的必要手段，但只有在弄清楚杂波的特性参数以后，才能够对信号及杂波模拟器提出合理的、准确的要求。

目前使用杂波模型主要有三种方式：描述杂波幅度和功率谱的统计模型，描述杂波与频率、极化、俯角、环境参数等物散射单元机理的机理模型，描述由试验数据拟和0理量之间依赖关系的关系模型。

五、海杂波统计特性分析及其建模仿真[一] 课程设计的目的：1. 利用已有的IPIX 雷达海杂波数据来进行统计特性分析，如幅度分布、相关系数估计、功率谱估计等，对海杂波统计特性有一定的了解。

2. 在Matlab 环境下产生不同参数的相关复合K 分布的海杂波数据，并且能够对其统计特性进行分析。

3. 应用Matlab 语言工具实现各种随机序列的产生，理解和熟悉随机过程分析在实际中的应用。

[二] 课程设计的要求：1. 能够掌握和正确运用信号处理工具箱中的一些函数，通过这些函数的运用能够正确分析相应的雷达海杂波数据的统计特性。

2. 要求能够熟练应用Matlab 语言产生各种常见的随机分布序列，并能够了解和分析其统计特性。

3. 能够根据不同的要求设计产生出不同分布参数的相关K 分布海杂波随机序列，并能分析其统计特性及其相关特性。

[三] 课程设计的内容：1. 海杂波有关的特性阐述高分辨雷达、低观测角，海杂波体现一种脉冲行为，更准确地说显示为类似目标的回波，称为尖峰（spikes ）。

实验证明雷达杂波显著偏离了高斯行为，研究新的统计模型描述杂波的幅度、频谱和高阶统计量是很有必要的。

对于一阶幅度统计特征量已经提出了几种概率密度函数（PDF ）。

在低观测角时，与杂波幅度符合的很好的是双参数分布家族，即包含一个形状（shape ）参数和尺度（scale ）参数的PDF ，其中采用最多的是Weibull 和K 分布，这两种分布总体上是和复合高斯分布兼容的。

其PDF 分别为：1）Weibull分布的PDF为：()1exp p p z pz P z q q q −⎡⎤⎛⎞⎛⎞=−−⎢⎥⎜⎟⎜⎟⎢⎥⎝⎠⎝⎠⎣⎦，()120,0,0,2p z p q q σ>>>= 其中q为尺度因子，p为形状因子，根据不同的海情，在1.4到2之间变化。

若p＝2，就成为瑞利分布，若p＝1则为指数分布。

2）K 分布的PDF为：111()(),2()A a u f u K au ννννν−−−=Γ 0,u ≥ ,0a ν>其中：()Γi 为Gamma 函数，()K νi 是ν阶第二类修正贝赛尔函数，ν为形状参数，a 为尺度因子。

第二章机载相控阵雷达杂波建模与仿真§2.1引言众所周知，雷达体制及工作环境不同，雷达杂波的特性也不同。

机载雷达工作在下视状态，地（海）杂波是影响雷达探测性能的主要因素，因此，在研究AEW雷达CFAR检测算法之前，有必要获得对雷达杂波特性的充分认识。

鉴于机载雷达的杂波与反射地类有关且随时间变化，即不同的地类（如海洋和高山）有不同的分布特性，同一地类在不同时刻分布参数也有变化。

研究雷达杂波特性的方式有两种，一是对实际测量的杂波数据进行统计分析，二是结合AEW 雷达的实际体制与参数，对不同地类（如沙漠、农田、海洋、丘陵和高山等）用不同的杂波起伏模型进行建模与仿真。

相比较实测数据而言，仿真数据虽然不能完全真实地反映实际环境中的复杂情况，但其也有自身的优点，如参数可以灵活控制、代价小等。

长期以来，国内外雷达界同行在雷达杂波特性分析方面做了大量的工作，建立了一系列的杂波模型。

随着雷达新体制的不断涌现，对雷达杂波特性的研究也在不断的深入。

新一代AEW雷达采用相控阵和脉冲多普勒（PD）体制。

有关机载相控阵雷达杂波仿真问题，在以往的文献中已有涉及[115~117]。

其中，文献[115]对有关雷达杂波仿真的方法进行了较为全面和详细的介绍，文献[116]讨论了平面相控阵机载雷达二维杂波数据仿真的数学模型。

该模型考虑到了阵元幅相误差以及载机的姿态变化等因素，具有一定的通用性。

但该模型只假设杂波的功率谱为高斯分布，幅度上无起伏，而没有考虑非高斯过程。

文献[117]建立了比较了完整的杂波数据库，但该文也只重点讨论了二维杂波谱的特性。

由于我们的目的是进行CFAR检测方法研究，所以我们从另一个角度出发，重点讨论了杂波数据的概率密度函数，我们还给出了仿真杂波数据的幅度图和概率密度图以及一些结论。

本章主要对机载相控阵雷达在不同地类和不同起伏模型下的杂波进行建模与仿真，目的是建立起比较完整的杂波仿真平台和杂波数据库，为后续的CFAR算法研究提供支撑。

雷达系统原理框图及编程思想图1 雷达系统原理图1、回波信号回波信号由目标回波（动目标），地物杂波（静目标），及系统高斯白噪声组成。

线性调频信号：x=rect(t/mk)exp(jπkt²) (k=B/mk)目标回波：y＝rect(t/mk)*exp(j*2*pi*((f1+k*t/2).*t+fd*i*T))地物杂波（静目标）：y＝rect(t/mk)*exp(j*2*pi*((f1+k*t/2).*t))系统噪声（高斯白噪声）：z＝0.2*randn(1,N)。

参数：载频f0＝30MHz，线性调频信号带宽B＝4MHz，脉宽mk＝5us，周期Tr＝30us；多普勒频移fd＝1000，选取回波数：n＝5其波形如图：图2 回波2、高放高放采用50阶FIR滤波器，中心频率为30MHz，通带为20MHz。

高放后的波形图：图3 高放后时域频域图形3、混频＋中放混频的参考频率为20MHz中放采用50阶FIR滤波器，中心频率为10MHz，通带为4MHz。

图4 混频＋中放后时域频域图形4、相干检波参考源的时钟频率f0=10MHz;I 路：I=0.5*X*cos(Φ(t))；Q路：Q=0.5*X*sin(Φ(t))；原理图：中放之后的信号sin2πf0tcos2πf0t LDFLDFI路Q路波形图：图5 相位检波后I、Q两路时域图5、A/D转换采样频率为5MHz。

x0=(Vmax/2ª)*int{xi*2ª / Vmax };其中，a为AD位数图6 AD采样后后I、Q两路时域图6、脉冲压缩采用发射信号作为匹配滤波。

匹配滤波的脉冲响应：H(k)=X*(k)exp(-j2πkN), k=0,1,2…N线性调频信号：x(n)=rect(n/N)exp(jπkn²) (k=B/tao);图7 脉冲压缩时域图8、MTIMTI采用一次对消：y(n)=x(n)-x(n-1); n=1,2,3…N图8 MTI9、取模＋积累对20个回波信号取模并积累,此处是视频相参积累，y(n)= |∑x(n)| n=1,2, 3…N图9 取模加积累10、CFAR（恒虚警检测）恒虚警处理时利用的是前8后8的处理方法。

雷达电子战系统及其仿真(总5页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除雷达电子战系统及其仿真现代高科技战争的特点是在整个战略纵深区域内大范围地争夺制电磁权、制空权及制海权，是一场强调整体的系统对系统、体系对体系的战争。

近几场以美国为主导的高技术局部战争也给我们以新的启示，那就是电子战已经从传统的一对一的设备之间的对抗，发展到系统与系统之间的对抗。

在系统对抗中，必须使用多种作战平台$多个电子战作战手段，在作战指挥中心的协调控制下，构成一个全方位、大空域、多频段、多手段的综合电子战作战体系。

1.雷达电子战的概念雷达电子战是电子战中的一个重要领域，它是以雷达及由雷达组成的系统为作战目标，以雷达干扰机、雷达侦察机等为主要作战装备，以电磁波的发射、吸收、反射、传输、接收、处理等形式展开的，是侦察、压制敌方电磁频谱的使用并增强我方电磁频谱使用有效性的作战行为。

雷达电子战系统包括雷达系统、雷达干扰系统、雷达抗干扰措施三个方面，雷达系统是测试和仿真的主要对象，雷达系统是通过向目标发射电磁波，从目标反射回来的回波信号提取目标信息，主要有远程警戒雷达、目标搜索雷达、跟踪雷达等各种不同的种类。

雷达抗干扰系统是通过施放或制造干扰信号破坏雷达的正常工作，使之不能正常的探测、测量和跟踪真正的目标。

根据有无源可以分为有源干扰和无源干扰。

有源干扰有脉冲干扰、连续波干扰及速度欺骗等等，无源干扰主要包括投放干扰丝形成干扰走廊、干扰云以掩护目标或欺骗对方等。

实际使用中各种干扰样式是可以组合使用的，使干扰效果更佳。

雷达电子战的发展和有效展开也离不开先进的雷达抗干扰技术和措施，雷达抗干扰的基本原理是阻止干扰环节链的形成，以及抑制干扰条件下雷达系统的输出干信比。

现代雷达的抗干扰主要在空域、时域和频域内全面开展，空域内的抗干扰措施主要有超低副瓣天线、副瓣对消、副瓣匿隐、单脉冲角度跟踪、相控阵天线扫频捷变和雷达组网等，频域的抗干扰措施主要有宽带频率捷变、窄带滤波、频谱扩展等，雷达在时域里的抗干扰措施主要有距离选通、抗距离拖拽、重频捷变等等。

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。

（申请工学硕士学位论文）（申请工学硕士学位论文）雷达杂波建模仿真分析 及目标检测研究培养单位：信息工程学院 学科专业：信号与信息处理 研 究 生：黄杰 指导老师：杨杰 教授2014年5月分类号 密 级 UDC 学校代码 10497 学 位 论 文 题 目 雷达杂波建模仿真分析及目标检测研究 英 文 Research on Radar Clutter Modeling and Simulation 题 目 Analysis and Target Detection 研究生姓名 黄 杰 姓名 杨 杰 职称 教授 学位 博士 单位名称 武汉理工大学信息工程学院 邮编 430070 申请学位级别 硕士 学科专业名称 信号与信息处理 论文提交日期 2014年4月 论文答辩日期 2014年5月 学位授予单位 武汉理工大学 学位授予日期 答辩委员会主席 评阅人2014年5月指导教师独创性声明本人声明，所呈交的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。

尽我所知，除了文中特别加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，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人承诺所提交的学位论文（含电子学位论文）为答辩后经修改的最终定稿学位论文，并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。

同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。

（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期：摘要雷达的作用是对各种目标进行探测，以得到人们想要的某些信息，称为有用信息，但雷达发射信号被反射回来时包含的信息十分丰富，对于其中那些人们不想要的某些信息，称为无用信息，它们会对有用信息产生干扰，为了得到清晰准确的有用信息，必须对雷达回波信号进行必要的处理，剔除抑制那些无用信息。

雷达回波信号的建模与仿真研究的开题报告题目：雷达回波信号的建模与仿真研究一、选题背景雷达是一种高精度的远程探测技术，广泛应用于陆地、海洋和空中等多个领域。

雷达工作原理是通过向目标发射脉冲信号，然后接收并处理目标反射的回波信号。

因此，准确模拟和仿真回波信号对于评估雷达探测性能和优化雷达系统设计至关重要。

二、研究内容本研究旨在建立雷达回波信号的数学模型，并通过电磁场仿真软件进行仿真研究。

具体内容包括以下几个方面：1. 了解雷达信号的基本原理和参数，包括脉冲宽度、重复频率等。

2. 探讨雷达回波信号的传播过程，包括传播路径、信号重构等。

3. 建立目标的电磁场模型，并考虑目标的形状、尺寸、电磁特性等因素。

4. 根据目标模型和雷达参数，建立雷达回波信号的数学模型。

5. 使用电磁场仿真软件进行回波信号的仿真研究，分析不同目标和雷达参数对信号的影响。

三、研究意义通过研究和仿真雷达回波信号，可以更好地了解雷达系统的性能和探测特性，有助于优化雷达系统设计和调整系统参数。

此外，对于实际应用中的目标识别、跟踪、导航等方面也有很大的应用价值。

四、研究方法本研究采用定量分析和数值仿真方法，主要包括以下步骤：1. 理论分析：建立雷达回波信号的数学模型，分析信号的特点和影响因素。

2. 电磁场仿真：使用电磁场仿真软件进行回波信号的仿真研究，分析不同目标和雷达参数对信号的影响。

3. 数据分析：对仿真数据进行统计和分析，得出相关结论。

五、研究计划1. 第一年：了解雷达原理和信号参数，建立目标电磁场模型。

2. 第二年：建立雷达回波信号的数学模型，并进行理论分析。

3. 第三年：使用电磁场仿真软件对回波信号进行仿真研究，并对数据进行分析。

4. 第四年：撰写论文并进行实验验证。

六、预期成果1. 建立雷达回波信号的数学模型2. 分析不同目标和雷达参数对信号的影响3. 发表研究论文4. 提供优化雷达系统设计和调整参数的参考依据。

雷达回波建模与仿真作业雷达回波建模与仿真作业雷达回波的建模与仿真是雷达工程中非常重要的一步。

下面将结合实际应用场景，从模型建立和仿真过程两个方面续写。

一、模型建立1. 存在的问题雷达回波的建模是根据目标散射特性和雷达性能参数进行的，然而真实环境中目标复杂多变，雷达参数也会受到众多因素的影响，仅仅通过理论公式很难完全准确地描述回波信号。

2. 基于物理原理的模型建立为了更准确地建立回波模型，可以基于物理原理进行仿真模拟。

通过目标特性分析，将目标分解为若干个散射单元，根据散射单元的位置、极化方向、散射强度等参数，在各个方向上计算目标的散射截面。

考虑到雷达的特性，如发射信号的功率、波束特性、接收信号的增益等，通过波动方程或其他适当的数学公式计算目标距离、速度等参数。

将目标的散射截面和雷达参数结合起来，计算回波信号的功率、波形等，并进行合理的处理和修正。

3. 引入统计特性实际环境中的杂波干扰和噪声会对回波信号造成影响，在模型建立过程中可以引入各种统计特性。

可以考虑杂波的统计分布和功率谱密度，噪声的功率谱密度等，并结合雷达系统的性能参数，如信噪比、动态范围等，对回波信号进行更加真实的建模。

二、仿真过程1. 计算环境参数进行雷达回波的仿真前，首先需要确定仿真的计算环境参数。

包括雷达的工作频率、发射功率、天线增益等，以及目标和背景的散射特性，如目标的散射截面、背景材料的散射特性等。

2. 设定仿真场景根据具体应用场景的需求，设定仿真场景。

包括目标的位置、速度、方向等参数，在空间中随机或指定位置生成目标集合。

考虑随机性和多样性，可以引入目标的不确定性因素，如目标的姿态变化、形态变化等。

3. 进行回波仿真计算根据建立的回波模型和仿真的环境参数，进行回波的仿真计算。

针对每个目标，根据其位置、速度等参数，计算回波信号的功率、相位、波形等，并考虑噪声和杂波的影响，进行修正处理。

4. 仿真结果分析通过对仿真结果进行分析，可以评估雷达系统的性能。

南京航空航天大学硕士学位论文机载下视雷达地杂波研究与模拟姓名：***申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：常建平;朱根才20080101机载下视雷达地杂波研究与模拟摘要杂波研究经过几十年的发展，仍然是雷达技术的热点。

机载PD雷达地杂波强度大、杂波谱分布广，特别在下视状态下在所有的距离上都成为目标检测的背景，因此，机载PD雷达地杂波的研究和计算已经成为机载雷达最基本和最关键的研究课题之一。

本文从机载下视雷达地杂波散射机理出发，结合机载下视雷达地杂波的特殊性，首先概括了机载下视雷达常用的杂波信号的特性即空间相关性和时间相关性，讨论了几种常用的相关杂波的模拟方法，做出了有效的模拟结果。

网格划分法是机载雷达地杂波分析和计算时常用的分析方法，本文通过对机载雷达地杂波的几种网格划分方法的分析发现，杂波网格单元大小不一、形状各异，有可能超过了雷达的分辨率，因此，本文提出了地面杂波具有扩展目标的性质的观点。

而角闪烁是扩展目标最重要的性质，于是本文对由扩展目标的角闪烁性质引起的杂波幅度起伏和相位分布进行了数字仿真；为了提高仿真精度，本文提出了模拟具有特定频谱特性的扩展目标算法，并对叠加频谱特性前后的序列进行了分析比较。

基于前面对地面杂波特性的讨论和对机载下视雷达地面后向散射系数模型的研究，在充分考虑地面杂波起伏特性的情况下，本文提出了一种基于RCS起伏模型的机载下视雷达地杂波功率谱算法，并在Matlab平台上仿真实现，仿真结果与理论分析正好吻合，提高了杂波模拟的逼真度。

关键词：机载下视雷达，地杂波，扩展目标，RCS，起伏，功率谱AbstractRadar clutter is still a hot topic after decades of study. Pulse-Doppler radar clutter is quite strong with widely distributed power spectrum. Especially when the radar is in the “look down mode”, it is the background of target detection in all range gates. So calculation and study of airborne radar clutter has become a basic and critical problem in the field of clutter research.After analyzing the surface clutter scattering mechanism of airborne radar, combining with the clutter characteristic of airborne radar in a look down mode, the characteristics of clutter signal including special correlation and time correlation, is summarized in the beginning. Then discussions are presented on several common algorthms for clutter simulation and simulation results are shown after that. Grid partition method is a common used method in analyzing and calculating ground clutter. In this paper, several ways of grid partition are summarized. Considering that some cells might exceed radar resolution because of their non-uniform sizes and various shapes, an idea that ground clutter of airborne radar can be treated as extended target is proposed. Because angular glint is the main characteristic of the extended target, so in this paper, amplitude fluctuation of ground clutter caused by this characteristic is simulated. In order to improve accuracy of the simulation, corresponding algorithm with special frequency-domain characteristic is proposed, and further simulation is made for comparison. Based on former discussions over characteristics of ground clutter and study on backscattering coefficient of airborne radar ground clutter, an algorithm, which is used to calculate power spectrum of ground clutter of airborne radar based on fluctuated RCS, is proposed. In this paper, all simulations are carried on Matlab platform and results accord well with theoretical analysis. So effectiveness of the algorithms is identified and simulation fidelity improved.Key Words: airborne radar in a look down mode, ground clutter，extended target, RCS, fluctuate, power spectrum, simulation图目录图2.1 零记忆非线性变换法原理图 (11)图2.2傅立叶级数法设计FIR滤波器的结构 (14)图2.3外调制模型框图 (15)图2.4外调制模型仿真框图 (16)图2.5 相关瑞利分布杂波序列产生过程 (17)图2.6 相关瑞利分布杂波序列 (18)图2.7 相关对数正态分布杂波序列产生过程 (18)图2.8 相关对数正态分布的杂波序列 (19)图2.9 相关weibull分布杂波序列产生过程 (20)图2.10 相关weibull分布的杂波序列 (20)图2.11 K分布杂波序列产生过程 (21)图2.12 相关K分布随机序列 (21)图3.1机载雷达地面杂波空间几何关系 (24)图3.2 坐标系转换示意图 (25)图3.3空间坐标系定义 (28)图3.4 距离环地面散射单元法空间几何关系 (29)图4.1第一类模型仿真流程图 (34)图4.2瑞利序列仿真结果 (34)图4.3常数序列仿真结果 (35)图4.4(a) 第三类模型(1)仿真流程图 (36)图4.4(b) 第三类模型(2)仿真流程图 (36)图4.5具有一定相关系数的一组瑞利分布仿真结果 (36)图4.6 第四类模型的仿真流程图 (38)图4.7 Nakagami-m分布随机序列统计结果 (38)图4.8 扩展目标功率谱特性 (40)图4.9叠加特定功率谱模型的瑞利分布模型仿真流程 (41)图4.10叠加特定功率谱模型的瑞利分布模型仿真结果 (41)图4.11叠加特定功率谱的扩展目标Nakagami-m分布模型仿真流程 (42)机载下视雷达地杂波研究与模拟图4.12叠加特定功率谱模型的扩展目标Nakagami-m分布仿真结果 (42)图4.13瑞利分布序列在叠加频域特性前后的仿真比较图 (43)图4.14 Nakagami-m分布序列在叠加频域特性前后的仿真比较图 (44)图5.1地杂波后向散射模型 (46)图5.2机载下视雷达杂波功率谱分布 (47)图5.3产生对应下视角θ的起伏RCS数据过程图 (50)图5.4对数正态分布时域模型及统计结果 (50)图5.5 积分面积A可能出现的情况 (53)图5.6 杂波功率谱计算流程 (54)图5.7杂波空间的坐标转换框图 (55)图5.8 天线方向图函数 (56)图5.9(a)平均RCS杂波谱 (56)图5.9(b)RCS起伏为lognormal的杂波谱 (57)图5.9(c)RCS起伏为瑞利分布的杂波谱 (57)图5.10(a) m=67杂波谱 (58)图5.10(b) m=67杂波谱 (58)图5.10(c) m=67杂波谱 (58)图5.11射频仿真系统框图 (60)图5.12射频仿真系统目标模拟器的模拟对象 (60)图5.13目标模拟器设计模块图 (61)南京航空航天大学硕士学位论文表清单表2.1 杂波谱的标准偏差 (8)表5.1地杂波Morchin模型参数表 (47)机载下视雷达地杂波研究与模拟注释表RCS Radar Cross-Section（雷达散射截面积）ZMNL Zero Memory Nonlinerity（零记忆非线性变化法）SIRP Spherically Invariant Random Process（球不变随机过程法）SDE 随机微分方程法const常量corr互相关系数MDL准则最短描述准则FIR Finite Impluse Response（有限冲激响应）AR Auto Regressive（自回归模型）RFSS Radiation Frequency Simulation System（射频仿真系统）承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

摘要现代雷达系统日益变的复杂，难以简单直观的进行分析，必须借助计算机来完成对系统的各项功能和性能的仿真。

针对现代雷达信号处理的主要方式，运用数字信号处理理论和Matlab 软件研究雷达信号处理的仿真问题，提出了一个仿真模型。

该模型可以完成雷达信号的仿真、热噪声与杂波的产生和雷达系统中信号的动态处理过程。

用Matlab 对某脉冲压缩雷达信号处理系统进行了仿真,得到了雷达系统中各个处理点上的具体信号形式,既包含幅度信息，又包含相位信息,该模型能较好地满足对雷达信号处理的仿真要求，显示了用Matlab仿真雷达信号处理系统的方便、快捷的优雷达点。

本文讨论的是雷达信号处理部分，并结合雷达处理系统实例来说明MATLAB在雷达信号处理机系统仿真中的应用。

关键词：雷达信号处理;正交解调；脉冲压缩；回波积累；恒虚警处理AbstractModern radar systems become increasingly complex and difficult to simple intuitive analysis， we must rely on computer systems to complete the functionality and performance of the simulationThe simulation of radar signal processing is an important part of the simulation of radar system. This paper introduces a method of the simulation of radar signal processing based on Matlab, including the simulation ofradar echo and clutter, and researches the simulation method of important technologies in the radar signal processing, including quadrature sampling， pulse compression， echo accumulation and CFAR detector. The work inthis paper can overcome the disadvantages such as difficulty and lengthiness and show the convenience and simplicity of the simulation of radar signal processing based on MATLAB.In this paper, is part of the radar signal processing and radar processing systems with examples to illustrate the radar signal processor MATLAB simulation of。

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。

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：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相同的总体分布和相互独立性的要求。

据此，以下产生的十种概率分布的随机数序列均不再进行检验，仅画出概率分布直方图作为参考。

（2）高斯（标准正态）分布在雷达系统仿真中，正态分布有着非常重要的地位。

因为雷达接收机的内部噪声、雷达的各种测量误差等均服从正态分布，并且还可由正态分布获得指数分布、瑞利分布、韦布尔分布和对数—正态分布等许多非高斯分布表达式。

当随机变量i u 为[0,1]区间上的均匀分布随机变量，所要求的高斯分布的均值为1)(m y E i =，方差21)(σ=i y D 。

运用近似抽样法，则所求的高斯分布随机变量的表达式为111)2(12m Nu N y Ni i j +-=∑=σ。

当均匀分布随机变量的数目N=12时，简化式为6121-=∑=i i j u y ，本设计中采用了该简化式。