脉冲多普勒雷达信号处理技术研究
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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。
地面脉冲多普勒雷达信号处理系统方案
徐绵起;李侠;端峰
【期刊名称】《电子对抗》
【年(卷),期】2003(000)003
【摘要】x波段地面雷达抗干扰和低空补盲性能好。
对于x波段地面雷达,要使其在云雨等动杂波环境下的目标检测能力达到指标要求,信号处理机的合理设计是十分关键的。
本文在对雷达信号处理技术和算法进行研究的基础上,设计了一种针对地面PD雷达的信号处理系统构成方案。
【总页数】6页(P9-14)
【作者】徐绵起;李侠;端峰
【作者单位】94981部队,江西南昌330200;空军雷达学院,湖北武汉430019;空军驻武汉第二军事代表宣,武汉430019
【正文语种】中文
【中图分类】TN958
【相关文献】
1.地面情报雷达信号处理系统BIT设计 [J], 宋秀芬;夏勇;张学森
2.FMCW雷达信号处理系统设计方案研究 [J], 王斯盾
3.一种在高重复频率脉冲多普勒雷达导引头中消除遮挡的方案 [J], 贾瑞宾;翟春惠
4.微电子技术在地面活动目标侦校雷达信号处理系统中的应用及前景 [J], 谭扬清;谭在峰
5.脉冲多普勒雷达地面反射信号处理的模型建立与仿真 [J], 曹勇;王更辰
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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、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。
脉冲多普勒、连续多普勒工作原理、特
点、应用
脉冲多普勒和连续多普勒的工作原理、特点和应用如下:
1. 脉冲多普勒雷达:
工作原理:发射脉冲信号,对目标进行照射并接收回波信号,通过测量回波信号与发射信号的时间差,计算出目标的距离和速度信息。
特点:测速精度高,抗干扰能力强,能同时跟踪多个目标。
应用:主要用于气象预报、军事侦察、交通管制等领域。
2. 连续多普勒雷达:
工作原理:通过发射和接收连续波信号,对目标进行照射并接收回波信号,通过对回波信号进行处理,测量出目标的距离和速度信息。
特点:结构简单,价格低廉,可用来观测心壁、瓣膜、胎体的运动状态。
但存在测量局限性,如不能判断物体的运动方向,不能探测血流状态。
应用:主要用于胎儿的检测,目前除用以胎儿的检测外,已很少在临床上使用。
脉冲多普勒法的原理脉冲多普勒法(Pulse Doppler)是一种用于检测和测量目标速度的雷达技术。
它利用了多普勒效应,即当目标物相对于雷达移动时,它的反射波频率会发生变化。
脉冲多普勒法的原理是基于脉冲雷达的基本原理。
在脉冲雷达中,发射器发出一个短脉冲的电磁波,并且等待反射波返回。
接收器接收到反射波后,通过测量返回时间来计算目标物距离。
而在脉冲多普勒雷达中,除了测量目标物的距离,还能够测量目标物的速度。
当脉冲电磁波与移动的目标相互作用时,反射波的频率会因为多普勒效应而发生变化。
多普勒效应是指当发射源和接收源与移动的物体之间存在相对运动时,接收源接收到的波的频率相对于发射源的频率发生变化。
这种频率变化取决于目标物相对于雷达的速度。
为了解释脉冲多普勒法的原理,我们可以将其分为两个方面来讨论:距离测量和速度测量。
首先,对于距离测量,脉冲多普勒法使用的是时差测量原理。
当发射器发出一个短脉冲的电磁波后,接收器开始等待反射波的返回。
通过测量发射脉冲和接收脉冲之间的时间差,可以计算目标物与雷达的距离。
这是因为电磁波在真空中的传播速度是已知的,因此可以根据时间差和传播速度来计算距离。
其次,对于速度测量,脉冲多普勒法利用多普勒频移原理。
当发射脉冲的雷达与移动的目标进行相互作用时,接收到的反射波的频率会发生变化。
如果目标物朝着雷达运动,接收到的频率比发射频率要高;如果目标物远离雷达运动,接收到的频率比发射频率要低。
通过测量接收到的波的频率变化,可以计算出目标物相对于雷达的速度。
脉冲多普勒法的速度测量原理是通过两个不同的过程实现的。
首先,借助于基频接收器或者混频器,可以将接收到的带有多普勒频率变化的接收信号与发射信号进行混合。
然后,通过信号处理器将混合后的信号进行解析,并提取出多普勒频率成分。
最后,通过反向多普勒变换等算法,可以将多普勒频率转换为目标物相对于雷达的速度。
总结起来,脉冲多普勒法是一种通过利用多普勒效应来测量目标物的速度的雷达技术。
脉冲多普勒
《脉冲多普勒》是一项技术,它在距离测量、声波定位及其他方面发挥着重要作用。
它由美国物理学家罗伯特霍金斯发明,该技术是在由他发明的先进技术多普勒雷达基础上发展而来的。
脉冲多普勒是一种采用脉冲波来发射和接收信号的技术。
它可以用来测定物体的距离、速度、方向等信息,并可以在短时间内进行检测。
它主要由发射装置、接收装置和控制系统组成,发射装置由高功率的脉冲放大器和调制器组成,接收装置由接收器、调制器和处理器组成。
控制系统负责控制发射和接收装置,同时还有电源模块和显示模块组成。
脉冲多普勒技术被广泛应用于军事、测绘、搜索和救助等领域。
它可以用来测量和定位物体的距离、速度、方向等信息,同时也可以用于对物体的形状进行计算。
它还可以用来获取物体的不同信息,比如物质组成、温度、压强等。
多普勒雷达技术已经在舰船测绘、海底地形测量、航空和航天领域等领域发挥着重要作用,而脉冲多普勒技术正成为一种新兴技术,可以更快、更精确地探测和定位物体,更有效地进行侦察和救助等活动,极大地提高了我们测绘、搜索、救助等工作的效率。
不过脉冲多普勒技术也存在一定的局限性,并且需要在设备的精度和发射功率方面进行更多的研究。
但是随着科技的发展,脉冲多普勒技术将取得更大的发展,为人类的测绘和搜索提供更多的支持。
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脉冲多普勒雷达信号处理
脉冲多普勒雷达信号处理是一种利用多普勒效应检测目标物速度和距离的技术。
以下是脉冲多普勒雷达信号处理的基本步骤:
1. 发射信号:雷达发射特定频率的脉冲信号。
2. 接收回波:信号遇到目标物后反射回来,被雷达接收器接收。
3. 混频:将接收到的回波信号与发射信号进行混频,以产生包含多普勒信息的中频信号。
4. 滤波器:使用滤波器对中频信号进行处理,提取目标物的多普勒频率信息。
5. 检测和跟踪:通过检测多普勒频率的变化,可以计算出目标物的速度和距离等信息,并进行跟踪和定位。
脉冲多普勒雷达信号处理的关键在于多普勒频率的提取和目标物的跟踪。
在实际应用中,还需要考虑信号的干扰、杂波和噪声等因素的影响,以及不同目标物的识别和分类等问题。
脉冲多普勒雷达信号处理技术研究
发表时间:2019-08-20T08:43:14.537Z 来源:《防护工程》2019年10期作者:张炯[导读] 结合测速测距的实际要求,研究了线性调频脉冲信号处理的相关算法和实现方法.
浙江
摘要:经济在快速的发展,社会在不断的进步,脉冲多普勒(PD)雷达是一种依靠多普勒效应提高目标检测能力的全相参体制的雷达,它利用多普勒效应对目标信息进行提取和处理,具有较高的速度分辨率,可以有效的抑制强地杂波的干扰,完成相应的探测功能。
论文首先研究了脉冲多普勒雷达测速测距原理,并从PD雷达模糊函数出发,以各个信号的模糊函数仿真为依据,讨论了如何设计波形以获得较高的分辨率。
依据线性调频信号处理相关研究成果,结合测速测距的实际要求,研究了线性调频脉冲信号处理的相关算法和实现方法.
关键词:脉冲多普勒雷达;模糊函数;脉冲压缩
引言
本论文研究的是脉冲多普勒雷达信号处理关键技术,重点研究了脉冲多普勒雷达解距离模糊,地杂波特性以及地杂波抑制算法。
简要介绍了海杂波特性,海杂波的抑制技术和发展方向,以及脉冲多普勒雷达抗干扰技术。
首先简要介绍了脉冲多普勒雷达的发展概况,以及信号处理系统的基本构成和各部分的主要功能。
其次,本文研究了脉冲多普勒雷达解距离模糊的问题。
脉冲多普勒雷达存在距离或速度模糊,本文介绍了几种消除距离模糊的方法,并对这几种方法的优劣进行了比较。
再次,本文研究了脉冲多普勒雷达杂波以及杂波抑制算法。
分析了地杂波统计特性,研究了相关雷达杂波功率谱特性的AR模型及其模拟方法。
介绍了几种典型的杂波抑制算法,对此几种方法进行了比较,并用LMS算法进行抑制。
简要介绍了海杂波特性,海杂波的抑制技术及其发展方向。
最后,本文研究了脉冲多普勒雷达的抗干扰性能。
对脉冲多普勒雷达反电子侦察、抗噪声干扰能力、抗欺骗干扰能力等进行了分析。
并给出几种抗干扰措施。
1 我国雷达的发展历程
现代雷达门类多,其发展历程也不尽相同,起步有早有晚,仿制和自行设计互有交叉。
我国的雷达工业是在新中国成立后根据国防需要形成和发展起来的新型工业。
在党和国家的支持下,经过广大科研人员的不懈努力,经历了从小到大,从维修、仿制到自发研制的发展历程。
从我国雷达技术发展总体来说,大致可分为修配、仿制、自行研发和发展提高这四个阶段。
(1)修配阶段这一阶段主要以修配美、口等强国的旧雷达为标志。
1949年,我军接管了国民党雷达研究所,这标志着我国从此揭开了雷达工业发展的序幕。
新中国成立以后,国家对雷达研究所从人力、物力等各个方面大力支持,对缴获的雷达器材和美、口在二战中遗留下的旧雷达进行维修和补缺,而这些修复的雷达大多都是警戒雷达。
(2)仿制阶段这一阶段以建立雷达基地并仿制苏式雷达为主要标志。
新中国成立后,在前苏联的帮助下,我国开始仿制苏式的雷达产品,包括炮瞄雷达、机载雷达、舰用雷达、警戒雷达和指导雷达等。
1954年仿制的警戒雷达是我国的第一批国产雷达,而19_56年仿制出我国第一部采用微波对海技术的远程警戒雷达。
此外,我国仿制的海用雷达包括搜索攻击专用雷达、海军警戒专用雷达、鱼雷快艇专用雷达、导弹制导雷达等。
这一阶段仿制的雷达大部分都相当于前苏联四五十年代的水平,仿制的成功使得我国的雷达产品得到了扩展,也使我国基本掌握了雷达生产的基本过程。
(3)自行设计1960年中央军委提出了以两弹为主,努力发展电子技术的方针,为我国雷达工业明确了方向。
在弹道导弹预警系统方面,我国成功研制了大型的远程跟踪雷达,超视距试验雷达和大型相控阵雷达。
与此同时,我国还自行研制出了一批与武器配套的雷达,包括机载火控雷达、轰炸瞄准雷达、测距雷达、多普勒导航雷达、导弹制导雷达等。
除了军用雷达,我国还自行研制出了民用的气象雷达、空中交通管制雷达等。
这一阶段我国脱离了国外产品的图纸和资料,自行研制和开发新雷达,所需原材料、元器件都立足于国内。
并且开始大量生产,向国外出口。
2 脉冲多普勒雷达信号处理技术研究
2.1 脉冲多普勒雷达反电子侦察能力
电子干扰的针对性很强,有效的电子干扰需要知道雷达工作的时间、空间、频率等信息,所以现代电子干扰设备都有侦察功能。
用侦察设备引导干扰机,使干扰机能把有限的干扰功率投向需要干扰的目标。
干扰设备的工作过程大致可分为三个阶段:截获雷达信号;分选识别威胁源;组织实施干扰。
如果破坏或延误其中的任何一步,都会降低干扰机的作战效能。
如果使干扰机收不到雷达信号,雷达肯定不会受到敌意的干扰。
即使雷达信号不能躲过干扰机的侦察,但能使干扰机无法确定所截获的信号是否值得干扰,使干扰机要么在干扰与不干扰之间犹豫不决而错过良机,要么不能采取有效的干扰样式或合适的干扰参数而达不到预期的干扰效果,同样能收到抗侦察的效果。
2.2 脉冲多普勒雷达抗箔条干扰能力分析
箔条使用简单、造价低,容易覆盖较宽的频带。
在过去的较大战争中,都使用了箔条干扰。
大面积的箔条云形成类似于地杂波的分布式干扰背景,雷达在这种干扰中检测目标类似于在高斯噪声背景中的日标检测。
小面积的箔条云可形成假目标,起欺骗干扰作用。
总之,对于只从时域检测目标的普通脉冲雷达,箔条有较好的干扰效果。
PD雷达从频域检测目标,目标的多普勒频率由它的运动速度确定,箔条能否干扰PD雷达由箔条具有的速度确定。
箔条通常是从具有一定初速度的载体上投放出来的,刚投放时具有载体的速度。
箔条散开到有干扰作用需要一定时间。
虽然刚投放的箔条有大的速度,但反射面积小。
相反,反射面积大时,速度又小。
箔条从载机投放后只需几秒钟,其速度就降为当时的风速。
如此大的加速度,使其反射信号在每个多普勒滤波器中的停留时间太短。
来不及建立起足以和目标信号相对抗的幅度。
所以箔条的初速度对PD雷达的干扰作用很小。
2.3 PD雷达保护喇叭抗来自旁瓣的干扰
PD雷达中重复频率工作模式,目标检测是在旁瓣杂波中进行的。
为防止地面大建筑物及类似反射体的强反射信号从天线旁瓣进入雷达,造成虚警干扰,PD雷达应有保护喇叭。
干扰机可通过雷达天线旁瓣对雷达实施干扰。
对此雷达可用保护喇叭对干扰信号进行对消或匿隐。
主天线和保护喇叭的相对增益。
若要对来自旁瓣的干扰匿隐,保护喇叭的增益应比天线主瓣的增益小,比天线旁瓣的增益大。
因此经旁瓣进入雷达的干扰信号将在保护通道某个距离多普勒单元产生一个比主通道对应单元中更大的幅度响应。
当主通道信号与保护通道信号之比较小时,表明该信号是自旁瓣进入的,比较器产生一个匿隐门来抑制主通道对该信号的检测。
反之则认为信号来自天线主瓣,主通道对信号进行检测。
利用对消的方法也可以抑制来自旁瓣的干扰。
3 结语
本文的研究目的是在MATLAB平台上,完成PD雷达信号处理的系统建模与仿真。
文中研究了雷达波形的选择与建模,PD雷达信号处理的建模与仿真,以及测速测距所需相关数据处理,建立了一套相对完整的雷达测速测距系统模型。
它给PD雷达系统设计与分析提供了有效的工具,为探测目标信息提供了方便。
在本文中,主要完成了以下几个方面的研究:1)通过对各种波形模糊函数的研究,了解了各个波形的特点,尤其是在分辨率上的差异。
最终确定了雷达的回波模型,并对其进行了分析与仿真。
2)根据PD雷达特点建立了杂波的模型,将杂波与噪声添加到回波信号中,建立雷达目标的回波模型。
对回波进行相应的信号处理,包括脉冲压缩、多普勒处理、恒虚警处理等,滤除了杂波信号,得到了目标的相关信息。
参考文献:
[1]丁鹭飞.雷达原理「M].西安:西安电子科技大学出版社,2000年1月.
[2]张瑞生,毛士艺著.脉冲多普勒雷达[M].北京:航空工业出版社,1990年12月.。