线性调频脉冲雷达的Matlab仿真研究

一、线性调频脉冲压缩雷达仿真研究

1 LFM脉冲压缩雷达工作原理

LFM脉冲压缩雷达的工作原理图如图1所示。

如果将雷达天线和目标看作一个系统,可得到如图2的等效LTI(线性时不变)系统。

等效LTI系统的冲击响应可写成:

【雷达通信】基于matlab线性调频脉冲雷达仿真【含Matlab源码 2104期】_图像处理

式中,M为目标的个数,σi为目标散射特性,τi是光速在雷达与目标之间往返一次的时间:

【雷达通信】基于matlab线性调频脉冲雷达仿真【含Matlab源码 2104期】_开发语言_02

式中,Ri为第i个目标与雷达的相对距离。

雷达发射信号s(t)经过该LTI系统,得到输出信号(即雷达的回波信号)sr(t):

【雷达通信】基于matlab线性调频脉冲雷达仿真【含Matlab源码 2104期】_matlab_03

2 LFM信号

脉冲压缩雷达能同时提高雷达的作用距离和距离分辨率。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;而接收时,采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲,以提高距离分辨率,较好地解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾。

脉冲压缩雷达最常见的调制信号是线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号,接收时采用匹配滤波器(Matched Filter,MF)压缩脉冲。

LFM(Chirp)信号的数学表达式为:

【雷达通信】基于matlab线性调频脉冲雷达仿真【含Matlab源码 2104期】_开发语言_04

二、部分源代码

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%% ==============================================================================% close all; %关闭所有图形 clear all; %清除所有变量 clc; %% 雷达参数设置 % ===================================================================================% C=3.0e8; %光速 (m/s) RF=3.140e9/2; %雷达射频 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2G TimeWidth=42.0e-6;%发射信号时宽42us PRT=240e-6; %雷达发射脉冲重复周期(s)=240us，对应1/2240300=36000米 PRF=1/PRT; Fs=2.0e6; %采样频率2M NoisePower=-12;%(dB);%噪声功率（目标为0dB） % ---------------------------------------------------------------% SampleNumber=fix(FsPRT); %计算一个脉冲周期的采样点数480； TotalNumber=SampleNumberPulseNumber;%总的采样点数48016=TotalNumber； BlindNumber=fix(FsTimeWidth); %计算一个脉冲周期的盲区-遮挡样点数=84；%=% %% 目标参数设置 %=% X=9;Y=2;Z=0; %这三个参数可控制目标的距离和速度TargetNumber=4; %目标个数SigPower(1:TargetNumber)=[1 1 0.25 1]; %目标功率,无量纲TargetDistance(1:TargetNumber)=[2800 8025 8025 9000+(Y*10+Z)200]; %目标距离,单位m 9200需要改9000+(Y10+Z)*200DelayNumber(1:TargetNumber)=fix(Fs2TargetDistance(1:TargetNumber)/C);% 把目标距离换算成采样点（距离门）TargetVelocity(1:TargetNumber)=[50 -100 0 (200+X10+Y10+Z)]; %目标径向速度单位m/s 230需要改为(200+X10+Y10+Z)TargetFd(1:TargetNumber)=2*TargetVelocity(1:TargetNumber)/Lambda; %计算目标多卜勒%% %% 产生线性调频信号 %% number=fix(Fs*TimeWidth);%回波的采样点数=脉压系数长度=暂态点数目+1=83+1 if rem(number,2)~=0 number=number+1; endfor i=-fix(number/2):fix(number/2)-1 Chirp(i+fix(number/2)+1)= exp(j*(pi*(BandWidth/TimeWidth)(i/Fs)2));%exp(j*pi*ut2)，u为调制斜率 freq(i+fix(number/2)+1) = (BandWidth/TimeWidth)(i/Fs);%f=ut end coeff=conj(fliplr(Chirp));%产生脉压系数，对称反转，复共轭，h(t)=s*(-t)%% 线性调频信号图示 figure(1); subplot(2,1,1); plot(real(Chirp),‘r-’);title(‘线性调频信号的实部(红色)和虚部（蓝色）’); hold on; plot(imag(Chirp),‘b-’); hold off; subplot(2,1,2);plot(freq);title(‘频率变化曲线’); %========================================================%% 产生目标回波串 SignalAll=zeros(1,TotalNumber);%所有脉冲的信号,先填0 for k=1:TargetNumber% 依次产生各个目标1 2 3 4 SignalTemp=zeros(1,SampleNumber);% 一个脉冲 SignalTemp(DelayNumber(k):DelayNumber(k)+number-1)=sqrt(SigPower(k))Chirp;%一个脉冲的1个目标（未加多普勒速度） Signal=zeros(1,TotalNumber); for i=1:PulseNumber Signal((i-1)SampleNumber+1:iSampleNumber)=SignalTemp; end FreqMove=exp(j2piTargetFd(k)(0:TotalNumber-1)/Fs);%目标的多普勒速度时间=目标的多普勒相移 Signal=Signal.*FreqMove; SignalAll=SignalAll+Signal; end1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.