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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)

 调皮连续波 2022-07-10 发布于贵州


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。第二个脉冲因为是第二个和第三个目标叠加的效果,使之幅度最大。目标功率值*84=幅度值,比如第二个脉冲为两个脉冲叠加,则目标功率归一化为1.5(1+sqrt(0.25),而脉压采样,所以第二个峰值处的幅度约为126。三个为1,则真实值为1*84=84,而PC之后的值为81.01,符合理论计算值。

(5)动目标显示(MTI)怎么实现?
答:一次对消或二次对消,滤除静止的目标和抑制杂波。

(6)目标的速度怎么计算?
答:测速需要进行MTI和MTD,其中速度分辨率为=24.88m/s,所以经过MTD之后-100m/s的目标的速度通道的值为-2,所以真实速度为-4*24.88=-99.52m/s,符合理论计算值。

(7)频谱泄露产生的原因?
答:对于目标4,该目标在多普勒滤波器组的某两个滤波器中均有较大的增益,同时在其他滤波器中也存在明显增益,故目标4存在明显的频谱泄漏。产生原因:各个滤波器具有相同的幅频特性,等间隔分布在频率轴上,如果多普勒频率没有落在通道上,而是通道之间时,可以看到其他通道对之间的数据也有增益,所以各个通道上都会有增益,因此形成了频谱泄露。

(8)速度模糊和距离模糊以及距离检测盲区产生的原因?
答:距离模糊原因:当目标离雷达的距离大于脉冲重复周期所对应的最大距离时,目标回波不落在本周期内,此时所测的目标距离非真实距离。

速度模糊原因:目标运动速度超出了雷达测速范围,雷达检测会忽略整周期的部分,认为目标处于低速运动。我个人理解,其本质原因是因为脉冲的重复周期时间太长,相当于雷达以脉冲重复周期为等间隔对目标的运动的速度进行采样,如果重复周期太大,则在相同“周期”内采样的“”越少,则最大不模糊速度越小。不考虑其他因素和指标,如果“速度采样间隔时间”Tc时间越短,则Vmax就越大,如下公式所示。

距离盲区原因:雷达开始发送脉冲时是不接受信号的,因此在雷达发射信号时期在一定距离内返回来的信号被过滤掉,因此这段距离就是距离盲区。

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