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1、-范文最新推荐-1 / 18Matlab 雷达目标回波模拟仿真+文献综述摘要现代雷达系统日益变得复杂，难以用简单直观的分析方法进行处理，因此，雷达系统模拟日益获得推广。雷达系统模拟方法具有经济、灵活、方便等优点，在雷达研究领域和工程技术领域得到了广泛的应用。本基于线性调频脉冲雷达，对雷达回波模拟和处理进行了研究。本文主要工作分为三部分：线性调频连续波雷达系统以及雷达回波模拟介绍、运用 Matlab软件仿真回波信号、目标回波信号的产生过程分析。首先，介绍了 LFMCW 雷达系统的原理和雷达目标回波模拟波形的产生的原理，然后对信号模拟的软件Matlab 进行了介绍以及用 Matlab 仿真出回波信
2、号图像，最后，介绍了利用 FPGA 对图像中的数据信号进行处理和分析，最后得出目标回波的过程。本文完整地给出了锯齿波线性调频脉冲雷达系统的模拟和处理过程，模拟的雷达回波的数据经过雷达信号处理以及 D/A 处理后，最终形成回波信号。5752关键字：LFMCWFPGA 雷达目标回波模拟Title:Radar target echo simulationAbstractModern radar systems become more complicated, it is difficult to use simple intuitive analysis method for processing,
3、 therefore, radar system simulation increasingly get promotion. Radar system simulation method of economic, flexible and convenient, in the radar research field and engineering technology has been widely used.This article based on linear FM pulse radar, of radar simulation and processing. This paper
4、 mainly work is pided into three parts: linear FM continuous wave radar system and radar simulation with Matlab simulation software is introduced, the echo signal, target echo signal generation process analysis. First, this paper introduces the principle -范文最新推荐-3 / 18of LFMCW radar system and radar
5、 target echo simulation of the principle of wave generated, and then the signal of the software Matlab simulation are introduced and Matlab simulation the echo signal images, finally, introduced the use of FPGA in the images of the data to signal processing and analysis, finally draw target echo of
6、the process. This paper presents A complete sawtooth wave LFM radar system simulation and the treatment process, simulation of the radar echo data after radar signal processing and D/A treatment, and finally form the echo signal. 致谢 23参 考 文 献 241 绪论1.1 选题背景和意义 雷达的英文名字是 Radar(Radio Detection Ranging)
7、，其含义是指用无线电对目标进行探测和测距。雷达的基本任务有两个：一是发现目标的存在，二是测量目标的相关参数，前者称为雷达检测，后者成为雷达参数提取或者是雷达参数估值。随着现代雷达技术的发展，雷达的任务不仅仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且包含测量目标的速度，以及从目标回波中获取更多相关信息。作为探测目标和获取信息的手段和工具，雷达系统具有探测距离远、可全天候工作以及快速搜索和精确跟踪目标等优点，无论军用还是民用，都占据着重要位置。它是一种利用目标对电磁波的反射(或称为二次散射)现象来发现目标并测定其位置的电子装备。雷达发射电磁波，并接收目标反射回来的电磁波，由此来发现目标并提取有用信息。飞机
8、、导弹、人造卫星、各种舰艇、车辆、兵器、炮弹以及建筑物、山川、云雨等等，都可能是雷达的探测目标，这由雷达的用途而定。随着雷达技术的发展，雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位角和俯仰角，还包括测量目标的速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。经过近 70 年的发展，雷达已广泛应用于地面、空中、海上、太空等。地面雷达主要用来对飞机和太空目标进行探测、定位和跟踪；船上雷达除-范文最新推荐-5 / 18探测空中和海面目标外，还可用作导航工具；机载雷达除要探测空中、地面或海面目标外，还可用作大地测绘、地形回避及导航之用；在宇宙飞行中，雷达可用来控制宇宙飞船的飞行和降落等。由于雷达功能的日益多样化和
9、复杂化，使得在设计和分析雷达系统时不得不考虑大量的非线性因素和随机因素。这时，采用数字模拟方法有很多优点。最主要的优点就是经济、灵活。用软件建立模型可以节省大量人力和物力，所以经济性是显而易见的。灵活性主要表现为数字模型的可控性，用软件建立模型，其模型参数可任意给定，几乎不受其他条件限制。如果用实物或者实物模型，则往往要受技术条件、物质条件以及环境条件等因素的限制。由于在实际的雷达回波信号中，不仅仅有目标的反射信号，同时还有接收机的热噪声、地杂波、海杂波、气象杂波等各种噪声和杂波的叠加。因此，雷达回波模拟包含了目标回波信号的模拟、杂波信号的模拟以及噪声信号的模拟。 1.2.2 线性调频脉冲雷达
10、回波模拟技术四十多年来，伴随着现代计算机技术的迅猛发展，计算机模拟技术在科学研究领域和工程技术领域得到了广泛的普及与应用。在国防科技领域，模拟技术己成为军用电子系统、导弹武器系统、航空航天工程等研制与试验中的先导技术，没有模拟技术的支持，重大国防工程和武器装备的发展就不可能像今天这样如此迅速。模拟技术已是追求“投资少、效率高、技术好”这一理想目标的重要手段，它使军事装备的研制、试验、训练与使用方法产生了巨大的变革。很多国家都非常重视模拟技术的发展，为此投入了大量的人力和物力。美国国防部所属的三军专门成立了人机环境研究所，用来从事试制军用训练模拟器的工作，而且目前已有两百
11、多家公司在研制模拟器，每年都要投资十多亿美元。此外，英国、加拿大等一些技术发达国家也都加大投入进行这方面的研制，并取得了一定的成果。近年来，我国也越来越重视模拟技术，在 70 年代诞生了第一台雷达模拟器，到目前为止也已研制并装备部队了雷达的各种模拟器材，用途-范文最新推荐-7 / 18非常广泛，包括对空中、地面和海上各种目标实施警戒、侦察、跟踪、校对和电子对抗等。1.3 课题任务现代雷达系统越来越复杂，必须有功能完备的模拟技术对其进行检测和研究，雷达回波模拟就是其中之一。课题研究 LFMCW 雷达信号回波特征，通过对锯齿波的分析构建系统框图，利用 Matlab 编程实现目标回波模拟信号以及锯齿
12、 LFMCW 雷达回波信号分析。1.4 论文安排本论文共分为四章，具体内容安排如下：第 1 章概述了选题背景和意义，分析了国内外相关技术的发展动态，并对本论文的主要工作进行了阐述。第 2 章重点介绍了雷达线性调频原理及锯齿 LFMCW 雷达回波信号分析，列出系统总体的结构框图。第 3章通过之前对雷达回波模拟原理的介绍，利用 Matlab编程实现目标回波模拟信号，通过 Matlab 仿真出锯齿波的波形以及对合成波的波形。第 4 章的结论部分对整个论文的工作和成果进行总结。 图 2.2(a)表示信号的频率——时间关系，实线代表发射信号，点划线代表回波信号，波形与发射信号相似
13、，只是在时间上，相对于发射信号有 的时延，将发射信号与回波信号进行混频得到差拍信号。图 2.2(b)是差拍信号 的频率——时间关系，由图可看出，差拍信号存在两个恒定的频率段 AB 和 BC，BC 段频率为 ，时宽为，AB 段为有效段，时宽为 ，在差拍信号中占主要成分。由图 2.2(b)可得，利用三角形斜率公式，有效段内差拍信号频率为：(2.1)即有效时段内的差拍信号频率与回波时延（或与目-范文最新推荐-9 / 18标的距离）成正比，因此只要求得有效段内的差拍信号频率，即可得到目标的距离。图 2.2 锯齿调频连续波雷达频率时间关系当在不同距离处存在多个点目标或分布目标时，
14、差拍信号为各个目标差拍信号的线性叠加，但在频率上却是分离的。所以，在单目标或多目标情况下，都可以从差拍信号中获取目标的距离信息。由上面的分析，有效时间段为 ，对于不同距离处的回波，其有效段时宽是不同的，为减小 BC 段的影响，当有多个目标时，回波的有效时间段取为 ( )，信号在有效时宽 内的带宽为 ，距离分辨力为，要小于脉冲压缩信号的距离分辨力。2.3 目标回波信号模拟雷达发射的电磁信号照射到目标后，经过目标的二次散射返回到雷达天线，此时，目标的回波信号与雷达的发射信号相比较，在时间、频率以及幅度等三个方面发生了明显的变化。 式中， 为时延， 为多普勒频率， 为目标回波信号的幅度。2.4 差频信号时域分析线性调频信号在第 n+1 个调频周期内的发射信号 可表示为：(2.5)式中忽略了发射信号的初相， 为发射信号的振幅，为发射信号在 t =nT 时的瞬时频率， 为调频斜率（B 为调频带宽） 。设在 t=0 时刻，点目标距离为 ，以径向速度 V 临近雷达，则 t 时刻点目标回波时延为 , , 为 t=0 时刻点目标的
