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基于Matlab的雷达系统仿真
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基于Matlab的雷达系统仿真

  摘要: 根据雷达信号处理的主要方式, 运用信号处理理论与MATLAB仿真软件相结合的思想, 提出了一个雷达系统的仿真模型。该模型具有包含杂波的信号进入雷达信号处理机的动态处理过程。文中用MATLAB对一脉冲雷达系统进行了仿真, 同时给出了具体过程的仿真图形。

  关键词: 雷达信号处理; 脉冲压缩;相干检波;恒虚警处理

  0 引言

  随着社会和科技的不断发展, 现代雷达系统更加复杂且精准, 故需要借助计算机来完成对系统各项功能和性质的仿真, 以完成对系统性能的评估。Matlab提供了强大的仿真平台。一个典型的雷达系统主要由天线、发射机、接收机、信号处理机、伺服系统和终端设备等部分构成。本文主要讨论雷达信号处理部分, 并结合某脉冲雷达信号处理的实例来说明Matlab在雷达信号处理系统仿真中的应用。

  1 雷达回波信号接收

  本例主要采用的回波信号由目标回波、地物杂波和系统噪声三部分构成。其中目标回波的多普勒频率fd=250 Hz, 为线性调频信号, 动目标延迟约为133.3 μs (即20公里处)。通过Matlab提供的modulate函数, 可以方便地产生线性调频信号。modulate函数调用格式如下:y=modulate (x, fc, fs, ‘method’, opt)其中参数x为调制信号序列, fc为30 MHz载波频率, fs为40 MHz采样频率, ‘method’ 参数用来决定进行何种调制, opt为调制灵敏度, 也就是线性调频信号的步进系数。

  地物杂波为瑞利分布杂波。瑞利分布是雷达杂波中最常用、也是用得最早的一种统计模型。Matlab提供的raylrnd函数可用来产生瑞利分布的随机数。raylrnd (B, m) 中的参数B为瑞利分布参数, m是一个包含两个元素的一维向量, 这两个元素分别代表瑞利分布随机数矩阵的行数和列数。系统噪声是(0, 0.5) 上的均匀分布噪声。通过Matlab提供的rand函数可产生均匀分布的随机数。图1所示是运用Matlab得到的仿真结果图。

 

  

 

 

  2 信号处理系统仿真

  雷达信号处理的目的是消除不需要的信号及干扰, 提取或加强由目标所产生的回波信号。一个典型的脉冲雷达信号处理部分主要由A/D采样、相干检波、脉冲压缩、MTI、求模、累积、恒虚警处理等组成。图2所示是一个脉冲雷达信号处理的仿真模型。

 

 

  

 

 

  2.1 相干检波

  相干检波的目的是把中频信号转换成零中频的I、Q两路正交信号。若其中频信号为:

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