雷达信号处理过程说明书文档

实用标准文案大全运动目标回波信号和固定目标（包括地波）回波信号的主要区别是运动回波信号带有多普勒频移。假设雷达发射信号的频率为0f，初相为0的全相参脉冲信号，那么发射信号序列可以用下图1表示。tX(t)图一可以表示为：00()()cos(2)xtrecttAft如果只关注正弦波部分，则发射信号脉冲部分为：00()cos(2)StAft那么在照射到距离为R处的目标时回波为：r00()cos[2()]rStKAftt其中K为衰减系数，rt为反射时间。2rRtc如果当目标以速度为rV朝向雷达运动的时候：(t)rRRVt所以：2()2(t)rrRVtRtcc那么目标回波和发射信号的相位差是时变的：实用标准文案大全0024()/crrftfRVt当目标是运动的时候，发射与接收的信号之间有一个频率差，用df表示：21d=2drdVft假设基频为0f雷达信号经过反射之后变为0dff，接收之后对信号进行数字下变频（DDC）将原有的信号的载频0f去除，获得只含有频移df的信号。数字下变频DDCIQ图二所以在全相参雷达中，可以使用正交相位检波器来获得中频信号的基带信号()xt，有时也称()xt为中频信号的复包络。即：(t)()=()+j()()jIQxtxtxtate上式中：()()cos(t)()()sin(t)IQxtatxtat通过低通滤波器之后，输出的双正交通道信号分别为：()()cos(t)(t)cos(2)()()sin(t)(t)sin(2)IdQdxtatKaftxtatKaft脉冲压缩：此时正交两路信号为经过调制（线性调制，非线性调制或相位编码）的大时宽带宽信号。而从本质上来说，雷达的距离分辨率取决于信号的带宽，脉冲越窄，其带宽越宽，分辨能力就越高。但是大时宽带宽的信号只是具有高分辨力的潜质，但是真正体现其高分辨力还是需要通过脉冲压缩滤波器之后实现。而脉冲压缩滤波器是和发射信号的调制方式所匹配的。而脉冲压缩分为时域和频域两种方法，由于时域的方法占用资源过多，而且算法的实时性不高，所以只考虑频域的匹配滤波方法。首先将信号以实部虚部相间的方式存放在一个数组中并进行FFT变换，实用标准文案大全这也是DSP中FFT变换的要求。同时，匹配滤波的脉压系数是发射信号调制系数的反转共轭即：(())coeffconjfliplrChirp调频的脉压系数的数量直接由脉冲时宽和采样频率决定，同时对信号和系数进行相同点数N的FFT变换，然后两者相乘。如果考虑加窗，那么则需要在系数h(n)进行FFT的N点变换之前先乘以窗函数w(n)。流程框图为：正交检波器N点FFT变换S(k)*H(k)匹配系数h(n)H(k)=FFT(w(n)*h(n))加权系数w(n)N点IFFT变换图三脉冲对消：处理过的信号则是一个个脉冲的形式，可以认为这是一组串行数据，将其按脉冲周期划分为N*M的矩阵，其中N为脉冲数，M为一个脉冲周期内采样点数，它和脉冲重复周期采样频率有关。可以将每个采样点的间隔认为是一个距离门，也就是可以将这个1（MN）的一维数据转换为按脉冲序号排列的NM的二位矩阵。每个单元内存放的均是表示信号的复数，也就是(n,m)(n,m)j(n,m)IQSxx，如下所示：实用标准文案大全1234N1234M图四如果，任取一个单元内的对其取模，即22(n,m)(n,m)(n,m)IQSxx，那么在此时横坐标是时间单元，也就同时代表着距离单元。当有目标产生回波的时候，在这个矩阵的单元中就会出现峰值，即(n,m)S会变的很大。每一个单个脉冲重复周期内的回波都会包含这些目标的回波，当然其中不仅包括目标的回波，自然也会包含地杂波和低速运动的物体产生的回波，这些都是雷达追踪的干扰。假设在雷达可探测的半径中存在高速运动的目标A，静止目标B以及低速运动的杂物C，那么在一个脉冲重复周期内的回波就会有三个峰值。如下图所示：图五实用标准文案大全那么表现在N*M的矩阵中，则如下图所示：1234N1234M图六橙色所示的列是峰值所在的距离（时间）单元出现了峰值，三维图如下所示：图七虽然上图中显示一列的峰值接近相似，但是由于这是每个单元内存放的信号的模长，实际信号还包含有相位信息，由此步之后进行脉冲对消，也就是将2号脉冲减去1号脉冲，3号脉冲减去2号脉冲以此类推。峰值A因为是静止物体回波，相位也基本相同，所以对应相减之后可以基本消除。而峰值B,C由于有速度，虽然其模长基本相同，但是相位却差别很大。一般来说，经过两次对消之后，基本可以将静态目标的回波消除。而峰值B,C由于有速度，虽然其模长基本相同，但是相位却差别很大。因此对消之后不会消除他们反而可能会增大其信号峰值。实用标准文案大全图八这里可以发现没有被对消掉的脉冲的峰值反而变大了，由80变成了150。此时的信号是在时域上表示的，也就是如下图所示：1234N1234M脉冲数采样点O图九可以发现，横轴是代表着时间的离散的采样序列。它代表着时间点同时也代表着距离，也就是说一列的数据都是表示距离雷达同一距离的物体（目标）所产生的回波信息而这个距离则是由横轴的坐标表示。所以，MTI是为了消除静态目标，但是无法区分目标的移动速度，那么，接着就需要对目标加以区分，由前叙述可知。实用标准文案大全由前分析可知，对消器大大消弱了固定目标的回波信号的幅值，而固定目标的多普勒频移为零。所以可知对消器的频谱特性是在零频以及rNf处出现凹口（rf为脉冲的重复频率）。而如果对同一列的采样点进行FFT变换，也就是对距离为同一个点的N次采样进行快速傅里叶变换也就可以得到这个点的频谱，那么就可以得到这一点引起的频移。如果将这种方法的FFT用滤波器表现，那么就是一组带有N个中心频率平均分布在0-所以，MTI是为了消除静态目标，但是无法区分目标的移动速度，那么，接着就需要对目标加以区分，由前叙述可知，如下图是在有8脉冲的情况下的设计的滤波器：图十而当经过有16个滤波器组成的滤波组处理之后，所得到的图如下所示：图十一可以发现在原来每个固定距离点的列都出现了一个峰值。总体来看把图九中的各实用标准文案大全个数据处理成了下图所示：1234N1234M通道数采样点On而这些峰值所对应的行不再是脉冲数，而是通道数，而每个通道对应着一个带通滤波器的中心频率，如上图所示，探测到的两个动目标的多普勒频移分别对应的是3号滤波器和n号滤波器的中心频率，他们所对应的中心频率分别为3rfN，rnfN。CFAR：