雷达目标参数估计.doc

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1、 MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Chapter 1 Section 1 SEQ MTEqn r h * MERGEFORMAT SEQ MTSec r 1 h * MERGEFORMAT SEQ MTChap r 1 h * MERGEFORMAT 1、设10个阵元半波长间距的ULA，请画出其波束指向0度、-20度与45度的波束方向图，并计算其波束宽度。解答：1理论分析设来波方向为 ，阵元数为N，阵元间距为d，波长为 ，且 。令 ，那么导向向量表示为： (1)扫描方向设为，扫描向量表示为： (2)那么波束形成器输出为： (3)波束宽度：

2、波束宽度是峰值波束功率下降3dB对应的方向角范围。2计算步骤第一步，参数设置：阵元数element_num=10，阵元间距为半波长d_lamda=1/2，扫描方向theta从-pi/2 到pi/2，来波方向theta0分别等于0度、-20度、45度；标记虚数单位imag=sqrt(-1)；第二步：计算导向向量，计算不同theta值时的扫描向量，进而求出波束形成器输出。第三步，绘图，标出波束宽度。 3仿真结果仿真结果如图1所示，其中a-c分别是来波方向为0度、-20度、45。图1 来波方向为0度a、-20度b、45度c时的波束方向图及波束宽度4matlab程序% 波束成形% 10个阵元，阵元间距

3、为半波长% 画出theta0 =0度的波束方向图，并观察波束宽度。-20度及45度的波束方向图时，只需要更改theta0的值即可。clc;clear all;imag=sqrt(-1);element_num=10; %阵元数为10d_lamda=1/2; %阵元间距d与波长lamda的关系theta=linspace(-pi/2,pi/2,400);theta0 = 0 /180*pi; %来波方向w=exp(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta0)*0:element_num-1); % 导向向量for j=1:length(theta) a=exp(imag*2*pi*

4、d_lamda*sin(theta(j)*0:element_num-1); % 扫描向量 p(j)=w*a; %波束形成器输出endfigure(1)plot(theta/pi*180,abs(p),grid onxlabel(theta/deg)ylabel(幅度/dB)title(a)来波方向0度的波束方向图)2、设单个脉冲信噪比是10分贝，进展10脉冲相干累积，累积后信噪比是多少分贝？并进展计算机仿真验证。解答： 1理论分析设单脉冲的信噪比为 ，相干累积N个脉冲得到的信噪比为： (4)在对数形式下，N=10，那么。2计算步骤第一步，参数设置：设采样点数N，通道数为C，多普勒为fd，脉冲

5、宽度为Te，相干累积的脉冲数为M；第二步，生成信号：生成M行N列的信号矩阵，其中每个通道行的第150列为感兴趣的目标信号，其它为零，然后加上随机噪声。设置噪声强度使信噪比为10dB。第三步，对信号进展C个点的傅里叶变换从而相干累积，并画出三维相干累积信号图。第四步，通道累加求与。第四步，计算累积后信号的信噪比。 3仿真结果matlab随机计算一次，得到输入信号信噪比dB，相干累积后信噪比dB。三维的相干累积信号如图2所示。图2 三维相干累积信号图4matlab程序% 回波信号信噪比10dB，验证10个脉冲相干累积后的信噪比提高10dBclear allclose allclc%构造回波信号N=

6、300; %采样点数C=100; % 通道数fd=100; % 多普勒Te = 50e-6; % 脉冲宽度M=10; % 参与相干累积的脉冲数量signal = zeros(M,N); % M行N列signal(:,150) = exp(j*2*pi*fd*(0:M-1)*Te);% 每行第1000个代表感兴趣的目标信号,同时进展多普勒noise = sqrt(0.05)*(randn(M,N)+j*randn(M,N); %噪声signal_power = sum(abs(signal(:,150).2)/M; % 信号功率为 1nosie_power = sum(var(noise)/N;

7、 % 噪声功率为0.1 SNR_in = 10*log10(signal_power/nosie_power) %信噪比为10dBecho = signal + noise; % 信号与噪声加合for i=1:N echo_CI(:,i) = fftshift(fft(echo(:,i),C); % 相干累积，通道数为Cendmesh(1:N,1:C,abs(echo_CI) %画出累积信号的三维图xlabel(多普勒/Hz);ylabel(通道);title(相干累积信号);echo_CI_sum = sum(echo_CI); % 通道求与signal_CI_power = sum(abs

8、(echo_CI_sum(150).2)/C; %相干累积信号功率noise_CI_power = var(echo_CI(1,:); %相干累积噪声功率SNR_out = 10*log10(signal_CI_power/noise_CI_power) % 相干累积信号信噪比3、设脉冲宽度是50us，信号宽度是1MHz，LFM波形，采样频率是2MHz，请进展数字脉压仿真脉压系数加权不加权都可以，要事先声明。同时对其模糊函数进展仿真验证。解答：声明：脉压系数没有加权；采用升频线性调频脉冲。1理论分析升频线性调频信号表示为： (5)其中为脉冲宽度，为调频斜率，信号带宽为。匹配滤波器为，脉压信号为

9、调频信号与匹配滤波器的时域卷积或频率乘积。模糊函数为： (6)2计算步骤第一步，参数设置：设脉冲宽度T，信号宽度B，采样频率Fs；并由以上计算出啁啾斜率K=B/T，采样间隔Ts=1/Fs，采样点数N=T/Ts；第二步：形成总长度为T，个数为N的时间序列t；并根据啁啾斜率求出调频信号St，及匹配滤波器Ht；然后将调频信号与匹配滤波器在时域求卷积，得到脉压信号。第三步，根据2式求模糊函数。第四步，绘图。 3仿真结果仿真结果如图3所示，a-b为线性调频信号时域波形、频谱图，c为脉压信号频谱图；d为模糊函数等高线图。图3 线性调频信号时域波形a、频谱图b；脉压信号频谱图c；模糊函数等高线图d4matl

10、ab程序% 调频信号的产生，及经过匹配滤波器后变为脉压信号T=50e-6; % 脉冲宽度50usB=1e6; % 信号宽度1MHzK=B/T; % 啁啾斜率 Fs=2e6;Ts=1/Fs; % 采样频率与采样间隔N=T/Ts; % 采样点数t=linspace(-T/2,T/2,N); %形成总长度为T，个数为N的序列St=exp(j*pi*K*t.2); % 调频信号Ht=exp(-j*pi*K*t.2); % 匹配滤波器Sot=conv(St,Ht); % 求调频信号与匹配滤波器的时域卷积，即为所需要的脉压信号freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N); % 频域序列subpl

11、ot(221) %两行两列图plot(t*1e6,real(St)% 脉压axis(-T/2*1e6,T/2*1e6, -inf,inf);xlabel(时间/us);ylabel(幅度/v);title(调频信号);subplot(222)plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St); % 对调频信号的频谱xlabel(频率/MHz); ylabel(电平/dBm);title(调频信号的幅度); grid on;axis tight;subplot(223)L=2*N-1; % 卷积之后变为2N-1个点t1=linspace(-T,T,L); % 卷积之后的横坐标

12、Z=abs(Sot); % 绝对值Z=Z/max(Z); %归一化 Z=20*log10(Z+1e-6); % 化为对数形式 plot(t1*1e6,Z);grid on;xlabel(时间/us);ylabel(幅度/dB);title(脉压信号);subplot(224)x = lfm_ambg(T, B, 1); % 求模糊函数，1表示升频线性调频tau = (-1.1:.002:1.1)*T; % 时延坐标fd = (-1.1:.002:1.1)*B; % 多普勒坐标contour(tau*1e6,fd/1e6,x) % 三维网格图xlabel (时延/us)ylabel (多普勒/M

13、Hz)title(d)模糊函数);% 模糊函数% taup: 脉冲宽度% b：带宽% up-down：1为升频线性调频，-1为降频线性调频% 返回模糊函数矩阵function x = lfm_ambg(taup, b, up_down)eps = 0.000001;i = 0;mu = up_down * b / taup;for tau = (-1.1:.002:1.1)*taup i = i + 1; j = 0; for fd = (-1.1:.002:1.1)*b j = j + 1; val1 = 1 - abs(tau)/taup; val2 = pi*taup*(1-abs(tau)/taup); val3 = (fd+mu * tau); val = val2*val3; x(j,i) = abs(val1*(sin(val+eps)/(val+eps).2; endend第 11 页