雷达目标参数估计.pdf

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1、-1、设 10 个阵元半波长间距的 ULA，请画出其波束指向 0 度、-20 度和 45 度的波束方向图，并计算其波束宽度。解答解答：1 1理论分析理论分析设来波方向为0，阵元数为 N，阵元间距为d，波长为，且d/2。令 j2d/，则导向向量表示为：w expjsin00:N 1(1)扫描方向设为，扫描向量表示为：a expjsin0:N 1(2)则波束形成器输出为：p wa(3)波束宽度：波束宽度是峰值波束功率下降3dB 对应的方向角范围。2 2计算步骤计算步骤第一步，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、/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 3仿真结果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 度时的波束方向图，波束宽度分别为 10.4 度，10.8 度，14.8 度。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4 4matlabmatlab 程序程序%波束成形%10 个阵元，阵元间距为半波长%画出 theta0=0 度的波束方向图，并

3、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=e*p(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta0)*0:element_num-1);%导向向量for j=1:length(theta)a=e*p(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta(j)*0:el

4、ement_num-1);%扫描向量p(j)=w*a;%波束形成器输出end.z.-figure(1)plot(theta/pi*180,abs(p),grid on*label(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。解答解答：1 1理论分析理论分析设单脉冲的信噪比为SNR1，相干累积 N 个脉冲得到的信噪比为：SNRCI N SNR1(4)在对数形式下，SNR110dB，N=10，则SNRCI 20dB。2 2计算步骤计算步骤第一步

5、，参数设置：设采样点数 N，通道数为 C，多普勒为 fd，脉冲宽度为 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，通道累加求和。第四步，计算累积后信号的信噪比。3 3仿真结果仿真结果matlab 随机计算一次，得到输入信号信噪比9.9376dB，相干累积后信噪比 19.066dB。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4 4matlabmatlab

6、 程序程序%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=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)=e*p(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.z.-signal_power=sum(abs(s

7、ignal(:,150).2)/M;%信号功率为 1nosie_power=sum(var(noise)/N;%噪声功率为 0.1SNR_in=10*log10(signal_power/nosie_power)%信噪比为 10dBecho=signal+noise;%信号与噪声加合for i=1:Necho_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*label(多普勒/Hz);ylabel(通道);title(相干累积信号);echo_CI_sum=sum(echo

8、_CI);%通道求和signal_CI_power=sum(abs(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。解答解答：声明：脉压系数没有加权；采用升频线性调频脉冲。1 1理论分析理论分析升频线性调频信号表示为

9、：st1tRectTTppjt2(5)e其中Tp为脉冲宽度，为调频斜率，信号带宽为B Tp。匹配滤波器为s*t，脉压信号为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：;fd22*j2fdstst etRectTpdtjt2jtTp2eedt1Tpt RectTp(6)sin fdTp1Tp 1,TpTp fdTp1Tp2 2计算步骤计算步骤第一步，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；.z.-并根据啁啾斜率求出调频信号St，及匹配

10、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 3仿真结果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d4 4matlabmatlab 程序程序%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

11、/2,N);%形成总长度为 T，个数为 N 的序列St=e*p(j*pi*K*t.2);%调频信号Ht=e*p(-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subplot(221)%两行两列图plot(t*1e6,real(St)%脉压a*is(-T/2*1e6,T/2*1e6,-inf,inf);*label(时间/us);ylabel(幅度/v);title(调频信号);subplot(222)plot(freq*1e-6,fftshift(a

12、bs(fft(St);%对调频信号的频谱*label(频率/MHz);ylabel(电平/dBm);title(调频信号的幅度);grid on;a*is 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Z=abs(Sot);%绝对值Z=Z/ma*(Z);%归一化Z=20*log10(Z+1e-6);%化为对数形式plot(t1*1e6,Z);grid on;*label(时间/us);ylabel(幅度/dB);title(脉压信号);.z.-subplot(224)*=lfm_ambg(T,B,1);%

13、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,*)%三维网格图*label(时延/us)ylabel(多普勒/MHz)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*=lfm_ambg(taup,b,up_down)eps=0.000001;i=0;mu=up_down*b/taup;for tau=(-1.1:.002:1.1)*taupi=i+1;j=0;for fd=(-1.1:.002:1.1)*bj=j+1;val1=1-abs(tau)/taup;val2=pi*taup*(1-abs(tau)/taup);val3=(fd+mu*tau);val=val2*val3;*(j,i)=abs(val1*(sin(val+eps)/(val+eps).2;endend.z.