相位和差单脉冲雷达仿真研究

论文摘要

雷达系统仿真技术具有经济、灵活、可重复使用、可继承性等优点,为雷达系统的研究、设计和验证节省了大量的费用,使得雷达系统的性能得到保证,已成为雷达系统和电子对抗研究中的一项关键技术。现代雷达通常应用单脉冲跟踪系统,与圆锥扫描雷达相比单脉冲雷达具有:跟踪精度高;作用距离不受限制;数据率的潜力大;抗干扰性能好等优点。本文以某研究所协作项目“单脉冲雷达软件仿真系统”为背景对相位和差单脉冲雷达进行计算机仿真研究。设计过程中采用Matlab7.0对各模块进行功能验证,然后在VC++平台下对各模块设计并搭建单脉冲雷达仿真平台。本文主要完成信号环境、天线与接收机、信号处理和数据处理中若干模块的建模和仿真。信号环境部分:对目标的五种Swerling起伏模型、目标回波建模和仿真,研究了杂波的主要形式并采用零记忆非线性变换法（ZMNL）对满足幅度分布为:对数正态分布、韦布尔分布、K分布,功率谱密度为高斯型的杂波进行了建模和仿真;天线及接收机部分:研究相位和差单脉冲雷达的天线方向图、时间灵敏度控制（STC）、自动增益控制（AGC）、正交相干检波、接收机噪声等模块。其中自动增益控制模块分别研究数字AGC和自适应AGC。自适应AGC给出了采用高效检波器（积分梳状滤波器）和基于递推最小二乘算法（RLS）的一阶FIR滤波器进行设计的方案;信号处理部分:对脉冲压缩、组合巴克码的旁瓣抑制、单脉冲测角及解角误差等模块的原理和方法进行研究分析。其中着重研究了和差通道幅相不一致性对相位和差单脉冲雷达测角的影响,并研究了三通道幅相一致性校正的方法,给出了仿真结果;数据处理部分:介绍解距离、速度模糊的方法,采用卡尔曼滤波对跟踪滤波模块进行建模和仿真,并给出了相应的仿真结果。本文最后介绍本课题设计的单脉冲雷达软件仿真系统的构成和功能,并对该系统进行一定的仿真测试和研究分析。仿真结果表明对各模块的建模达到了预期要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外发展状况
• 1.3 仿真的相关技术
• 1.4 本文的主要工作与章节安排
• 第二章 雷达信号环境仿真
• 2.1 目标模型
• 2.1.1 点目标回波信号模型
• 2.1.2 目标起伏模型
• 2.2 几种常见的雷达信号
• 2.2.1 相参脉冲串
• 2.2.2 线性调频信号
• 2.2.3 相位编码信号
• 2.3 环境杂波
• 2.3.1 杂波的后向散射系数模型
• 2.3.2 杂波的幅度分布模型
• 2.3.3 杂波的功率谱模型
• 2.3.4 杂波的建模与仿真
• 第三章 天线及接收机的建模与仿真
• 3.1 天线方向图的数学模型
• 3.2 天线和差波束方向图的建模与仿真
• 3.3 接收机模块建模和仿真
• 3.3.1 时间灵敏度控制（STC）
• 3.3.2 自动增益控制（AGC）
• 3.3.3 相干检波器
• 3.4 接收机噪声的建模与仿真
• 第四章 信号处理模块建模与仿真
• 4.1 缓存器
• 4.2 脉冲压缩
• 4.2.1 线性调频信号脉冲压缩
• 4.2.2 相位编码信号脉冲压缩
• 4.3 解角误差
• 4.3.1 三通道幅相一致性校正
• 第五章 雷达数据处理
• 5.1 解距离和速度模糊
• 5.1.1 距离模糊和速度模糊
• 5.1.2 解距离模糊
• 5.1.3 解速度模糊
• 5.2 跟踪滤波
• 5.2.1 卡尔曼滤波的递推模型
• 5.2.2 目标运动模型
• 5.2.3 仿真
• 第六章 单脉冲雷达仿真系统的测试
• 6.1 单脉冲雷达仿真系统功能概述
• 6.2 单脉冲雷达仿真子系统
• 6.3 单脉冲雷达仿真系统的测试
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果