线性调频雷达回波模拟和信号处理研究

论文摘要

雷达系统仿真技术为系统的研究、设计和验证节省了大量的费用,也使得雷达系统的性能得到保证。它所具有的经济、灵活、可重复性、可移植性等特点,使其逐渐成为雷达系统和电子对抗系统研究中的一项关键技术。本文以XX雷达软件仿真系统为背景,对回波生成和信号处理子系统的建模和实现进行了分析和研究。主要工作有:1.雷达仿真系统中采用相控阵天线模拟天线方向图,文中分析了相控阵雷达密度加权天线的特点,研究了阵元排列方式、天线加权方式,建立了密度加权相控阵天线的方向图模型,并给出了计算机仿真结果。2.研究了雷达系统仿真中的回波生成子系统的建模和实现方法,采用相干视频回波模拟雷达目标回波、噪声和杂波,利用对来自各个单个散射体的回波信号进行叠加的方法,来模拟复杂散射环境的合成信号。建立了目标回波模型、噪声模型、杂波模型,详细介绍了线性调频信号特点以及其抗干扰性能,重点研究了杂波的后向散射系数、幅度分布、功率计算模型等,给出了常规和脉冲压缩杂波的仿真结果。3.研究了雷达系统仿真中的信号处理子系统的相关算法,并给出了信号处理流程,采用了脉冲压缩、动目标显示、脉冲积累、恒虚警、单脉冲比幅测角、相对标定法等信号处理算法。本文重点对其中的脉冲压缩、恒虚警、解模糊算法以及RCS提取方法进行了研究。介绍了时域和频域两种脉压方式,分析了频域脉冲压缩处理中的旁瓣抑制部分和部分脉冲压缩对目标检测的影响;研究了排序统计恒虚警（OS-CFAR）、二维排序统计恒虚警（2D-OS-CFAR）,以降低CFAR检测的虚警概率;提出了一种基于滑窗相关器法的多目标解模糊算法,并与余差查表法进行了比较;最后,研究了一种基于相对标定法的RCS提取方法,给出了测量系统框图,并通过仿真结果验证了方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 雷达系统仿真研究对象
• 1.2 雷达系统仿真的方法
• 1.3 国内外雷达系统仿真技术发展概况
• 1.4 雷达仿真系统介绍
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 天线方向图的建模与仿真
• 2.1 相控阵天线方向图模型
• 2.2 平面阵排列
• 2.2.1 排列方式
• 2.2.2 最大阵元间距
• 2.2.3 平面阵空间相位差
• 2.3 平面相控阵天线加权
• 2.4 平面相控阵的阵因子
• 2.5 坐标系的转换
• 2.5.1 雷达直角坐标系到阵面直角坐标系的转换
• 2.5.2 阵面直角坐标系与指向方位坐标系转换
• 2.6 密度加权相控阵天线仿真结果分析
• 2.6.1 密度加权天线阵的分布模拟仿真
• 2.6.2 密度加权天线阵的天线方向图仿真
• 2.7 本章小结
• 第三章 雷达回波子系统建模与仿真
• 3.1 雷达相干视频信号模型
• 3.2 回波生成子系统的实现流程
• 3.3 目标建模与仿真
• 3.3.1 雷达目标散射截面积（RCS）
• 3.3.2 线性调频信号
• 3.3.3 接收天线波束方向图调制
• 3.4 噪声建模
• 3.5 杂波建模与仿真
• 3.5.1 杂波后向散射系数模型
• 3.5.2 杂波幅度分布模型
• 3.5.3 杂波功率谱分布模型
• 3.5.4 杂波功率计算
• 3.5.5 常规杂波模拟
• 3.5.6 脉冲压缩杂波的模拟
• 3.6 本章小结
• 第四章 信号处理子系统建模与仿真
• 4.1 信号处理子系统
• 4.2 脉冲压缩
• 4.2.1 脉冲压缩方法
• 4.2.2 LFM频域脉冲压缩处理
• 4.2.3 部分脉冲压缩
• 4.3 恒虚警检测
• 4.3.1 排序统计CFAR检测器
• 4.3.2 2D-OS-CFAR检测器
• 4.4 解模糊算法
• 4.4.1 余差查表法
• 4.4.2 滑窗相关器法
• 4.5 RCS提取
• 4.5.1 RCS测量原理
• 4.5.2 测量RCS系统框图
• 4.5.3 仿真结果
• 4.6 本章小结
• 第五章 全文总结
• 5.1 全文总结
• 5.2 对未来工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果