雷达杂波的建模与仿真方法研究

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SIRP法学生t分布雷达杂波建模与仿真

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在 概率 论 和数理 统 计 中[ 称 ,




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图 1 不 同 比 例 参 数 下 学 生 t 布 概 率 密 度 函 数 分
对 低 分 辨 率 雷 达 来 说 , 达 杂 波 的 幅 度 是 瑞 雷 利 分布 的 。随着 雷 达分 辨 率 的提 高 以 及采 用 低 入

机载相控阵雷达杂波建模与仿真-Read

机载相控阵雷达杂波建模与仿真-Read

第二章机载相控阵雷达杂波建模与仿真§2.1引言众所周知,雷达体制及工作环境不同,雷达杂波的特性也不同。

机载雷达工作在下视状态,地(海)杂波是影响雷达探测性能的主要因素,因此,在研究AEW雷达CFAR检测算法之前,有必要获得对雷达杂波特性的充分认识。

鉴于机载雷达的杂波与反射地类有关且随时间变化,即不同的地类(如海洋和高山)有不同的分布特性,同一地类在不同时刻分布参数也有变化。

研究雷达杂波特性的方式有两种,一是对实际测量的杂波数据进行统计分析,二是结合AEW 雷达的实际体制与参数,对不同地类(如沙漠、农田、海洋、丘陵和高山等)用不同的杂波起伏模型进行建模与仿真。

相比较实测数据而言,仿真数据虽然不能完全真实地反映实际环境中的复杂情况,但其也有自身的优点,如参数可以灵活控制、代价小等。

长期以来,国内外雷达界同行在雷达杂波特性分析方面做了大量的工作,建立了一系列的杂波模型。

随着雷达新体制的不断涌现,对雷达杂波特性的研究也在不断的深入。

新一代AEW雷达采用相控阵和脉冲多普勒(PD)体制。

有关机载相控阵雷达杂波仿真问题,在以往的文献中已有涉及[115~117]。

其中,文献[115]对有关雷达杂波仿真的方法进行了较为全面和详细的介绍,文献[116]讨论了平面相控阵机载雷达二维杂波数据仿真的数学模型。

该模型考虑到了阵元幅相误差以及载机的姿态变化等因素,具有一定的通用性。

但该模型只假设杂波的功率谱为高斯分布,幅度上无起伏,而没有考虑非高斯过程。

文献[117]建立了比较了完整的杂波数据库,但该文也只重点讨论了二维杂波谱的特性。

由于我们的目的是进行CFAR检测方法研究,所以我们从另一个角度出发,重点讨论了杂波数据的概率密度函数,我们还给出了仿真杂波数据的幅度图和概率密度图以及一些结论。

本章主要对机载相控阵雷达在不同地类和不同起伏模型下的杂波进行建模与仿真,目的是建立起比较完整的杂波仿真平台和杂波数据库,为后续的CFAR算法研究提供支撑。

雷达杂波建模仿真分析及目标检测研究

雷达杂波建模仿真分析及目标检测研究

(申请工学硕士学位论文)(申请工学硕士学位论文)雷达杂波建模仿真分析 及目标检测研究培养单位:信息工程学院 学科专业:信号与信息处理 研 究 生:黄杰 指导老师:杨杰 教授2014年5月分类号 密 级 UDC 学校代码 10497 学 位 论 文 题 目 雷达杂波建模仿真分析及目标检测研究 英 文 Research on Radar Clutter Modeling and Simulation 题 目 Analysis and Target Detection 研究生姓名 黄 杰 姓名 杨 杰 职称 教授 学位 博士 单位名称 武汉理工大学信息工程学院 邮编 430070 申请学位级别 硕士 学科专业名称 信号与信息处理 论文提交日期 2014年4月 论文答辩日期 2014年5月 学位授予单位 武汉理工大学 学位授予日期 答辩委员会主席 评阅人2014年5月指导教师独创性声明本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签名:日期:学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人承诺所提交的学位论文(含电子学位论文)为答辩后经修改的最终定稿学位论文,并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。

同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息服务。

(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名):导师(签名):日期:摘要雷达的作用是对各种目标进行探测,以得到人们想要的某些信息,称为有用信息,但雷达发射信号被反射回来时包含的信息十分丰富,对于其中那些人们不想要的某些信息,称为无用信息,它们会对有用信息产生干扰,为了得到清晰准确的有用信息,必须对雷达回波信号进行必要的处理,剔除抑制那些无用信息。

相参相关雷达杂波的建模与仿真

相参相关雷达杂波的建模与仿真

对所产生的杂波作 了功率谱估计 。实验结果证 明, 以上两种方 法是有效 可靠的。
关 键 词 :相 参 雷 达 杂 波 ;建 模 与 仿 真 ;统 计模 型 ; 率谱 估 计 功 中 图分 类 号 : N9 7 T 5 文献标识码 : A 文 章 编 号 :6 22 3 ( 0 7 0—0 30 1 7—3 72 0 ) 10 4—6
o h wo me h d sg v n i h s p p r ft e t t o s i i e n t i a e .Ba e n t e t t o s t e p i c pe a d fo o i l t n o s d o h wo me h d , h r i l n l w fsmu a i f n o
Ab ta t Z r e r n i e rt ZM NL) ta so m n p e ial n a in n o P o e s sr c : e o M mo y No l a iy( n r n f r a d S h r l I v ra t Ra d m r c s c y ( I )a e t i d f smu a i n me h d f r d rcu t r u e r q e t tp e e t A re to u t n S RP r wo k n s o i l t t o s o a a l te s d f e u n l a r s n . o y b ifi r d c i n o
胡 艳辉 。张宝 宝
( 安 电子 科 技 大学 雷达 信 号 处 理 国家 重 点 实 验 室 ,陕 西 西 安 7 0 7 ) 西 10 1 摘 要 : MNL 法和 SRP法是 目前 最 常 用 的 两种 杂 波 模 拟 方 法 , 中 对 这 两 种 方 法 分 别 作 了 简要 的 Z I 文 介 绍 , 且 详 细 讨 论 了基 于 以上 两 种 方 法 的 R ye h L gN r lW e u1 布 和 K 分 布 杂 波 的 产 生 原 理 并 ali , o oma, i l分 g b

雷达仿真

雷达仿真

雷达系统仿真实验报告
一般来说,波长越短,杂波散射系数
0
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共。它们是掠射角、表面粗糙度和雷达波长。 越大。图 2.2 给出了
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与掠射角的关系。
图中标出了三块区域:它们是低掠射角区、平坦或平台区及高掠射角区。 低掠射角区从零延伸到大约是临界角。临界角由瑞利(Rayleigh)定义:此角以 下表面被认为是平坦的, 而此角以上平面是粗糙的。 将表面高度不平度的均方根 (rms) 表示为 hrms ,则根据瑞利准则,如果下式成立,则认为表面平坦:



2

2hrms sin g
(2.1.2)
图 2.3 粗糙表面的定义

(第一个零深)时,则可以计算出临界角 gc ,因此
4 hrms

或等效地,
sin gc
(2.1.3)
gc a sin

4hrms
(2.1.4)
低掠射角杂波一般称为漫散射杂波,此时雷达波束中(非相干反射)会存在大 量杂波回波。在平坦区域
hardware.Clutter is an important part of radar environment,so the accurate modelling and simulation of radar clutter play a vital role in the development and manufacture of radar. Firstly,this paper discusses the definition,classification and basic characteristic of clutter.Secondly,several probabilistic models which describe amplitude characteristic of clutter are introduced,including Rayleigh model,lognormal model,Weibull model and K-distributed model.Then this paper introduces three power spectrums describe the frequency spectrum of clutter,including Gaussian spectrum,Cauchy spectrum and full polargraphic.Finally,several kinds of them are simulated based on Matlab. Results of the simulation correspond closely to theoretical

SIRP法相干相关K分布雷达杂波的建模与仿真

SIRP法相干相关K分布雷达杂波的建模与仿真

SIRP 法相干相关K 分布雷达杂波的建模与仿真gjj_hit@所谓杂波仿真,实际上就是要生成一系列在幅度上服从特定的概率密度分布(pdf )的相关随机序列,常见的杂波仿真方法有两种:零记忆非线性变换法(ZMNL )和 球不变随机过程法(SIRP )。

ZMNL 方法的基本思想是:首先产生相关的高斯随机过程,然后经过某种非线性变换得到所求的相关随机序列。

这种方法的缺点就是输入序列与输出序列间有复杂的非线性关系,因此必须寻找输入序列与输出序列的相关函数间的非线性对应关系。

SIRP 方法的基本思想是:产生一个相关的高斯随机过程,然后用具有所要求的单点概率密度函数的随机序列进行调制。

这种方法的缺点则是受所求的序列的阶数及自相关函数的限制,同时这种方法的计算量非常大,不易形成快速算法。

ISAR 是一种相干雷达,其海杂波必然是相干且时空相关的。

对于相干相关杂波,以往的方法都是将非相干的ZMNL 方法加以推广得到相干的ZMNL 模型。

这种方法得以应用的一个前提是已知非线性变换前后杂波相关系数的非线性关系,然而对于相干相关K 分布杂波却很难找到这样一种非线性变换,于是我们采取SIRP 方法来仿真ISAR 的海杂波。

K 分布适用于描述高分辨雷达的非均匀杂波,多用于对海杂波的模拟。

K 分布可以由一个均值是慢变化的瑞利分布来表示,其中这个慢变化的均值服从Γ分布。

K 分布的概率密度函数为:()()()12;,K /,(0,0)2x f x x x ννανανανα-⎛⎫=∙∙>> ⎪Γ⎝⎭(1)其中,ν是形状参数,α是尺度函数,()Γ 是伽马函数,K ν是第二类修正贝赛尔函数。

杂波平均功率2σ,ν和α之间的关系可表示为:222σαν= (2)对于大多数杂波来说,形状参数的取值范围是0ν<<∞,对于较小的ν的取值,如0.1ν→时,杂波有较长的托尾,ν→∞时的分布接近于瑞利分布。

图1给出了K 分布杂波序列的实现结构。

雷达探测技术的建模与仿真

雷达探测技术的建模与仿真

雷达探测技术的建模与仿真雷达探测是一种通过发射电磁波,利用物体对电磁波的反射信号来探测物体位置、速度、形状和性质的技术。

在军事、民用领域广泛应用,如导航、遥感、气象、交通等。

随着科技的快速发展,雷达探测技术也逐渐成熟。

在雷达探测技术的发展中,建模与仿真是不可或缺的环节。

建模与仿真可以模拟出雷达探测所需要的各类信号,探测效果,不同物体的反射情况,帮助设计和优化雷达系统。

一、建模建模是将实际事物或系统抽象为一定的数学或物理模型的过程。

在雷达探测的建模中,需要考虑到各类信号和反射物体的特性。

1. 信号模型雷达探测中常用的信号包括:线性调频信号(LFM信号)、相位编码信号和频率编码信号等。

在这些信号中,LFM信号是最常用的一种信号。

建立信号模型,可以方便的分析信号的特性,为后面的仿真提供数据支持。

2. 物体模型雷达探测的物体一般分为两类:散射体和目标。

在建立物体模型时,需要考虑到物体的理论反射系数、散射截面积、形状和材料等影响反射的因素。

将这些因素综合考虑,可以得到不同物体的反射特性,为后面的仿真提供数据支持。

二、仿真仿真是在计算机环境下,利用建立好的数学或物理模型进行系统模拟,以预测系统行为的技术。

在雷达探测的仿真中,需要考虑到仿真的环境和仿真的目的。

1. 仿真环境雷达探测的仿真环境一般分为两类:地面仿真和空中仿真。

地面仿真一般是在计算机软件中构建3D模拟环境,利用不同物体的局部坐标和相对位置,计算出雷达探测的反射特性,模拟出雷达扫描过程。

空中仿真则需要模拟天气、风速、飞行高度、飞行速度等因素,以获得更真实的仿真结果。

2. 仿真目的雷达探测的仿真目的一般分为两类:性能评估和仿真验证。

性能评估主要是根据系统设计指标,比如最大探测距离、空中控制指挥系统驱动优化后雷达跟踪过程的性能、远程干扰抗性等,从理论上预估雷达系统的性能。

仿真验证则是通过模拟真实环境,下小巴高平原、海面等相应地形的不同天气环境,模拟部署后的实际应用结果,验证所设计的雷达方案在实际应用中的可行性。

杂波建模与仿真技术及其在雷达信号模拟器中的应用研究

杂波建模与仿真技术及其在雷达信号模拟器中的应用研究

杂波建模与仿真技术及其在雷达信号模拟器中的应用研究杂波建模与仿真技术及其在雷达信号模拟器中的应用研究近年来,随着雷达技术的快速发展,对于雷达信号模拟器的需求也越来越迫切。

雷达信号模拟器是一种重要的仿真设备,可用于评估雷达系统的性能、验证算法和进行实验研究。

其中,杂波建模与仿真技术是雷达信号模拟器中不可忽视的关键因素之一。

杂波是指在雷达接收机输入端由于各种噪声因素而引入的干扰信号。

杂波建模是指对杂波的性质进行数学描述和建模。

杂波建模的准确性对于雷达信号模拟器的精度至关重要。

只有准确地建模了杂波,才能保证模拟出的信号与真实环境中的雷达接收到的信号一致,从而使得仿真结果更加真实、可信。

杂波建模的核心问题是如何准确地描述杂波的统计特性。

一般来说,杂波可以分为独立同分布的噪声和非独立同分布的干扰。

对于噪声,常用的建模方法是使用高斯分布或者瑞利分布来描述。

而对于干扰,则需要根据其特定的统计性质进行建模,例如提取其概率密度函数、功率谱密度等信息。

此外,对于不同的环境和不同雷达系统,杂波的性质也会有所不同。

因此,在进行杂波建模时,需要根据具体的应用场景和要求进行参数调整和优化。

在杂波建模的基础上,仿真技术起到了关键的作用。

仿真技术是指通过计算机软件模拟出雷达信号和杂波,并使其在仿真环境中表现出与真实环境中雷达系统相似的特性。

仿真技术可以使研究人员在实验室环境中进行大量的实验、测试和算法验证,提高工作效率和降低成本。

雷达信号模拟器是将杂波建模和仿真技术结合起来的关键设备。

通过模拟和输出不同类型、不同参数的雷达信号和杂波,雷达信号模拟器可以提供真实有效的模拟环境,用于评估雷达系统在各种复杂环境下的性能。

在军事、航空航天、交通和电子设备测试等领域中,雷达信号模拟器被广泛应用于系统设计、性能评估和算法验证。

杂波建模与仿真技术在雷达信号模拟器中的应用研究具有广阔的发展前景。

一方面,随着雷达技术的不断进步和复杂化,对于杂波建模和仿真技术的要求也越来越高。

杂波环境下雷达信号处理的systemvue建模与仿真方法研究

杂波环境下雷达信号处理的systemvue建模与仿真方法研究

杂 波 环 境 下 雷 达 信 号 处 理 的 犛狔狊狋犲犿犞狌犲 建模与仿真方法研究
尹 园 威1, 刘 月 航1, 解 辉1, 刘 星2
(1. 陆军工程大学 石家庄校区,石家庄 050003;2. 河南省军区数据信息室,郑州 450003)
摘 要 :对 雷 达 信 号 处 理 的 仿 真 建 模 方 法 进 行 研 究 ,利 用SystemVue仿 真 平 台 中 专 用 的 雷 达 模 型 库 构 建 雷 达 系 统 仿 真 模 型 ,并 对杂波环境下的雷达信号处理过程进行雷达系统的建模与仿真实现;首先,分析雷达回波生成过程及雷达信号处理的基本原理; 其 次 ,研 究 雷 达 仿 真 模 型 库 中 目 标 模 型 、 杂 波/噪 声 模 型 、 脉 冲 压 缩 模 型 、 MTD 模 型 、CFAR 模 型 的 功 能 作 用 及 参 数 设 置 ; 最 后 ,利 用SystemVue仿 真 平 台 搭 建 杂 波 环 境 下 雷 达 系 统 仿 真 模 型 ,并 基 于 矩 阵 类 型 的 数 据 对 雷 达 信 号 处 理 过 程 进 行 仿 真 ;经 过 仿 真,雷达系统模型的信号处理结果与理论相符,验证了该仿真模型的正确性。
设计与应用
计 算 机 测 量 与 控 制 .2020.28(1) 犆狅犿狆狌狋犲狉 犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋 牔 犆狅狀狋狉狅犾
· 141 ·
文章编号:1671 4598(2020)01 0141 06 DOI:10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2020.01.030 中图分类号:TN97;TN955 文献标识码:A
在一部雷达的设计中运用仿真技术可以有效地解决这 一问题。随着计算机性能的提高及数字化装备的普及,数 字仿真逼真程度不断提高,以其速度快、成本低、可操作 性高的优点,成为雷达仿真中最常用的手段。在数字仿真 中,可用于雷达仿真的软件有很多。但大多数仿真软件存 在一些显而易见的缺点,如执行速度慢,不能生成可执行

机载PD雷达杂波建模与仿真研究

机载PD雷达杂波建模与仿真研究

离上 , 将雷 达最 小分 辨 距 离 作 为 雷达 到地 面 斜 线 的
划分 单元 , 将此 单元 投影 到地 面上 , 地面 等距 离线 单
元大 小为 :
A p 一 C Z " ( 2 )
可 以看 出 , 等距 离 环 是 以雷 达在 地 面垂 直 投 影 点 为 圆心的 同心 圆 , 但 是 等 距 离 线 之 间 的 间隔 随 着 俯仰 角 的变大 而 变 大 。在 同一距 离 环 内仰 角 不 变 , 于 是有 :
d a r i n d i f f e r e n t c l u t t e r z o n e s i s a n a l y z e d, a n d t h e r e s u l t i s c o n s i s t e n t wi t h p r a c t i c e .
杨继庚 , 董 文 锋
( 空军预警学 院, 武汉 4 3 0 0 1 9 )
摘要 : 针对机载脉冲多普勒( P D ) 雷达地 杂波仿真 实现 的复杂性 , 基 于一种 简化 的机载 P D雷达相 干地杂波 仿真模
型, 建 立 了机 载 P D雷 达 在 地 杂 波 中检 测 目标 的模 型 。该 方 法 能 准 确 反 映 出 高 度 线 杂 波 、 主瓣杂 波 、 副瓣杂波 、 目标
a nd t a r ge t e c ho . Co mb i n e d wi t h s i m ul a t i o n r e s u l t , t he t a r ge t de t e c t i o n c a pa b i l i t y o f a i r b or n e PD r a —
文 献标 识码 : A

机载下视雷达地杂波研究与模拟

机载下视雷达地杂波研究与模拟

南京航空航天大学硕士学位论文机载下视雷达地杂波研究与模拟姓名:***申请学位级别:硕士专业:信号与信息处理指导教师:常建平;朱根才20080101机载下视雷达地杂波研究与模拟摘要杂波研究经过几十年的发展,仍然是雷达技术的热点。

机载PD雷达地杂波强度大、杂波谱分布广,特别在下视状态下在所有的距离上都成为目标检测的背景,因此,机载PD雷达地杂波的研究和计算已经成为机载雷达最基本和最关键的研究课题之一。

本文从机载下视雷达地杂波散射机理出发,结合机载下视雷达地杂波的特殊性,首先概括了机载下视雷达常用的杂波信号的特性即空间相关性和时间相关性,讨论了几种常用的相关杂波的模拟方法,做出了有效的模拟结果。

网格划分法是机载雷达地杂波分析和计算时常用的分析方法,本文通过对机载雷达地杂波的几种网格划分方法的分析发现,杂波网格单元大小不一、形状各异,有可能超过了雷达的分辨率,因此,本文提出了地面杂波具有扩展目标的性质的观点。

而角闪烁是扩展目标最重要的性质,于是本文对由扩展目标的角闪烁性质引起的杂波幅度起伏和相位分布进行了数字仿真;为了提高仿真精度,本文提出了模拟具有特定频谱特性的扩展目标算法,并对叠加频谱特性前后的序列进行了分析比较。

基于前面对地面杂波特性的讨论和对机载下视雷达地面后向散射系数模型的研究,在充分考虑地面杂波起伏特性的情况下,本文提出了一种基于RCS起伏模型的机载下视雷达地杂波功率谱算法,并在Matlab平台上仿真实现,仿真结果与理论分析正好吻合,提高了杂波模拟的逼真度。

关键词:机载下视雷达,地杂波,扩展目标,RCS,起伏,功率谱AbstractRadar clutter is still a hot topic after decades of study. Pulse-Doppler radar clutter is quite strong with widely distributed power spectrum. Especially when the radar is in the “look down mode”, it is the background of target detection in all range gates. So calculation and study of airborne radar clutter has become a basic and critical problem in the field of clutter research.After analyzing the surface clutter scattering mechanism of airborne radar, combining with the clutter characteristic of airborne radar in a look down mode, the characteristics of clutter signal including special correlation and time correlation, is summarized in the beginning. Then discussions are presented on several common algorthms for clutter simulation and simulation results are shown after that. Grid partition method is a common used method in analyzing and calculating ground clutter. In this paper, several ways of grid partition are summarized. Considering that some cells might exceed radar resolution because of their non-uniform sizes and various shapes, an idea that ground clutter of airborne radar can be treated as extended target is proposed. Because angular glint is the main characteristic of the extended target, so in this paper, amplitude fluctuation of ground clutter caused by this characteristic is simulated. In order to improve accuracy of the simulation, corresponding algorithm with special frequency-domain characteristic is proposed, and further simulation is made for comparison. Based on former discussions over characteristics of ground clutter and study on backscattering coefficient of airborne radar ground clutter, an algorithm, which is used to calculate power spectrum of ground clutter of airborne radar based on fluctuated RCS, is proposed. In this paper, all simulations are carried on Matlab platform and results accord well with theoretical analysis. So effectiveness of the algorithms is identified and simulation fidelity improved.Key Words: airborne radar in a look down mode, ground clutter,extended target, RCS, fluctuate, power spectrum, simulation图目录图2.1 零记忆非线性变换法原理图 (11)图2.2傅立叶级数法设计FIR滤波器的结构 (14)图2.3外调制模型框图 (15)图2.4外调制模型仿真框图 (16)图2.5 相关瑞利分布杂波序列产生过程 (17)图2.6 相关瑞利分布杂波序列 (18)图2.7 相关对数正态分布杂波序列产生过程 (18)图2.8 相关对数正态分布的杂波序列 (19)图2.9 相关weibull分布杂波序列产生过程 (20)图2.10 相关weibull分布的杂波序列 (20)图2.11 K分布杂波序列产生过程 (21)图2.12 相关K分布随机序列 (21)图3.1机载雷达地面杂波空间几何关系 (24)图3.2 坐标系转换示意图 (25)图3.3空间坐标系定义 (28)图3.4 距离环地面散射单元法空间几何关系 (29)图4.1第一类模型仿真流程图 (34)图4.2瑞利序列仿真结果 (34)图4.3常数序列仿真结果 (35)图4.4(a) 第三类模型(1)仿真流程图 (36)图4.4(b) 第三类模型(2)仿真流程图 (36)图4.5具有一定相关系数的一组瑞利分布仿真结果 (36)图4.6 第四类模型的仿真流程图 (38)图4.7 Nakagami-m分布随机序列统计结果 (38)图4.8 扩展目标功率谱特性 (40)图4.9叠加特定功率谱模型的瑞利分布模型仿真流程 (41)图4.10叠加特定功率谱模型的瑞利分布模型仿真结果 (41)图4.11叠加特定功率谱的扩展目标Nakagami-m分布模型仿真流程 (42)机载下视雷达地杂波研究与模拟图4.12叠加特定功率谱模型的扩展目标Nakagami-m分布仿真结果 (42)图4.13瑞利分布序列在叠加频域特性前后的仿真比较图 (43)图4.14 Nakagami-m分布序列在叠加频域特性前后的仿真比较图 (44)图5.1地杂波后向散射模型 (46)图5.2机载下视雷达杂波功率谱分布 (47)图5.3产生对应下视角θ的起伏RCS数据过程图 (50)图5.4对数正态分布时域模型及统计结果 (50)图5.5 积分面积A可能出现的情况 (53)图5.6 杂波功率谱计算流程 (54)图5.7杂波空间的坐标转换框图 (55)图5.8 天线方向图函数 (56)图5.9(a)平均RCS杂波谱 (56)图5.9(b)RCS起伏为lognormal的杂波谱 (57)图5.9(c)RCS起伏为瑞利分布的杂波谱 (57)图5.10(a) m=67杂波谱 (58)图5.10(b) m=67杂波谱 (58)图5.10(c) m=67杂波谱 (58)图5.11射频仿真系统框图 (60)图5.12射频仿真系统目标模拟器的模拟对象 (60)图5.13目标模拟器设计模块图 (61)南京航空航天大学硕士学位论文表清单表2.1 杂波谱的标准偏差 (8)表5.1地杂波Morchin模型参数表 (47)机载下视雷达地杂波研究与模拟注释表RCS Radar Cross-Section(雷达散射截面积)ZMNL Zero Memory Nonlinerity(零记忆非线性变化法)SIRP Spherically Invariant Random Process(球不变随机过程法)SDE 随机微分方程法const常量corr互相关系数MDL准则最短描述准则FIR Finite Impluse Response(有限冲激响应)AR Auto Regressive(自回归模型)RFSS Radiation Frequency Simulation System(射频仿真系统)承诺书本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,独立进行研究工作所取得的成果。

雷达杂波的建模与仿真

雷达杂波的建模与仿真
measured clutter data, but also explain their physical mechaniห้องสมุดไป่ตู้m. Based on the chaos
theory a chaotic clutter model is put forward using radial basis function network (RBFN). A radar clutter library which is able to generate various coherent or correlated clutters is built. The clutters generated with the library may be Rayleigh, log-normal, Weibull, K-distributed or NG distributed, with Gaussian, Caucy or all-pole spectrum. Keyword: clutter modelling and simulation stochastic model
Abstract
Computer modelling and simulation techniques are becoming increasingly important in the design and development of modern radar systems. The main purpose of this paper is to summarize radar clutter models and generate various kinds of clutters for the laboratory simulation systems. The paper also present better simulation methods or new clutter models. The works of this paper are

天基雷达的杂波建模与仿真的开题报告

天基雷达的杂波建模与仿真的开题报告

天基雷达的杂波建模与仿真的开题报告一、选题背景天基雷达是一种具有重要军事及民用意义的远距离探测系统。

其中,杂波是指在接收系统中除目标回波以外的其他收到信号。

杂波会产生许多不良的效应,如降低雷达信号的信噪比,干扰雷达的正常工作等,所以对于天基雷达来说,准确地建模和仿真其杂波是非常关键和必要的。

二、研究目的和意义本文旨在通过建立天基雷达的杂波建模和仿真模型,实现对天基雷达杂波的实时监测,预测和控制,为天基雷达的设计和运行提供有力的支持。

三、研究内容本文将围绕以下四个方面来开展研究:1. 天基雷达系统的基本结构和工作原理的研究,包括系统的传输链路,接收链路和信号处理。

2. 天基雷达杂波特性的分析和建模,包括天气、电离层、地面反射等因素对于雷达接收信号产生的影响以及杂波的分类和统计分析。

3. 基于Matlab和C++的天基雷达杂波仿真模型建立,包括雷达接收信号的模拟和处理过程以及杂波的统计和分析过程。

4. 仿真结果的分析和评估,包括仿真结果的可靠性评估以及杂波的实时监测与控制方案的制定等。

四、研究方法和技术路线研究方法采用理论模型建立和仿真模拟相结合的方式。

首先,对天基雷达的杂波特性进行分析和建模,制定相应的数学模型;其次,结合Matlab和C++进行仿真模拟,实现对杂波的实时监测和预测;最后,对仿真结果进行评估和分析,制定合理的杂波控制方案。

五、预期结果和成果本文研究的预期结果和成果主要包括以下方面:1. 天基雷达系统和杂波的本质特性的深入了解,为天基雷达系统的设计和优化提供理论基础。

2. 基于Matlab和C++的天基雷达杂波模型,实现对杂波的实时监测和预测,为天基雷达的应用提供有力支持。

3. 可靠的仿真结果和杂波控制方案,能够帮助天基雷达系统的设计者和运行人员更好地理解和控制天基雷达系统中的杂波干扰。

六、研究难点1. 天基雷达杂波特性的建模和仿真,需要兼顾天气、电离层和地面反射等多种因素,需要准确的数学模型和算法。

两种机载雷达的地杂波模型与仿真方法_苏卫民

两种机载雷达的地杂波模型与仿真方法_苏卫民
对采用相控阵天线的机载预警雷达的地杂波特 性已有许多文献分析过 , 它们都是以 R .Klemm 提 出的杂波模型为基 础的[ 4] , 其公式 形式较为复杂 。 本文在模型的基础上重新给出 了其更为简洁 的形 式 , 并且进一步给出了合成孔径雷达的简化地杂波 模型及其仿真方法 。 用某项目试验数据和某型机载 雷达的实测数据对该模型进行了检验 , 结果证明了 其合理性和仿真方法的有效性 。
描而进行机械扫描 , 仍然可以等效为常规的单天线 ,
见图 1 .1 。 将其与图 2 .1 进行比较可以发现 , 单天
线的情况可以看作是阵列天线只有一个参考阵元 1
接收杂波 信号时的特例 。 令(2 .1)式中 ΔΥ(u , θ,
φ)=0 , 得
∫π
X (t)= G(θ, φ)· A(θ)exp(JB(θ))·
图 2.3 仿真地杂波功率谱(α=π/ 6) Fig .2.3 Simulated clutter spectrum(α=π/ 6)
3 机载合成孔径雷达的杂波模型与仿真
与机载预警雷达不同 , 机载合成孔径雷达一般
采用的是常规的单天线体制 , 尽管有些情况下为了
实现和 、差波束而采用阵列天线 , 一般也不进行电扫
傅立叶导引矢量 , 则二维傅立叶导引矢量 s 即定义 为矢量a 和b 的 Kronecker 积 , 即 s =a b .对杂波 协方差矩阵 R 的变量[ θ, f d] 在[ 0 , π] ×[ - f r/ 2 , f r/ 2] 区间上作遍历就得到地杂波的极大似然功率

P
(cos
θ,
2
f
d
/
f
1 地面杂波特性分析
首先分析地杂波的多普勒特性 。常规的单天线 机载雷达与地面某杂波单元的 几何位置关系 如图 1.1 所示 。设雷达载机 A 沿 y 轴方向匀速直 线飞 行 , 速度为 v , 雷达主波束方位角为 θ, 俯仰角为 φ, 主波束中心线与地面的交点为 P , 雷达与 P 点的斜 距为 R , 天线主波束 3dB 宽度为 β , 雷达发射信号波 长为 λ.位于 P 点处的地面杂波单元引入的多普勒

SIRP法相干相关K分布雷达杂波的建模与仿真

SIRP法相干相关K分布雷达杂波的建模与仿真

SIRP 法相干相关K 分布雷达杂波的建模与仿真gjj_hit@所谓杂波仿真,实际上就是要生成一系列在幅度上服从特定的概率密度分布(pdf )的相关随机序列,常见的杂波仿真方法有两种:零记忆非线性变换法(ZMNL )和 球不变随机过程法(SIRP )。

ZMNL 方法的基本思想是:首先产生相关的高斯随机过程,然后经过某种非线性变换得到所求的相关随机序列。

这种方法的缺点就是输入序列与输出序列间有复杂的非线性关系,因此必须寻找输入序列与输出序列的相关函数间的非线性对应关系。

SIRP 方法的基本思想是:产生一个相关的高斯随机过程,然后用具有所要求的单点概率密度函数的随机序列进行调制。

这种方法的缺点则是受所求的序列的阶数及自相关函数的限制,同时这种方法的计算量非常大,不易形成快速算法。

ISAR 是一种相干雷达,其海杂波必然是相干且时空相关的。

对于相干相关杂波,以往的方法都是将非相干的ZMNL 方法加以推广得到相干的ZMNL 模型。

这种方法得以应用的一个前提是已知非线性变换前后杂波相关系数的非线性关系,然而对于相干相关K 分布杂波却很难找到这样一种非线性变换,于是我们采取SIRP 方法来仿真ISAR 的海杂波。

K 分布适用于描述高分辨雷达的非均匀杂波,多用于对海杂波的模拟。

K 分布可以由一个均值是慢变化的瑞利分布来表示,其中这个慢变化的均值服从Γ分布。

K 分布的概率密度函数为:()()()12;,K /,(0,0)2x f x x x ννανανανα-⎛⎫=∙∙>> ⎪Γ⎝⎭(1)其中,ν是形状参数,α是尺度函数,()Γ 是伽马函数,K ν是第二类修正贝赛尔函数。

杂波平均功率2σ,ν和α之间的关系可表示为:222σαν= (2)对于大多数杂波来说,形状参数的取值范围是0ν<<∞,对于较小的ν的取值,如0.1ν→时,杂波有较长的托尾,ν→∞时的分布接近于瑞利分布。

图1给出了K 分布杂波序列的实现结构。

雷达杂波的建模与仿真研究的开题报告

雷达杂波的建模与仿真研究的开题报告

雷达杂波的建模与仿真研究的开题报告一、选题背景及研究意义雷达是一种通过电磁波探测目标、测量目标位置和速度等参数的仪器。

在雷达工作时,存在着各种来自周围环境或雷达自身产生的电磁波噪声,即雷达杂波。

雷达杂波不仅会影响雷达的探测性能,还会增加探测目标的难度。

因此,研究雷达杂波的建模与仿真,对于提高雷达的探测性能和准确性具有重要的实用意义。

本研究旨在深入探究雷达杂波的特性和产生机制,并结合现有的研究成果和实际数据,进行雷达杂波建模与仿真研究,以期为雷达探测性能的提高提供理论支持和实验依据。

二、研究内容和方法1. 研究雷达杂波的特性和产生机制,包括分析雷达接收机噪声、自然杂波、信道杂波等不同来源产生的杂波特性,并对各类杂波进行分类和定义。

2. 收集并整理相关研究成果和实验数据,确定建模的对象和范围,比较各种建模方法的优劣。

3. 基于所选的建模方法,建立雷达杂波的仿真模型,包括杂波功率谱密度函数的建立、杂波时序信号的生成、和杂波统计特性的分析和仿真等。

4. 通过与实际数据进行比较和验证,对所建模型进行检验和优化,并对不同杂波类型的仿真模型进行对比分析。

5. 最终对所建立的仿真模型进行总结和评价,提出进一步改进和完善的建议,并探讨将所得到的仿真结果应用于雷达系统的优化和探测性能的提高的方法和途径。

三、研究目标和预期成果本研究旨在通过对雷达杂波的特性和产生机制进行深入研究,建立一种准确合理的雷达杂波仿真模型,以实现对雷达探测性能的提高和优化。

具体研究目标和预期成果包括:1. 建立适用于不同类型雷达系统的雷达杂波仿真模型,实现对雷达杂波的快速、准确仿真。

2. 在仿真模型的基础上,深入探究雷达杂波的特性和产生机制,为雷达探测性能的提高提供支持和指导。

3. 将所得到的仿真结果应用于雷达体制的设计和优化,进一步提高雷达的探测性能和准确性。

四、研究进展和计划本研究目前已初步探究了雷达杂波的特性和机制,并对相关研究方法和现有的仿真模型进行了分析和对比。

《2024年杂波建模与仿真技术及其在雷达信号模拟器中的应用研究》范文

《2024年杂波建模与仿真技术及其在雷达信号模拟器中的应用研究》范文

《杂波建模与仿真技术及其在雷达信号模拟器中的应用研究》篇一一、引言随着雷达技术的不断发展,杂波建模与仿真技术在雷达信号处理中扮演着越来越重要的角色。

杂波是雷达系统中不可避免的一种干扰信号,它会对雷达的探测性能产生严重影响。

因此,研究杂波建模与仿真技术,对于提高雷达系统的性能和可靠性具有重要意义。

本文将介绍杂波建模与仿真技术的基本原理及其在雷达信号模拟器中的应用研究。

二、杂波建模与仿真技术的基本原理杂波建模是指根据实际杂波的特性,建立相应的数学模型,以便于进行后续的仿真和分析。

杂波的来源多种多样,包括地面、海面、气象等因素产生的杂波。

因此,建立准确的杂波模型需要考虑多种因素的综合影响。

仿真技术则是利用计算机等设备,对建立的模型进行数值计算和可视化呈现,以便于观察和分析杂波的特性。

仿真技术可以帮助我们更好地理解杂波的产生机制和传播规律,为后续的雷达信号处理提供理论依据。

三、杂波建模的方法目前,常用的杂波建模方法包括统计模型、物理模型和混合模型等。

统计模型主要是根据实际测量的杂波数据,通过统计方法建立杂波的数学模型。

物理模型则是根据杂波产生的物理机制,建立相应的数学模型。

混合模型则是结合统计模型和物理模型的优点,综合考虑多种因素,建立更加准确的杂波模型。

四、仿真技术在雷达信号模拟器中的应用雷达信号模拟器是雷达系统研发和测试的重要工具,它可以模拟各种复杂的雷达信号和环境,以便于对雷达系统进行性能评估和优化。

在雷达信号模拟器中,杂波建模与仿真技术可以应用于以下几个方面:1. 杂波背景模拟:通过建立准确的杂波模型,可以在雷达信号模拟器中模拟各种复杂的杂波背景,以便于评估雷达系统的抗干扰能力。

2. 杂波抑制算法验证:利用仿真技术,可以生成大量的杂波数据,用于验证和优化杂波抑制算法的性能。

3. 雷达系统性能评估:通过仿真技术,可以模拟不同环境下的雷达系统性能,以便于对雷达系统的性能进行全面评估。

五、实例分析以某型雷达系统为例,我们采用了混合模型的方法建立了杂波模型,并利用仿真技术对杂波背景进行了模拟。

相控阵雷达杂波模拟与信号处理研究的开题报告

相控阵雷达杂波模拟与信号处理研究的开题报告

相控阵雷达杂波模拟与信号处理研究的开题报告开题报告标题:相控阵雷达杂波模拟与信号处理研究研究背景:近年来,相控阵雷达在空军作战中得到广泛应用。

相控阵雷达具有高精度、高分辨率、多目标跟踪等优点,但在实际应用中存在着杂波干扰的问题。

如何准确地模拟相控阵雷达杂波,并进行有效的信号处理,对于提升雷达性能具有重要意义。

研究目的:本研究旨在通过对相控阵雷达杂波的模拟和信号处理技术的研究,实现对雷达性能的提升。

研究内容:1. 相控阵雷达杂波模拟技术的研究。

采用MATLAB软件进行相控阵雷达的杂波模拟,研究杂波产生的原因和规律。

2. 相控阵雷达信号处理技术的研究。

对模拟的杂波信号进行有效的数字信号处理,包括滤波、目标信号提取和抑制杂波等处理过程。

3. 相控阵雷达杂波模拟与信号处理技术的应用研究。

将上述研究成果应用于实际相控阵雷达系统中,并进行实验验证。

研究方法:1. 文献综述法:通过查阅相关文献,系统了解相控阵雷达杂波产生机理、杂波模拟和信号处理技术等方面的研究成果。

2. MATLAB编程法:采用MATLAB软件进行相控阵雷达杂波信号的模拟和数字信号处理,利用其强大的计算和可视化功能,实现对雷达杂波的分析和处理。

3. 实验验证法:将上述研究成果应用于实际相控阵雷达系统中,并进行实验验证,比较其性能提升效果。

研究意义:本研究可以为相控阵雷达信号处理技术的发展提供一定的理论和实践支持,提高雷达系统的抗干扰能力,为军事作战的胜利做出贡献。

研究进度:1. 研究背景和目的:已完成。

2. 文献综述:进行中。

3. 相控阵雷达杂波模拟技术的研究:计划于XX年X月完成。

4. 相控阵雷达信号处理技术的研究:计划于XX年X月完成。

5. 相控阵雷达杂波模拟与信号处理技术的应用研究:计划于XX年X 月完成。

6. 论文撰写和论文答辩:计划于XX年X月完成。

预期成果:1. 相控阵雷达杂波模拟技术的研究成果,包括MATLAB程序和相关实验数据。

雷达系统中杂波信号的建模与仿真

雷达系统中杂波信号的建模与仿真

1.雷达系统中杂波信号的建模与仿真目的雷达的基本工作原理是利用目标对雷达波的散射特性探测和识别目标。

然而目标存在于周围的自然环境中,环境对雷达电磁波也会产生散射,从而对目标信号的检测产生干扰,这些干扰就称为雷达杂波。

对雷达杂波的研究并通过相应的信号处理技术可以最大限度的压制杂波干扰,发挥雷达的工作性能。

雷达研制阶段的外场测试不仅耗费大量的人力、物力和财力,而且容易受大气状况影响,延长了研制周期。

随着现代数字电子技术和仿真技术的发展,计算机仿真技术被广泛应用于包括雷达系统设计在内的科研生产的各个领域,在一定程度上可以替代外场测试,降低雷达研制的成本和周期。

长期以来,由于对杂波建模与仿真的应用己发展了多种杂波类型和多种建模与仿真方法。

然而却缺少一个集合了各种典型杂波产生的成熟的软件包,雷达系统的研究人员在需要用到某一种杂波时,不得不亲自动手,从建立模型到计算机仿真,重复劳动,造成了大量的时间和人力的浪费。

因此,建立一个雷达杂波库,就可以使得科研人员在用到杂波时无需重新编制程序,而直接从库中调用杂波生成模块,用来产生杂波数据或是用来构成雷达系统仿真模型,在节省时间和提高仿真效率上的效益是十分可观的。

从七十年代至今已经公布了很多杂波模型,其中有几类是公认的比较合适的模型。

而且,杂波建模与仿真技术的发展己有三十多年的历史,己经有了一些比较成熟的理论和行之有效的方法,这就使得建立雷达杂波库具有可行性。

为了能够反映雷达信号处理机的真实性能,同时为改进信号处理方案提供理论依据,雷达杂波仿真模块输出的杂波模拟信号应该能够逼真的反映对象环境的散射环境。

模拟杂波的一些重要散射特性影响着雷达对目标的检测和踉踪性能,比如模拟杂波的功率谱特性与雷达的动目标显示滤波器性能有关;模拟杂波的幅度起伏特性与雷达的恒虚警率检测处理性能有关。

因此,杂波模拟方案的设计是雷达仿真设计中极其重要的内容,杂波模型的精确性、通用性和灵活性是衡量杂波产生模块的重要指标。

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燕山大学
毕业设计(论文)
雷达杂波的建模与仿真方法研究
学院里仁学院
年级专业03级电子信息工程
学生姓名李桦
指导教师史洪印
专业负责人练秋生
答辩日期2007-6-24
燕山大学毕业设计(论文)任务书
学院:信息学院系级教学单位:电子与通信工程


030201070037
学生
姓名
李桦
专 业
班 级
电子信息工程2班





[1]雷达系统模拟 R.L.米切尔著 科学出版社
[2]雷达原理 丁鹭飞著 西安电子科技大学出版社
[3]燕山大学网上图书馆 中国期刊全文数据库
[4]—4周
5—8周
9—12周
13—16周
17—18周






收集资料
熟悉课题
内容和
设计思路
程序设计
与调试
Radar clutter can be statistically modeled by using three kinds of non-Gaussian probability density functions (PDF) of lognormal,Weibull and K-distributed.It is important tocorrectly simulateradarclutter.Modeling and simulation of three kinds of correlated non-Gaussian clutter are discussed in is paper.Based on the correlation coefficient nonlinearity between three non-Gaussian and Gaussian distribution,threekinds ofcorrelated non-Gaussian random sequences are generated by zeros memory nonlinearity(ZMNL).

题 目
雷达杂波的建模与仿真方法研究
来 源
自选




熟悉ZMNL算法,将 ZMNL模型应用于具有一定概率分布的相关
雷达杂波序列。并用MATLAB语言对相关雷达杂波进行蒙特卡洛仿真。




[1]学习熟悉ZMNL方法
[2]用ZMNL方法对具有一定概率分布的相关雷达杂波进行建模
[3]用MATLAB语言进行仿真
对数正态分布、韦伯分布、K-分布是三种适于描述雷达杂波的非高斯分布模型,快速、准确地模拟各种杂波,对雷达研究是十分重要的。文中讨论了上述三种相关非高斯分布杂波的建模与仿真,在三种非高斯分布与高斯分布的相关系数之间的非线性关系的基础上,利用ZMNL法,模拟产生了三种相关的非高斯分布随机序列。
本文正文部分先论述了雷达杂波的性质和分类,然后介绍了几种常用的概率分布模型,接着介绍了有关ZMNL法的原理和应用,最后具体阐明了在指定杂波功率谱情况下,幅度服从瑞利分布、对数正态分布、韦伯分布和K-分布的杂波的建模与仿真方法,并根据不同分布的特点,将其应用到地杂波、海杂波、气象杂波和箔条干扰的仿真中。仿真结果证明了这种仿真方法是有效可靠的。
程序设计
分析、调整
以及
程序优化
实验结果
整理以及
总结
论文书写
课题总结
答辩
指导教师:史洪印
系级教单位审批:

现代雷达系统越来越复杂,难以用直观的方法来进行研究,因此雷达模拟应用广泛。雷达系统模拟是数字模拟技术与雷达技术结合地产物。也就是用计算机软件来建立雷达系统的模型,然后在计算机上复现雷达系统中信号的产生、传递、处理等动态工作过程。雷达模拟的核心是建立雷达目标回波信号及各种杂波信号散射、传播特性的模型。杂波伴随这雷达产生而产生,对于雷达的设计有着重要的影响。所以通过对杂波性质的研究,建立合适的模型,对于雷达设计和分析有重要意义。
关键词雷达杂波仿真;ZMNL;概率分布;功率谱
Abstract
With the more complexity of modern radar system, it is difficult to analysis as usual methods. So Radar simulation is widely used. Radar System Simulation is combined with digital-analog techniques and radar technology. That is, Modeling radar system with software, and then recurring the produce, transmission processing by computer .The core ofRESis modeling the scatter and transmission of radar echo signal and varied radar clutter signals. So it is very important to study the character of radar clutter, to find a proper model. And it is very sienificant to radar design and analysis.
In thefirst part ofthe paper,the nature and classificationofa radar clutterare discussed, and thenwe introduceseveral commonprobability densitymodels, followed withtheprinciple and applicationof ZMNL. In the end,we illuminate the simulated modeling way ofRayleigh, Log-norm, Weibull,K-distributed clutter with special power spectrum. All these models are used into the practicalsimulation of ground clutter, cloud-rain clutter and chaff jammeraccording to their features.The validity of scheme is proved by our simulated results.
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