一种雷达非线性调频信号检测及仿真方法

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基于双混沌系统的非线性调频雷达信号及其特性分析

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雷达与对抗
２００８年
第２期
４５
基于双混沌系统的非线性调频雷达信
（军工程大学兵器工程系，北武汉４０３）海湖３０３
摘
要：出了两种双混沌系统的构成方案，提通过双混沌系统生成了双混沌信号序列，在此基础
ＴｈｏｌｅｒＦｒｄｒｓｇａａｅｎｄａ．ｈｏｉｙｔｍｅｎｎｉａＭａａｉｎｌｂｓｄｏｕ１ｃａｔｓｓｅｎｃ
ａｄｔｅａａｙｉｆｉｍｂｇｉｈｒｃｅｉｔｓｎｈｎｌｓｓｏｔａｉｕｔｃａａｔｒｓｉｓｙｃ
Ｈｕｈ — ｕ．ＷＡＮＧＤｅｓｉＳｉｈａ —ｈ
（ｅｔｆＷａｏｒｎｉｅｒｇ，ａａＵｉ￣ｔＥｇｎｅｉ，Ｗｈｎ４０３，ＣｉａＤｐ．ｏｅｐｎｙＥｇｎｅｎＮｖｌｎｖｉｏｎｉｅｎｉｅｙｆｒｇｕａ３０３ｈｎ）
的提取，要求对目标进行成像分析和识别。很显然，还
功率谱，对初始条件和系统参数极其敏感。由于具有
随机性强、数量众多和产生容易等特点，沌序列已在混
扩频通讯等应用领域取得了众多成果＿Ｊ而且它还１，
弥补了随机信号产生不易和伪随机信号数量有限等不
Ｔｈｉｌｔｏｅｕｔｓｏｈｔｔｅｄａ－ｈｏｉｅｓｍｕａｉｎｒｓｌｈｗｓｔａｈｕｌｃａｔＦＭｉｎｌａｅｈｉｈｒｒｓｌｔｎｎｂｔｏｉｓｏｃｓｇａｓｈｖｇｅｅｏｕｉｓｉｏｈｄｍａｎｆｏ

一种提取非线性调频信号脉内特征的新方法

１１小波脊线法．
收稿日期：０６０－９修订日期：０６１—９２０９１；２０．００
（砷＝ ∑ ” ２，
ｇ）ｎｍｘｍｅ（（ｘ＋）一）ｊｍ（ ‘ －一５）
作者简介：昌孝（９２）男，土生，要从事电子对抗信息处理研究陈１８，硕主
关键词：内特征提取：脉小渡脊线法：平滑伪ＷＶ信噪比估计Ｄ：
中图分类号：Ｎ９７５Ｔ５．１文献标识码：Ａ
在电子情报侦察和对抗领域，雷达信号的细
微特征是一种重要的分选和识别参数．随着新体
设信号（Ａ（ｅｓ，为渐进信号（位变＝）（）ｔｏｑ（相化速度远快于幅度变化）则信号的连续小波变换Ｈ，Ｊ
（４）
降哚所带来的功率和细微特征损失．通过对正弦
调频信号的仿真，明了该方法的有效性．证
为抑制ＷＶＤ分布的交叉项，变量ｒ窗处对加
理．这样改造的ＷＶＤ分布称为伪ＷＶＤ分布（ＷＤ）Ｐ，
定义为
１ＮＦ脉内特征提取方法ＬＭ
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第２卷第４０期２０年ｌ月０６２
文章编号：Ｎ２１６（０６０—２００Ｃ４．５４２０）４０７—３
空军雷达学院学报
ＪｕａｆｒｏｃｄｒａｅｏｒｌＡｉＦｒｅＲａａｄｍｙｎｏＡｃ
离散信号（的ＷＶＤ分布［义为ｆ）］定

一种FMCW雷达线性度校正方法

ｌｅｒｔｆｈｒｑｅｃｄｌｔｄｓｇａ．Ｔｈｉｕａｉｎｒｓｌｓｓｏｔａｈａｇｅｏｕｉｎａｄｔｅｉａｉｙｏｅｆｅｕｎｙｍｏｕａｅｉｎ１ｎｔｅｓｍｌｔｏｅｕｔｈｗｈｔｔｅｒｎｅｒｓｌｔｎｈｏ
ｒｓｌｉｅｏＩｔ０ｎ１
引言
随着雷达探测技术的发展，雷达的作用距离、对
辨率的一个关键因素［。２］
线性调频连续波的基本原理是利用发射信号与回波信号之间的频率差来确定目标距离，即依靠较容易处理的信号频域特征来反映目标的距离参数。理想线性的宽带调制波形可以得到很高的距离分辨
关键词：性诃频连续波雷达，线非线性，性度，离分辨率线距ｒｈｏｅｈｄｆｒＬｉｅｒｔｒｅｔｏｆｔｅＦＭＣＷｄｒｓａｃｎａＭｔｏｏｎａｉｙＣｏｒｃｉｎｏｈＲａａ
ｌｅｒｔｆｔｅｆｅｕｎｙｍｏｕａｅｉｎｌｉａｍｐｒａｔｓｅｉｃｔｎｔｐｒｉｅｔｅｑａｉｙｏｈｉａｉｏｈｒｑｅｃｄｌｔｄｓｇａｓｎｉｏｔｎｐｃｆａｉｏａｐａｓｈｕｌｆｔｅｎｙｉｏｔｓｇａ．Ｔｈｅｆｃｆｎｎｉｅｒｒｑｅｃｉｎ１ｅｆｅｔｏｏｌａｆｅｕｎｙｍｏｕａｉｎｏｉｈａｇｅｏｕｉｎｎ．ＣＷａａｉｎｄｌｔｏｔｈｇｒｎｅｒｓｌｔｏＩｏＦＭｒｄｒｓ

雷达信号处理技术及仿真

雷达信号处理技术及仿真任新涛;张宏伟;田蛟;潘刚【摘要】The process of radar signal processing was simulated by Matlab software, from which the simulation graph can make us have a visualized understanding on the process of radar signal processing, and reflect the convenience and quickness of Matlab software in radar signal processing and simulation. In addition, the current status, shortages and development trend of current radar constant false alarm rate (CFAR) detection technology are elaborated. Through improving simulated annealing (SA) , an optimal threshold constant false alarm rate detection algorithm which can effectively select detection threshold in the process of constant false alarm rate detection is put forward. The constant false alarm rate detection performance of the radar system can be improved, and a certain reference value on the development of constant false alarm rate can be gained.%在此借助Matlab软件对雷达信号处理过程进行仿真,从仿真图形直观地理解雷达信号处理过程,也体现了Matlab软件在雷达信号处理仿真中的方便、快捷等优点.另外,对当今雷达恒虚警检测技术的现状、不足及其发展动态进行了论述,并通过改进模拟退火算法,提出了一种最优门限恒虚警检测算法.该算法能够在恒虚警检测过程中有效地选取检测门限,提高了雷达系统的恒虚警检测性能,对恒虚警发展具有一定的参考价值.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)003【总页数】4页(P8-10,14)【关键词】Matlab;雷达信号处理;恒虚警;模拟退火;门限【作者】任新涛;张宏伟;田蛟;潘刚【作者单位】军械工程学院研究生管理大队学员三队,河北石家庄050003;军械工程学院研究生管理大队学员三队,河北石家庄050003;军械工程学院光学与电子工程系,河北石家庄050003;军械工程学院光学与电子工程系,河北石家庄050003【正文语种】中文【中图分类】TN95-34现今雷达系统所处的电磁环境日益复杂，相应出现的目标检测方法也越来越多。

一种雷达非线性调频信号检测及仿真方法祝伟锋

1
引言
传统方法对雷达信号的各项研究工作都是基于线性、平
FT）的 NLFM 信号检测方法，但依然需要对信号的频率结构只能检测多项式相位信号，并且对信号能量的聚进行假设，集程度不高，检测的准确率较低。本文提出了一种应用 STFrFT 的瞬时频率估计算法，应用基于瞬时频率估计方法来对 NLFM 信号进行检测，不需要对信号的频率结构进行假设，几乎适用于所有类型 NLFM 信号的检测。并且应用广义时宽－带宽积（ GTBP）优化了 STFrFT 的窗函数，可以改善信号检测时的能量聚集性问题，提高了对雷达 NLFM 信号检测的准确率。
Detection and Simulation Method of Radar Nolinear Frequency － Modulated Signals
ZHU Wei － feng， LIU Yi － an
（ College of Internet of Things Engineering，Jiangnan University，Wuxi Jiangsu 214122 ，China） ABSTRACT： Because of radar nonlinear frequency － modulated signals’nonlinear time － frequency distribution characteristics，conventional detection algorithms can hardly gather signals ’energy． The accuracy rate is low when it is even it fails in low SNR． For this problem， an optimal window function based on the genused to detect NLFM signals， eralized time － bandwidth product was used，and an instantaneous frequency estimation algorithm base on improved short － time fractional fourier transform was proposed． This can effectively improve the detection performance of the NLFM signals and improve the accuracy rate． The simulation results show that， the proposed algorithm has a higher accuracy rate than traditional algorithms when used to detect NLFM signals and anti － jamming at the same SNR． KEYWORDS： Nonlinear frequency － modulated signals； Short － time fractional fourier transform； Signal detection； Radar； Anti － Jamming

LFM-CW雷达信号处理算法研究及仿真

（发射信号ａ）
（发射信号及点目标回波信号ｂ）
图１在ＬＭ— Ｗ系统中的发射和接收波形ＦＣ
对于静态目标而言，收信号和发射信号间的瞬时频差为一个常数，与目标距离成正比，接并其公式如
ｉｇｍｅｈｏＬＦＭ — ｎｔｄｏｆＣＷｒｄｒｆｎｌｙａｓｍｕａｉｒｇｒｍｐｏｅｏｒｅｔｅｓｏｆｔｉａｐｏｅｓｎａａ，ｉａｌｉｌｔｏｎｐｏａｒｖｓｃｒｃｎｓｈｅｓｇｎｌｒｃｓｉｇ
ｃｓｉｇｍｅｈｄ；ＣＷａａｉａｒｅｓｎｉｕａｉｎｅｓｎｔｏｒｄｒｓｇｎｌｐｏｃｓｉｇｓｍｌｔｏ
线性调频连续波（ＦＣ雷达具有分辨力高、ＬＭ— Ｗ）结构简单、体积小、重量轻和良好的低截获概率性能等特点，别适用于雷达成像、特目标特性研究等领域。这种雷达的概念在４Ｏ年代末就已经提出，但是由于技术的限制，它的应用仅局限于一些特殊的领域。在近二十年间，由于应用的促进、波固态器件和数字信号处微
＊收稿日期：０６１ — １２０— ０１４１
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２００７年９月
火控雷达技术
第３６卷
号的起始频率，为调频周期，ｆ为扫频带宽。Ｔ。ａ
Ｏ
，
０ｔ
７＋ｔ．＇
２ｔ７
ｍｅｈｄ（ａｇ／ｏｐｅｒｃｓｉｇｎｃｌｕａｉｇｔｅｍｏｉｇｔｒｅ ’ ｉｔｎｅａｄｓｅｄＴｈｓｐｐｒｏ — ｔｏｒｎｅｄｐｌｒｐｏｅｓｎ）ｉａｃｌｔｎｈｖｎａｇｔＳｄｓａｃｎｐｅ．ｉａｅｆ

雷达回波信号模拟与仿真

雷达回波信号模拟与仿真雷达回波信号模拟与仿真雷达回波信号模拟与仿真是雷达技术发展中非常重要的一部分，它在雷达系统的设计、性能评估和算法验证中发挥着关键作用。

本文将介绍雷达回波信号模拟与仿真的基本概念、方法和应用。

一、雷达回波信号模拟与仿真的基本概念雷达回波信号模拟与仿真是指通过计算机模拟和仿真技术，生成具有真实性、可控性和可重现性的雷达回波信号。

它以真实场景为依据，通过仿真模型和算法，模拟目标物体对雷达的散射特性和回波信号，以实现对雷达系统的功能验证、性能评估和算法研究。

在雷达回波信号模拟与仿真中，需要考虑的主要因素包括目标物体的散射特性、雷达系统的工作模式和参数、雷达的辐射特性以及信号处理算法等。

通过合理的模型和算法，对这些因素进行综合分析和计算，便可生成具有相应特征的雷达回波信号。

二、雷达回波信号模拟与仿真的方法雷达回波信号模拟与仿真方法主要包括数值计算和物理模型两种。

数值计算方法是基于数学和物理公式，通过模拟目标物体的散射过程，计算出目标物体对雷达的回波信号。

这种方法常用的数值计算技术有有限差分法、有限元法、边界元法等。

数值计算方法的优点是计算结果准确，但计算量较大，对计算机资源要求较高。

物理模型方法是基于实际物理模型的建立，通过实验或测量得到目标物体的散射特性，再根据雷达系统的参数和辐射特性进行模拟和计算。

这种方法的优点是简单直观，但模型的准确性对结果产生很大影响。

三、雷达回波信号模拟与仿真的应用雷达回波信号模拟与仿真广泛应用于雷达系统的设计、性能评估和算法验证等方面。

在雷达系统的设计中，回波信号模拟与仿真可用于评估不同参数设置对系统性能的影响，以指导设计优化。

通过模拟和比较不同系统参数下的回波信号，可以选择最优配置，提高系统性能。

在雷达系统的性能评估中，回波信号模拟与仿真可用于模拟不同目标物体对雷达的散射特性，评估系统对不同目标的检测能力和跟踪性能。

通过改变目标物体的尺寸、形状、材料等参数，模拟不同场景下的回波信号，并与实际测量数据进行比对，从而评估系统的性能和误差。

一种FMCW雷达中的VCO非线性矫正方法

是不准确的。根据ＦＭＣＷ雷达原理可知，与差频
测量中有着广泛的应用，例如在汽车防撞、液位测量
及高度测量领域。对于ＦＭＣＷ雷达来说，ＶＣＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）的非线性是影响其性能的主要原因，ＦＭＣＷ雷达的性能与ＶＣＯ的扫频线性度密切相关，ＶＣＯ的非线性度会影响到ＦＭＣＷ雷达的分辨率。在中心频率、扫频带宽一定时，ＶＣＯ
：
频 △ 厂为线性关系，其关系式为：
Ｒ：４Ｂ（５）
式中：ｃ一电磁波速度；卜调制三角波周期；Ｂ一调
制带宽。
— 一
（１）
将式（２）、（３）、（４）代入式（５），可得如下测量
瞬时调制电压；一接收回波信号时的ＶＣＯ瞬时调制电压；一调频的起始频率。
根据ＦＭＣＷ雷达原理可知，测量距离尺与差
１ＶＣＯ非线ຫໍສະໝຸດ 性问题由于ＶＣＯ中变容二极管调谐的固有非线性＿２Ｊ，使得电压一频率曲线并非线性关系。在不进行线性度矫正的情况下调频线性度只有百分之几或更差。将频率线性度定义为
雷达的高分辨率性能来说，是一个极大的威胁。因

非线性调频信号设计

非线性调频信号设计非线性调频信号设计引言在无线通信系统中，数字信号的调制被广泛应用于信号的传输和处理。

传统的线性调频信号设计方法在一些特殊情况下会面临一些限制，无法满足通信系统的需求。

因此，非线性调频信号设计应运而生。

非线性调频信号的设计使得信号在传输和接收过程中更加灵活，能够适应不同的通信环境，并且在抗干扰能力和传输效率方面有明显的优势。

非线性调频信号的基本概念非线性调频信号是指调制信号在调制过程中频率按照非线性函数的方式变化的一类信号。

而线性调频信号是指调制信号在调制过程中频率按照线性函数的方式变化。

例如，线性调频信号可以用简单的正弦函数表示，而非线性调频信号则需要使用复杂的非线性函数来描述其频率变化。

非线性调频信号的设计方法1. 非线性函数的选择非线性调频信号的设计首先需要选择合适的非线性函数，来描述信号的频率变化特性。

常用的非线性函数有二次函数、指数函数、对数函数等。

根据具体的设计要求和通信系统的特点，选择合适的非线性函数进行信号设计。

2. 调频时间区间的确定非线性调频信号的频率变化通常在一定的时间区间内进行。

确定调频时间区间需要考虑到信号的传输效率和接收端的处理能力，避免过长或过短的调频时间对系统性能产生不利影响。

3. 频率变化规律的确定非线性调频信号的设计还需要确定频率变化的规律，即频率如何随时间变化。

根据不同的设计要求，可以选择等速变化、非线性变化等不同的频率变化规律。

通过合理选择频率变化规律，可以提高信号的传输效率和抗干扰能力。

非线性调频信号的应用非线性调频信号在无线通信系统中有着广泛的应用，可以应用于雷达信号处理、通信信号加密、卫星通信等领域。

1. 雷达信号处理非线性调频信号在雷达系统中可以用于目标跟踪和目标识别。

通过将非线性调频信号作为雷达发射信号，接收到的回波信号经过信号处理后可以提取出目标特征，实现对目标的跟踪和识别。

2. 通信信号加密非线性调频信号可以应用于通信系统的加密传输。

基于短时分数阶傅里叶变换的非线性调频类信号检测

基于短时分数阶傅里叶变换的非线性调频类信号检测闫恒庄;陈军;汪飞;周建江【摘要】在复杂的电磁环境下,低截获概率(low probability of intercept,LPI)机载雷达能够有效地降低无源探测系统对作战飞机的作用距离及跟踪制导精度,从而能够有效地提高作战飞机的突防能力和生存能力.低截获概率机载雷达多使用宽带调制信号,通过使用信号的能量在频域上展开,从而降低雷达辐射信号被敌方截获接收机截获的概率.低截获概率机载雷达信号中最常见的是线性调频类信号(包括线性调频信号和相位编码信号)和非线性调频类信号(包括Costas码信号和Barker码信号).本文通过分析非线性调频类信号中的Costas码和Barker码信号的固有特征,采用短时分数阶傅里叶变换,探讨截获接收机对非线性调频类信号的检测方法.由于Costas码和Barker码信号分段可视为近似线性调频信号,而分数阶傅里叶变化是最适于线性调频信号检测的时频变换方法,所以本文利用短时分数阶傅里叶变换对非线性调频类信号的每个调频持续时间内的信号能量进行聚焦,从而对信号进行能量检测.由于常见的时频分析方法,如Choi-Williams时频分析,有对信号进行时频变化后信号能量不能集中的缺陷,所以短时分数阶傅里叶变换较Choi-Williams时频分析方法更有利于对非线性调频类信号进行能量聚集,从而有利于进行信号检测.仿真分析表明截获接收机对不同的非线性调频类信号具有不同的检测性能.【期刊名称】《广西师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(033)004【总页数】8页(P30-37)【关键词】低截获概率;非线性调频类信号;短时分数阶傅里叶变换;截获接收机;Costas码;Barker码【作者】闫恒庄;陈军;汪飞;周建江【作者单位】光电控制技术重点实验室,河南洛阳471009;中国航空工业洛阳电光设备研究所,河南洛阳471009;南京航空航天大学电子信息工程学院,江苏南京210016;南京航空航天大学电子信息工程学院,江苏南京210016;南京航空航天大学电子信息工程学院,江苏南京210016【正文语种】中文【中图分类】TN974随着各种高性能传感器、反辐射武器以及各种干扰措施的出现，现代的电子战场已经变得十分复杂多变，隐身飞机以其较低的可探测性在取得战争的胜利方面正发挥着重要的作用[1-4]。

雷达系统建模与仿真

摘要ｆ利用ＥＤＡ软件平台对雷达系统的建模、仿真和设计方法进行研究，并建立一套相对完整的、具有统一框架的雷达系统软件库，可以为高效率地完成雷达系统的方案论证和性能评估。

以及新的算法研究提出新的思路，并提供了一条有效的途径，使雷达系统设计人员避免了重复劳动，可以将更大的精力投入到新课题的研究中去，从而实现系统设计的方便、高效和优化一本文基于工作站硬件平台和ＥＤＡ软件平台环境，在已有研究成果的基础上，对雷达系统软件库的进一步完善作了详细的探讨。

依照ＥＤＡ平台上ＳＰＷ建模的软件规范，本文在第三章讲述创建干扰信号库的相关工作，主要包括遮盖性干扰和欺骗性干扰的建模和仿真；第四章主要讲述建立数据处理库的工作，主要包括状态估计、机动目标跟踪和杂波环境下的目标跟踪方法的建模仿真，另外介绍使用ＳＰＷ的交互式仿真工具创建的一个对跟踪滤波进行动态演示的仿真界面。

本文的工作进一步完善了雷达系统软件库，为今后的雷达系统的建模、仿真和算法研究提供了方便并积累了、—一，—＿－’，一经验。

，关键词：ＥＤＡ雷达库建模与仿真数据处彰干扰ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｏｆｔｗａｒｅｌｉｂｒａｒｙｏｆｒａｄａｒｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｕｎｉｔｉｖｅｆｒａｍｅｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｉｄｅａａｎｄａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｉｎｒｅａｌｉｚｉｎｇｔｈｅｒｅａｓｏｎｉｎｇｏｆｐｒｏｊｅｃｔａｎｄｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｒａｄａｒｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｅｒｓＣａｎｂｅｆｒｅｅｆｒｏｍｈａｒｄｍａｎｕａｌｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇａｎｄｒｅｐｅａｔｅｄｗｏｒｋＳＯｔｈａｔｍｏｒｅｍａｎｐｏｗｅｒｃａｌｌｂｅｄｅｖｏｔｅｄｔｏｎｅｗｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｉｔｗｉｌｌａｃｈｉｅｖｅｓｕｃｈａｄｖａｎｔａｇｅｓａｓｔｈｅｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ，ｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｒａｄａｒｓｙｓｔｅｍ．ＡｄｏｐｔｉｎｇｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎａｓｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍａｎｄＥＤＡｔｏｏｌａｓｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｔｈａｔｈａｖｅｂｅｅｎａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｆｎｒｔｈｅｒｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｌｉｂｒａｒｙｏｆｒａｄａｒｓｙｓｔｅｍ．Ｃｈａｐｔｅｒ３ｉｓｍａｉｎｌｙｃｏｎｃｅｍｅｄｗｉｍｔｈｅｃｒｅａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｓｆｏｒｐｒｏｄｕｃｉｎｇｊａｍｍｉｎｇｓｉｇｎａｌｓ．Ｃｈａｐｔｅｒ４ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｒｅａｔｉｏｎａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌｓｉｎｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，ｔｒａｃｋｉｎｇｏｆｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇｔａｒｇｅｔａｎｄｔｒａｃｋｉｎｇｏｆｔａｒｇｅｔｓｉｎｃｏｍｐｌｅｘｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎｄａｌｓｏｔｈｅＩＳＬｔｏｏｌｏｆＳＰＷｉＳｕｓｅｄｔｏｃｒｅａｔｅａｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｄｙｎａｍｉｃｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ．ＴｈｅＷＯｒｋｏｆｔｈｅｐａｐｅｒｅｘｔｅｎｄｅｄａｎｄｐｅｒｆｅｃｔｅｄｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｌｉｂｒａｒｙｏｆｒａｄａｒｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｄａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｔｏｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｉｅｓｉｎｔｈｅｍｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｒａｄａｒｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥＤＡｒａｄａｒｌｉｂｒａｒｙｍｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｊａｍｍｉｎｇ丑０５２６２＿堡创新性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

雷达信号模糊函数理论研究与仿真

武汉理工大学硕士学位论文雷达信号模糊函数理论研究与仿真姓名：孙亚东申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：王虹20070301Ｉｘ（ｆ；厶）１２Ｉ｛．ｒｓ（ｆ）ｓ‘（ｆ一咖ｍ印ｄｆｌ２（４－１）式中：ｆ和正分别表示信号的时延和多卜勒频移；ｓＯ）为雷达发射信号的复包络。

Ｅ－ｆｌｓ（ｔ）１２ｄｔ（４－２）式中：Ｅ表示为信号ｓ（ｔ）的能量。

４．２固定载频矩形波脉冲信号及仿真设归一化的矩形脉冲“Ｏ）定义为嗍㈨－专Ｒｃｄ白由（３．１４）得ｚ＠，厶）－，”ｏ弘’（ｆ—ｆ弘’“印ｄｔ将（４－３）代入（４－４）并计算积分得（奉３）（“）ｋｃＥ兀）『＝ｌ（ｔ一粤）竺≤考宅｝剥２Ｈ‘ｆ‘。

钙，图禾３ｆ－２秒的单脉冲信号模糊函数图图４＿２对应的单脉冲模糊度图分别令ｆ·ｏ，正－０可分别得到时间模糊函数（ｒ—ｏ切面图）和速度模糊函数（厶．ｏ切面图），即ｋ（ｒ；叫２，ｋ＠兀１２．帅１２－㈤２∞剧２一ｌ别（４．６）（舢７）计算机仿真如图４－５和图４－６所示，可以看到时间轴（厶－０）上匹配滤波器输出的三角形状和频率轴Ｉ－（ｓｉ麒）／ｘ的形状。

由式（４－－６）和（４－７）可知，当正－０时，ｋ（ｆ；０１２为三角形，实际上，它就是矩形脉冲信号的自相关函数；当ｆ－ｏ时，ｋ（０；兀１２为辛克函数，它就是矩形脉冲信号的频谱。

ｉ／入ｌｉｉ…笋一卜≮…｝…·卜…ｌ／ｉｉｌ＼ｌｉｙｌ｜ｌ＿、｜｛…专舞÷…Ｈ…一ｋ卜·…，｜；…乙…．Ｌ—Ｌ一．Ｘ…．一Ｚｊ…Ｉ…一ｌ一—＝｜……ｊ……ｉ…ｊ．∑一图４－５单脉冲正·Ｏ切面图图４－６单脉冲ｆ－Ｏ切面图从图４－４可以获得许多单个矩形脉冲模糊图的关键信息，以长脉冲为例，解析图如４－７所示。

图４．７ｆ为长脉冲的单个矩形脉冲模糊度图图４．８ＬＦＭ信号的时域波形和幅频特性为了计算［ＬＦＭ信号模糊函数的复包络，我们先令Ｏ‘ｆ蔓ｆ’，在这种情况下的积分区间为睁《卅】’将（㈣式代入（㈨式得胞胁；Ｚ叫廿∥叫钟舢吒肛加出ｃ枷，即胞胁孚ｐ毗‰ｃ枷，ｚｃｒ；厶，一ｅ加厶（，一手）锗。

雷达仿真实验-无迹卡尔曼滤波

雷达仿真实验-无迹卡尔曼滤波一、摘要无迹卡尔曼滤波(UKF)是最近几年才提出来的一种新的滤波算法, 其基本思想是基于无迹变换( unscentedtransformation, UT), 即用固定数量的参数去近似一个高斯分布, 比近似任意的非线性函数或变换更容易。

其实现原理为: 在原先状态分布中按某一规则取一些点, 使这些点的均值和协方差等于原状态分布的均值和协方差; 将这些点代入非线性函数中, 相应得到非线性函数值点集, 通过这些点求取变换后的均值和协方差。

由于这样得到的函数值没有经过线性化、没有忽略其高阶项, 因而其均值和协方差的估计比EKF 方法要精确。

针对传统算法在解决纯方位目标运动分析时存在的有偏、收敛速度慢或发散等不足, 该文将无味卡尔曼滤波( UKF)算法应用到纯方位目标运动分析中。

由于UKF 在处理非线性问题时表现良好, 以及不需要计算Jacobian 矩阵或Hessian 矩阵, 实现起来比较方便。

根据无味变换的基本原理给出了滤波过程的具体计算步骤并进行了仿真计算。

理论分析和仿真结果表明,UKF 的性能相当于二阶高斯滤波器, 它在纯方位目标运动分析中的滤波精度、稳定性和收敛时间都优于传统算法。

二、原理介绍目前，扩展卡尔曼滤波虽然被广泛用于解决非线性系统的状态估计问题，但其滤波效果在很多复杂系统中并不能令人满意。

模型的线性化误差往往会严重影响最终的滤波精度，甚至导致滤波发散。

另外，在许多实际系统中，模型的线性化过程比较繁杂，而且也不容易得到。

最近，由Juiler 等人提出了一种无迹卡尔曼滤波 (Unscented Kalman Filter, UKF)。

UKF 对状态向量的PDF 进行近似化，表现为一系列选取好的采样点。

这些采样点完全体现了高斯密度的真实均值和协方差。

当这些点经过任何非线性系统的传递后，得到的后验均值和协方差都能够精确到二阶（即对系统的非线性强度不敏感）。

由于不需要对非线性系统进行线性化，并可以很容易地应用于非线性系统的状态估计，因此，UKF 方法在许多方面都得到了广泛应用，例如模型参数估计、人头或手的方位跟踪、飞行器的状态或参数估计、目标的方位跟踪等。

线性调频和非线性调频信号的检测与参数估计

线性调频和非线性调频信号的检测与参数估计一、本文概述本文旨在深入探讨线性调频（LFM）和非线性调频（NLFM）信号的检测与参数估计问题。

调频信号，作为雷达、声纳、通信等领域中广泛应用的一种信号形式，其特性分析和参数估计是信号处理领域的重要研究内容。

其中，线性调频信号因其特性简单、易于生成和处理，广泛应用于雷达探测和距离测量等领域；而非线性调频信号则因其更为复杂和灵活的特性，在保密通信、目标识别等领域具有广阔的应用前景。

本文首先将对线性调频信号和非线性调频信号的基本理论进行简要介绍，包括其定义、特性和应用场景等。

随后，将重点探讨这两种调频信号的检测方法，包括时域检测、频域检测以及基于现代信号处理技术的检测方法等。

在此基础上，文章将进一步研究线性调频和非线性调频信号的参数估计问题，包括调频斜率、载频等关键参数的估计方法和技术。

本文旨在通过对线性调频和非线性调频信号的检测与参数估计的深入研究，为相关领域提供更为准确、高效的处理方法和技术，推动信号处理技术的发展和应用。

本文也期望为信号处理领域的学者和工程师提供有价值的参考和启示，促进该领域的学术交流和技术进步。

二、线性调频信号检测与参数估计线性调频信号，也称为chirp信号，是一种广泛应用于雷达、声纳和无线通信等领域的信号类型。

其特点是在时间上频率线性变化，这种特性使得线性调频信号在多种应用场景中具有出色的性能。

因此，对线性调频信号的检测与参数估计研究具有重要的理论和实际意义。

线性调频信号检测的主要任务是在复杂的背景噪声中识别出线性调频信号的存在。

这通常涉及到信号处理和统计检测理论的应用。

一种常见的检测方法是基于匹配滤波器的检测，它利用已知的线性调频信号模型设计滤波器，然后在接收信号中搜索与模型匹配的信号成分。

基于时频分析的检测方法，如短时傅里叶变换（STFT）或小波变换，也可以有效地用于线性调频信号的检测。

参数估计是线性调频信号处理的另一个重要方面。

线性调频信号在雷达中的应用及仿真实现

2．本课题主要研究内容和预期目标
研究目标：
利用Matlab对线性调频信号进行时域、频域及脉冲压缩仿真，并分析调频率，带宽及幅度谱之间的关系，对线性调频信号进行脉冲压缩雷达的测距测速仿真。
研究内容：
1、线性调频信号在雷达应用中的发展背景以及国内外研究现状。
2、线性调频信号相关理论和技术基础。
研究线性调频信号的数学表达式和公式推导，学习线性调频信号时域、频域波形的特性。
4、匹配滤波器的实现方法和加窗处理。
在线性调频信号中，匹配滤波器的设计用于在频域上与信号频谱进行匹配，提高相关性，以此来提升距离分辨率，抑制旁瓣干扰、提高信噪比等。加窗处理可以改善匹配滤波器的性能，其用于减小信号在频谱中的泄露，防止影响距离分辨率。另一方面窗函数还可以用于减小旁瓣幅度、减小主瓣宽度、以此改善匹配滤波器波形。
由于常规雷达采用单一载频的脉冲调制信号，信号时宽和带宽的乘积近似为1，因此用这种信号不能同时得到大的时宽和带宽，雷达距离分辨率、速度分辨率以及作用范围之间存在着不可调和的矛盾，脉冲压缩技术的提出巧妙地解决了这一矛盾问题，发射长脉冲，对回波信号进行脉冲压缩将长脉冲变换为窄脉冲，从而在保证发射功率的情况下提升距离分辨率，采用大时宽带宽积信号，其决定检测能力、距离分辨能力、测距精度的参量可独立选取，且增强了系统抗干扰的能力。
5、脉冲相参积累法同时测距测速的原理。
雷达在进行远距离目标探测工作的时候，通常会遇到目标回波信号较弱被噪声掩盖的问题，可能会导致漏检。因此，采用脉冲相参积累法增强信噪比，提升雷达性能。
6、利用Matlab对线性调频信号脉冲压缩雷达测距测速，并分析误差产生的原因及解决的办法。
3．本课题拟采用的研究方法、步骤
[2]周万幸，胡明春，孙俊等译.雷达系统分析与设计（MATLAB版）（第三版）[M].北京：电子工业出版社，2016年

FMCW雷达周期非线性相位估计与矫正

FMCW雷达周期非线性相位估计与矫正李公全;赖涛;靳科;赵拥军【摘要】In order to obtain a high-quality range image,frequency modulated continuous wave(FMCW) radar usually requires modulation nonlinearity correction under the mechanism of dechirp reception.T raditional methods based on the polynomial phase model can correct most nonlinear distortion in the system,but it is hard to eliminate the paired echoes invited by period nonlinearity,w hich reveals great improvement still exists in range compression.The residual nonlinearity error is modeled as a multi-component sinusoidal FM signal,and after that,a parameter estimation method combining initial value matching and nonlinear least squares optimiza-tion is proposed.The method can achieve high efficiency in the estimation of sinusoidal frequency modulation pa-rameters via Fourier transform and one-dimensional phase searching.Then,the nonlinear least squares is used to further improve the estimation accuracy.Finally the range-dependent nonlinearity is corrected by match Fou-rier transform.Simulation and radar echo processing results demonstrate that the proposed method can effec-tively eliminate periodic phase nonlinearity,suppress paired echoes,and significantly improve range compression quality.%为获取高质量距离像,解线频调接收体制的调频连续波雷达通常需要进行非线性矫正.传统基于多项式模型的方法虽然能够矫正系统中绝大部分的非线性失真,但难以抑制由周期非线性引起的成对回波,距离压缩质量仍有较大提升空间.本文将剩余的周期非线性误差建模为多分量正弦调频信号,提出一种匹配初值与非线性最小二乘相结合的参数估计方法.所提算法仅采用傅里叶变换以及一维相位搜索即可实现正弦调频参数的快速估计,然后利用非线性最小二乘进一步提高估计精度,最后利用匹配傅里叶变换进行空变非线性矫正.仿真以及实测数据均表明,本文所提算法能够有效消除周期相位误差,抑制成对回波,显著改善距离压缩质量.【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2018(040)003【总页数】8页(P538-545)【关键词】调频连续波雷达;非线性矫正;多分量正弦调频;非线性最小二乘;匹配傅里叶变换【作者】李公全;赖涛;靳科;赵拥军【作者单位】信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001;信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001;信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001;信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TP7510 引言调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)雷达相对脉冲体制雷达具有体积小重量轻,结构简单,成本低,低截获概率等优点,因此FMCW雷达在近距离安全检测、机场异物识别、形变测量等领域具有广泛的应用[1-4]。

非线性调频信号脉压分析与仿真

非线性调频信号脉压分析与仿真doi:10.3969/j.issn.1563-4795.2010.07.028非线性调频信号脉压分析与仿真计鹏710071) (西安电子科技大学电子工程学院, 陕西西安摘要, 介绍了几种利用非线性调频信号进行脉冲压缩的算法。

建立了三次方调频、正切调频、正弦调频的非线性调频信号模型, 并在此基础上进行了这三种函数的非线性调频信号脉冲压缩仿真。

关键词, 非线性调频, 脉冲压缩, 三次方调频,正弦调频, 正切调频1 -f (t) =T(t) (4) 引言0其中f (t) 为瞬时频率。

由于该式不是与时间非线性调频就是使信号的频率随时间非线性成线性关系, 所以称之为非线性调频信号。

变化。

它最突出的优点是用匹配滤波器进行压缩时, 可以得到较低的旁瓣而无需加权处理, 因而 2 非线性调频信号模型的建立避免了由加权引起的信噪比损失。

由于它将线性调频信号的加权网络作用转移分配在发射系统和 2.1 三次方调频函数模型接收系统, 因而不需要再使用加权网络, 而只要一个已知的三次方调频函数的复包络形式可改变发射信号的频谱和匹配滤波器的传递函数。

以表示为, 就可得到压缩后的低旁瓣, 同时又避免了主瓣的3展宽, 从而避免了信噪比损失。

u (t) =exp (j2πKt), 0，t，T (5)它的瞬时频率为,1 d 32 f= [2π (ft+Kt /3)] =f+Kt(6) i00 非线性调频信号概述2π dt1式中, f为载频。

在仿真实验中, 可取带宽B 014 , 非线性调频矩形脉冲信号的复一般情况下等于5 MHz, 取周期T为100 μs, K为5×10, 采样数表达式为, 率f 为20 MHz。

那么, 其调频信号的波形和时频 s 0 01 t 0 特性如图1所示。

( )expj((f+θ(t))) 0，t，T0 0 0T 0T s(t)= 姨 (1) 0 0 0正弦调频函数模型2.2 其他0 0通常波形设计的主要 T为脉冲宽度, 其中, 已知正弦函数的调频函数为,任务就是求出相位函数θ (t) (t)。

非线性调频信号设计中的组合窗优化法

非线性调频信号设计中的组合窗优化法
鉴福升;陈图强
【期刊名称】《雷达与对抗》
【年(卷),期】2001(000)002
【摘要】在雷达领域,非线性调频(NLFM)信号正被越来越广泛的应用.本文对NLFM的设计与优化方法进行了分析,提出一种对窗函数进行组合的设计与优化思路,并给出一示例.结果表明,该方法能快速灵活地设计出所需信号.
【总页数】6页(P19-24)
【作者】鉴福升;陈图强
【作者单位】海军工程大学,电子工程学院,江苏,南京,211800;海军工程大学,电子工程学院,江苏,南京,211800
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.7
【相关文献】
1.一种改进的非线性调频信号设计 [J], 何学辉;陶海红;吴兆平;吴顺君
2.基于动态优化的非线性调频信号设计 [J], 肖开健;井伟;肖战牛
3.基于分段拟合的非线性组合调制雷达信号设计 [J], 张朝霞;刘杰;赵岩;胡秀;杨玲珍
4.基于组合窗的 OFDM-NLFM 信号设计 [J], 张民;刘海鹏;蔡兆晖
5.一种非线性调频信号设计方法 [J], 刘雅倩;白晓娟;张学波
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