某阵列雷达信号处理
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某阵列雷达信号处理
题目要求
某阵列雷达位包括20个天线单元的等距线阵(水平位置),天线间隔0.65m,波长为1.25m。采用LFM信号,调频带宽B=800kHz,脉冲宽度Te=400us);雷达为三变T,脉冲重复周期分别为[4100,
4300,4500]us。对基带复信号的采样时钟为1us。在一个波位发射的脉冲数为12。
假设两个目标的距离分别为80km和200km,速度分别为300m/s和200m/s,方位分别为0°和1°(相对于阵列的法线方向),信噪比均为-10dB。
在100km内均存在地杂波,杂波的速度谱宽为0.42m/s,杂噪比为60dB。
该雷达的信号处理流程如下图所示,对回波信号一次进行DBF、脉压、MTI、非相干积累CFAR等处理。
处理步骤
程序中使用到数据文件:radar_data.mat,为三维数组3000 × 20× 12,3000为距离单元,20为天线单元数,12为一个波位的脉冲数。接下来要对数据依次进行DBF、脉压、MTI、CFAR等处理。
1.
首先给出第一个PRT内的时域回波信号,可以看出到前面
1000点左右的距离门都有明显的杂波。然后给出波束指向为
0°时的DBF处理结果,采用泰勒窗进行加权,程序中控制加
权的旁瓣电平为-30dB满足题目要求。
2. 下图给出脉压后的原始视频,要求副瓣<-35dB。(LFM信号:
B=800KHz,Te=420us)程序中控制所加的泰勒
窗旁瓣电平为-36dB,脉压过后取出了前暂态点,得到右下
方的脉压结果。可以看出前面很大一部分脉压后由于杂波的
影响,使得我们难以辨认目标,因而仅靠脉压是不够的,需
要进行进一步的杂波抑制和积累的手段来提取目标信息。
3. 设计四/六脉冲MTI滤波器,给出MTI后的原始视频,选择2个
目标估算对杂波的改善因子。估计杂波的谱中心和谱宽。
(雷达为三变T:4114:4400:4686 us)
下面首先给出设计出来的四脉冲MTI滤波器的频谱。横坐标是相对于fr归一化的频率。左图是整体效果图,右图给出了0频出的凹陷效果,可以看出,杂波抑制可达-150dB具有很好的杂波抑制效果。
下面就利用以上设计出来的MTI滤波器进行杂波抑制,给出MTI后的信号时域波形,如下图所示,结合表格数据,可以看出MTI后目标回波被明显化,同时杂波收到很大的抑制。
4. 对MTI后的原始视频进行非相干积累、CFAR处理,给出非相干积累
后的原始视频和CFAR的噪声电平估计值。
下面给出MTI非相干积累的原始视频和CA-CFAR处理时的检测门限
图,右图是左图的局部放大,可以看出两个目标被检测出来。
5. 估算DBF、脉压、MTI、非相干积累后噪声的功率,脉压、MTI、非
相干积累后目标回波信号的功率,及其SNR。(选择1~2个目标)
距离单元DBF后
(dB)
脉压后
(dB)
MTI后(dB)
非相干积
累后(dB)
目标1505160.2168187.4噪声2501~280052.707267.074667.478577.0209 SNR93.1254100.5215110.3791
至此,阵列雷达信号处理完毕。
致 谢
很荣幸能听到李老师的讲课。陈老师眼界开阔,学识渊博,经验丰富,同时态度始终和蔼可亲,很有学者风范。
其次,我深深的被李老师负责任的教学态度所打动,陈老师您始终以我们学习,理解和掌握知识为目的,让我们很受启发,我们都从心底敬佩感激您这样以为不辞艰辛为学生着想的教师。
最后,再次感谢李老师,希望以后还能有更多的机会向您学习!