高频雷达测距仿真
雷达发射LFM 信号时,脉冲压缩公式的推导与 Matlab 仿真实现雷达测距。
雷达发射LFM 信号时，脉冲压缩公式的推导与Matlab 仿真实现雷达测距。
摘要：基于MATLAB平台以线性调频信号为例通过仿真研究了雷达信号处理中的脉冲压缩技术。
在对线性调频信号时域波形进行仿真的基础上介绍了数字正交相干检波技术。
最后基于匹配滤波算法对雷达回波信号进行了脉冲压缩仿真，仿真结果表明采用线性调频信号可以有效地实现雷达回波信号脉冲压缩、实现雷达测距并且提高雷达的距离分辨力。
关键词：线性调频，脉冲压缩，数字正交相干，匹配滤波。
When radar transmits LFM signal, the pulsecompression formula is deduced and Matlabsimulation is used to realize radar ranging Abstract: Based on the MATLAB platform as example for LFM signal is studied by simulation of pulse compression technology in radar signal processing. Based on the simulation of time domain linear FM signal waveform is introduced on the digital quadrature coherent detection technology. Finally, based on the matched filter algorithm of radar echo signal of pulse compression simulation, the simulation results show that the linear FM signal can effectively realize the radar echo signal of pulse compression radar, improve the range resolution.Key word: Linear frequency modulation,pulse compressiondigital,quadrature coherence,matched filtering.1、引言1.1雷达起源雷达的出现，是由于二战期间当时英国和德国交战时，英国急需一种能探测空中金属物体的雷达（技术）能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。
线性调频信号在雷达中的应用及仿真实现
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
雷达仿真参数
雷达仿真参数雷达仿真是通过计算机模拟和分析雷达工作过程的一种方法。
在雷达仿真中，需要使用一系列的参数来描述雷达系统的性能和特性。
这些参数包括雷达的发射和接收信号、天线参数、目标参数等等。
本文将着重介绍雷达仿真中常用的参数及其含义。
1. 雷达发射信号参数雷达发射信号的参数主要包括频率、脉冲宽度、重复频率、功率等。
频率用于描述雷达发射信号的频率范围，通常以赫兹（Hz）为单位。
脉冲宽度表示雷达发射信号的脉冲宽度，可用纳秒（ns）为单位。
重复频率是指雷达脉冲的发射频率，一般以赫兹（Hz）表示。
功率表示雷达发射信号的功率大小，常以瓦特（W）为单位。
2. 雷达接收信号参数雷达接收信号的参数包括波形、带宽、信噪比等。
波形用于描述雷达接收信号的波形特征，可以是连续波（CW）或脉冲波。
带宽表示雷达接收信号的频带宽度，常以赫兹（Hz）为单位。
信噪比是衡量雷达接收信号中信号与噪声的比值，通常以分贝（dB）为单位。
3. 雷达天线参数雷达天线参数主要包括天线增益、波束宽度、极化等。
天线增益描述天线的辐射效率，一般以分贝（dB）表示。
波束宽度表示天线主瓣束宽的角度范围，常以度（°）表示。
极化是指天线辐射电磁波时的电场或磁场方向，可以是垂直极化、水平极化或者其他极化方式。
4. 雷达目标参数雷达目标参数是描述被雷达探测到的目标的性质和位置信息。
包括目标的距离、速度、方位角、仰角等。
距离表示目标距离雷达的距离，通常以米（m）为单位。
速度表示目标相对于雷达的运动速度，常以米每秒（m/s）表示。
方位角是指目标相对于雷达的方位角度，仰角是指目标相对于雷达的仰角度。
通过对这些参数的合理设定和调整，可以模拟出不同雷达工作状态下的信号和目标响应，从而进行雷达性能评估、系统优化等工作。
雷达仿真是雷达系统设计和研发中的重要环节，能够有效地减少实际试验成本和提高系统性能。
总结起来，雷达仿真参数是用于描述雷达工作过程的一系列参数，包括发射信号参数、接收信号参数、天线参数和目标参数。
基于matlab的fmcw雷达仿真代码
基于matlab的fmcw雷达仿真代码摘要：一、引言二、FMCW 雷达概述三、MATLAB 仿真代码介绍四、FMCW 雷达仿真实例五、结论正文：一、引言近年来，随着汽车自动驾驶技术的快速发展，雷达技术在汽车领域得到了广泛应用。
其中，FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）雷达由于其较高的分辨率和测量精度，在自动驾驶汽车中具有广泛的应用前景。
本文旨在介绍基于MATLAB 的FMCW 雷达仿真代码，以帮助读者了解FMCW 雷达的工作原理和性能。
二、FMCW 雷达概述FMCW 雷达是一种连续波雷达，其工作原理是通过频率调制连续波信号来实现距离和速度的测量。
FMCW 雷达具有较高的分辨率和测量精度，适用于汽车自动驾驶系统中的环境感知。
三、MATLAB 仿真代码介绍MATLAB 是一种广泛应用于科学计算和工程设计的软件，其强大的仿真功能使得我们可以在计算机上模拟实际雷达系统的工作过程。
基于MATLAB 的FMCW 雷达仿真代码主要包括以下几个部分：1.发射信号生成：根据雷达系统参数，生成频率调制的连续波信号。
2.回波信号处理：模拟信号在传输过程中受到的各种干扰，如噪声、多径效应等。
3.混频信号生成：将回波信号与本振信号进行混频，生成中频信号。
4.距离和速度测量：对中频信号进行距离和速度测量，得到目标的信息。
四、FMCW 雷达仿真实例以下将以一个简单的FMCW 雷达系统为例，介绍如何使用MATLAB 进行仿真。
1.创建雷达系统模型：设置雷达系统的参数，如发射功率、接收阈值、距离分辨率等。
2.生成发射信号：根据雷达系统参数，使用MATLAB 生成频率调制的连续波信号。
3.添加干扰：为了模拟实际环境中的信号干扰，我们可以在回波信号中添加一定程度的噪声和多径效应。
4.混频信号生成：将回波信号与本振信号进行混频，生成中频信号。
5.距离和速度测量：对中频信号进行距离和速度测量，得到目标的信息。
调频连续波雷达（FMCW）测距-测速原理，看完这篇基本就懂了！
调频连续波雷达(FMCW)测距/测速原理，看完这篇基本就懂了！调频连续波雷达Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW雷达按照发射信号种类分成脉冲雷达和连续波雷达两大类，常规脉冲雷达发射周期性的高频脉冲，连续波雷达发射的是连续波信号。
连续波雷达发射的信号可以是单频连续波(CW)或者调频连续波(FMCW)，调频方式也有多种，常见的有三角波、锯齿波、编码调制或者噪声调频等。
其中，单频连续波雷达仅可用于测速，无法测距，而FMCW雷达既可测距又可测速，并且在近距离测量上的优势日益明显。
FMCW雷达在扫频周期内发射频率变化的连续波，被物体反射后的回波与发射信号有一定的频率差，通过测量频率差可以获得目标与雷达之间的距离信息，差频信号频率较低，一般为KHz，因此硬件处理相对简单、适合数据采集并进行数字信号处理。
FMCW雷达收发同时，理论上不存在脉冲雷达所存在的测距盲区，并且发射信号的平均功率等于峰值功率，因此只需要小功率的器件，从而降低了被截获干扰的概率；其缺点是测距量程较短，距离多普勒耦合以及收发隔离难等缺点。
FMCW雷达具有容易实现、结构相对简单、尺寸小、重量轻以及成本低等优点，在民用/军事领域均得到了广泛的应用。
FMCW雷达框图调频连续波雷达如要由收发器和带微处理器的控制单元组成，收发器如果使用单个天线进行同时发射和接收，FMCW 雷达需要铁氧体环形器来分离发射和接收信号，对隔离度要求较高。
当然，若使用收发分离的贴片天线，成本会相对低一点。
高频信号由压控振荡器(VCO)产生，通过功率分配器将一部分经过额外放大后馈送至发射天线，另一部分耦合至混频器，与接收的回波混频、低通滤波，得到基带差频信号，经过模数转换后送至微处理器处理。
FMCW雷达的测距/测速原理以三角波调频连续波为例来简单介绍雷达的测距/测速原理。
如下图，红色为发射信号频率，绿色为接收信号频率，扫频周期为T，扫频带宽为B，发射信号经过目标发射，回波信号会有延时，在三角形的频率变化中，可以在上升沿和下降沿两者上进行距离测量。
高频相位激光测距系统的高精度鉴相
第 31 卷第 15 期2023 年 8 月Vol.31 No.15Aug. 2023光学精密工程Optics and Precision Engineering高频相位激光测距系统的高精度鉴相孟语璇1，2，董登峰1，2*，周维虎1，2，纪荣祎1，2，朱志忠1，2（1.中国科学院微电子研究所，北京 100029；2.中国科学院大学，北京 101408）摘要：相位测距是一种非常重要的绝对测距手段，是大尺寸精密测量的重要保障。
提高激光调制频率并采用高性能器件实现高频采样分析是提升相位激光测距精度最有效的方式之一。
针对高性能器件的最大采样频率总是受限，难以满足高调制频率采样的难题，分析验证了欠采样方法用于相位测距的可行性，同时仿真分析了全相位傅里叶频谱分析法（all-phase Fast Fourier Transform，apFFT）提高鉴相精度的优势。
在此基础上，提出“欠采样+ apFFT”的方法，并构建了激光相位测距的鉴相系统。
当调制频率为201 MHz，欠采样频率为100 MHz时，系统鉴相精度高于±0.04°，对应的测距精度为±0.08 mm。
实验结果表明，基于“欠采样+apFFT”的相位测距方法具有高精度、抗干扰能力强等优势，在科学研究与工程应用中具有重要价值。
关键词：相位测距；欠采样；全相位频谱分析法；高精度；鉴相系统中图分类号：TN249；TH711 文献标识码：A doi：10.37188/OPE.20233115.2193High-precision phase discrimination for high-frequency phaselaser ranging systemMENG Yuxuan1，2，DONG Dengfeng1，2*，ZHOU Weihu1，2，JI Rongyi1，2，ZHU Zhizhong1，2（1.Institute of Microelectronics of the Chinese Academy of Sciences， Beijing 100029， China；2.University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 101408， China）* Corresponding author， E-mail： dongdengfeng@Abstract：Phase laser ranging is an important means of absolute ranging and an important guarantee for large-scale precision measurement. One of the most effective ways to improve the precision of phase laser ranging is to increase the laser modulation frequency and use high-performance devices to achieve high-fre⁃quency sampling analysis. However， the maximum sampling frequency of high-performance devices is lim⁃ited. To solve the problem that existing devices have difficulty in the sampling of high modulation frequen⁃cies， the feasibility of an undersampling method for phase ranging was analyzed and verified. The advan⁃tages of all-phase fast Fourier transform （apFFT） analysis was examined to improve the precision of phase laser detection. Based on this idea， the method of undersampling and apFFT was developed， and a phase detection system for laser phase ranging was constructed. When the modulation frequency is 201 MHz and the undersampling frequency is 100 MHz，the system phase discrimination accuracy is higher than 文章编号1004-924X（2023）15-2193-10收稿日期：2023-02-13；修订日期：2023-03-13.基金项目：国家重点研发计划资助项目（No.2020YFB1710500，No.2019YFB2006100）；国家高质量发展专项（No.TC220H05T）第 31 卷光学精密工程±0.04°， and the corresponding ranging accuracy is approximately ±0.08 mm. The experimental results show that the phase ranging method based on undersampling and apFFT has the comprehensive advantag⁃es of high accuracy and strong anti-interference ability， making it valuable for scientific research and engi⁃neering applications.Key words： phase ranging；under-sampling；all-phase fast fourier transform；high precision；phase dis⁃crimination system1 引言相位式激光测距技术具有响应快、量程大、抗干扰能力强、精度高等优点，被广泛应用于航空、航天、船舶和机器人等大型装备制造领域［1-6］。
调频连续波雷达(FMCW)测距测速原理
调频连续波雷达（FMCW）测距测速原理FMCW雷达的工作原理基于多普勒效应和频率测量。
当发射机发送连续变化的频率调制信号时，信号的频率将会随时间线性变化。
这个频率变化的斜率称为调频斜率。
当发射信号经过天线发射出去，在遇到目标后，信号会被目标散射回来，然后被接收天线接收。
当接收天线接收到返回信号时，会将信号和发射信号进行混频处理，将其与发射信号相乘。
这样做的目的是为了提取目标的频率信息。
由于目标的速度不同，返回信号的频率也会有所不同。
根据多普勒效应的原理，当目标向雷达揭示而来时，频率会比发射信号的频率高；相反，当目标远离雷达时，频率会比发射信号的频率低。
接收到的混频信号将通过低通滤波器进行滤波，以去除不想要的频率成分。
然后，信号将被转换成数字信号，通过快速傅里叶变换(Fourier Transform)进行频谱分析。
频谱的峰值表示目标的频率，根据频率的变化可以计算出目标的速度。
根据多普勒频移的公式，测量得到的频移值与目标的速度成正比。
利用目标的速度与雷达到目标的距离之间的关系，可以通过简单的数学运算得到目标的距离。
由于信号频率的线性变化，可以通过测量信号的起始频率和终止频率，以及相应的时间间隔，计算得到距离。
在FMCW雷达系统中，还需要对信号的回波强度进行测量，以评估目标的反射特性。
这可以通过测量接收信号的功率来实现。
通过分析接收到的功率信号，可以确定目标的散射截面积(Cross Section)，从而估计目标的大小。
总结起来，FMCW雷达的测距测速原理基于多普勒效应和频率测量。
通过发送频率变化的信号，接收并处理返回信号，测量目标的频率和功率，从而得到目标的距离、速度和反射特性。
这种雷达系统具有高精度、高分辨率和广泛测速范围的优势，广泛应用于交通监测、无人驾驶、气象观测等领域。
FMCW雷达快速高精度测距算法
粗略找出式( 4) 信号峰值点所在的区间, 再用线性调频 Z 变换 ( Chirp z) 把该区间细分 , 精确确定 峰值点。由图( 1) 可见 , 理论上的峰值点在 2 ( kmax - 1) / N~ 2 ( kmax + 1) / N 区间内。在此区间内 做少量 Chinrp z 变换, 就可大大提高峰值频率的精度。对以速率 xB 采样 N 点而得到的序列 v ( n) , DFT 后的谱线间隔 f = xB/ N, 直接 DFT 计算的距离分辨率 r= Txc/ 4N。经过 M 点 Chirp z 变换后, 距离分辨率变为 r/ M。理论上讲 , 随着 M 的增加距离分辨率会无限提高 , 但事实并非 如此 , M 的最大有效值与采样的时间长度有关。具体算法如下: ( 1) 初始化: 计算 N 点 FFT , 保存峰值点所在区间 ( 1~ 2) , 该点 FFT 的绝对 值存入变量 max, 频率值存入 _max; Chirp z 的螺线伸展率等于 1, 角度差 w= 4 / N 。设定精度误差 ; ( 2) 计算两点 Chirp z, 起点的角频率为 _max- w/ 4, 更新角度差 w= w/ 2; ( 3) 用计算的两点 Chirp z 绝对值和 max 三者中的最大值更新 max, 相应的频率点更新 _max; ( 4) 求精度误差, 如果不满足 , 转向 2 继续迭代 , 否则转 5; ( 5) 利用 _max 计算距离。 从上述算法描述可以看出 , 每次迭代只需计算两点 Chirp z, 效果等效于五点 Chirp z, 因为利 用了上一次计算的结果, 原理如图 2 所示。峰值频点的计算精度按 2 的指数函数倍率增加, 因 此, 很小的计算量就可达到很高的计算精度。 3 3 精度分析 算法精度主要受两方面因素限制。第一 , 波峰的尖锐程度。因为对连续信号做有限点采样 以后, 其频谱在频域等效于和 Sa 函数( 矩形窗频谱 ) 卷积 , 产生了平滑效果。总时长越大, 矩形窗 的主瓣越窄, 波峰越尖锐 , 所能达到的精确度极限值也越高。第二, 在实际的混频信号中 , 客观存 在各种类型的噪声和杂波 , 都能造成信号频谱峰值点的变化或偏离 , 影响计算精度。文献 [ 1] 、 [ 3] 、 [ 4] 、 [ 6] 、 [ 7] 分析了 FMCW 雷达可能产生的各种噪声、 杂波及其消除办法, 在此不再赘述。
超声波测距技术的应用案例分析
超声波测距技术的应用案例分析随着科技的不断发展，各种新颖的技术逐渐应用到我们的日常生活中。
其中一项引人注目的技术是超声波测距技术。
超声波是一种高频声波，其频率远远超过人类听觉范围，因此可以用于测量距离以及探测物体的特性。
本文将通过几个实际应用案例来分析超声波测距技术在现实生活中的应用。
第一个案例是超声波测距技术在汽车倒车雷达中的应用。
现代汽车普遍配备了倒车雷达系统，能够在倒车时发出超声波信号并接收回波，通过计算信号的时间差来判断与障碍物的距离远近。
这项技术极大地提高了驾驶人员的安全性，避免了因视野受限而导致的事故。
倒车雷达还可以通过不同的声波频率和波束角度来实现多角度探测，进一步提高了系统的准确性和可靠性。
第二个案例是超声波测距技术在医疗领域的应用。
超声波成像是一种常用的检查手段，可用于检测人体内脏器官以及胎儿的发育情况。
医生可以通过控制超声波发射器和接收器的位置和角度，获取被测物体的回波信号，并通过计算时间差来确定其位置和距离。
这种非侵入性的检查手段无辐射，对患者安全无害，因此被广泛应用于妇产科、心脏病学以及肿瘤检测等领域。
第三个案例是超声波测距技术在工业生产中的应用。
许多工业生产过程需要对物体的位置和距离进行精确测量，超声波测距技术正是一种有效的方法。
例如，在汽车制造中，超声波传感器可以被安装在设备上，用于测量和控制零部件的位置和尺寸。
在制造业中，超声波测距技术还可以用于测量液体和固体材料的水位、厚度以及质量等物理特性。
这些应用不仅提高了生产效率，还确保了产品质量和安全性。
第四个案例是超声波测距技术在安防领域的应用。
在当今社会，安全是人们关注的核心问题之一。
超声波测距技术被广泛应用于安防系统中，用于监测和探测潜在的入侵者。
例如，超声波传感器可以被安装在墙壁、门窗等位置，监测任何物体接触这些感应器时发出的超声波信号，进而触发警报。
这种应用在家庭安全、商业建筑以及金融机构等领域具有广阔的市场前景。
雷达测距原理及实现方法
Antiship Missiles
Detection and
Fighter and Small Boat
Tracking at 37Km Detection and Tracking
at 74Km
Ship Detection and Tracking at 200Km
2020/2/29
哈尔滨工业大学电子工程系
多种脉冲重复频率法
舍脉冲法
2020/2/29
哈尔滨工业大学电子工程系
27
n1=n2=0, tr=t1=t2
双脉冲重复频率解模糊
t1<t2, n1=n2=1, tr=4t2-3t1
2020/2/29
哈尔滨工业大学电子工程系
t1 t2
n1 2 3 n2
fr
f r1 3
fr2 4
tr
实现方法：
调幅——脉冲法测距 调频——频率法测距 调相——相位法测距
2020/2/29
哈尔滨工业大学电子工程系
15
D.K. Barton et al, Radar Technology Encyclopedia, Artech House, Inc., 1998
2020/2/29
哈尔滨工业大学电子工程系来自2020/2/29哈尔滨工业大学电子工程系
10
2020/2/29
哈尔滨工业大学电子工程系
11
微波超视距雷达 利用海上大气波导(大气超折射和对流层非均匀散射)传播效应是此系
统在微波段实现超视距探测的基础，分别对应主动、被动工作方式。
dn/dh比正常值更负时， 电波更加向地面弯曲。
详细分析：见《电磁波传播特性》章节。
调频连续波雷达测距原理
调频连续波雷达测距原理一、引言调频连续波雷达是一种常用的测距技术，它通过发射一段频率不断变化的信号，并接收回波信号进行处理，实现对目标物体的距离测量。
本文将详细介绍调频连续波雷达的原理及其实现过程。
二、调频连续波雷达原理1. 原理概述调频连续波雷达是利用高频电磁波与目标物体相互作用的原理进行测距。
它通过发射一段连续变化的高频信号，并接收回波信号，通过计算发射信号与回波信号之间的时间差和相位差，从而得到目标物体与雷达之间的距离信息。
2. 发射信号调频连续波雷达采用一段带宽较大、中心频率不断变化的信号作为发射信号。
这种信号被称为“调频连续波”（Frequency Modulated Continuous Wave，简称FMCW）。
3. 回波信号当FMCW信号遇到目标物体时，会被反射回来形成回波。
这个回波包含了目标物体与雷达之间的距离信息。
4. 时域处理接收到回波信号后，调频连续波雷达会对其进行时域处理。
具体来说，它会将发射信号与回波信号进行匹配，并计算它们之间的时间差和相位差。
5. 频域处理在进行时域处理之后，调频连续波雷达还需要进行频域处理。
具体来说，它会将时域信号转换成频域信号，并通过傅里叶变换等算法进行分析和处理。
6. 距离测量通过对发射信号与回波信号的时间差和相位差进行计算，调频连续波雷达可以得到目标物体与雷达之间的距离信息。
具体来说，距离可以通过以下公式计算得出：d = c * (Δt / 2)其中，d表示目标物体与雷达之间的距离；c表示光速；Δt表示发射信号与回波信号之间的时间差。
三、调频连续波雷达实现过程1. 发射器部分调频连续波雷达的发射器部分主要由一个带有可变中心频率的VCO （Voltage Controlled Oscillator）和一个功率放大器组成。
其中，VCO负责产生一段带宽较大、中心频率不断变化的信号，功率放大器则负责将这个信号放大到一定的功率水平。
2. 接收器部分调频连续波雷达的接收器部分主要由一个低噪声放大器、一个混频器、一个带通滤波器和一个ADC（Analog-to-Digital Converter）组成。
FMCW雷达快速高精度测距算法
FMCW雷达快速高精度测距算法FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave)雷达是一种常见的测距技术，它使用频率调制的连续波信号来测量目标物体的距离。
与传统的脉冲雷达相比，FMCW雷达具有快速高精度测距的优势。
本文将介绍FMCW 雷达的原理及其快速高精度测距算法。
1.发射信号：FMCW雷达首先发射一个连续波信号，其频率从低到高连续调制。
2.接收回波信号：当发射信号与目标物体相互作用后，会产生回波信号。
这个回波信号具有与目标物体距离相关的相位差和频率差。
3.频率差计算：通过对比接收到的回波信号与发射信号的频率差，可以计算得到目标物体与雷达之间的相对速度。
这个频率差可以通过信号处理方法获取，如傅里叶变换。
4.距离计算：根据回波信号的相位差和频率差，可以计算得到目标物体与雷达之间的距离。
距离计算的精度受到频率调制的精度和信号处理算法的影响。
为了实现FMCW雷达的快速高精度测距，下面介绍几种常用的算法。
1.快速傅里叶变换(FFT)：FFT算法可以将时域数据转换到频域，通过对返回信号进行FFT分析，可以得到频率差信息。
FFT具有快速计算速度和高精度的特点，适合于实时信号处理。
2.相干积累：相干积累是一种统计方法，通过对多次接收到的回波信号进行累积平均，可以大幅度提高信号的信噪比。
这样可以减小噪声对距离测量的影响，提高测距精度。
3.多普勒滤波：多普勒滤波是一种滤除非目标物体速度引起的回波信号频率差的方法。
通过对回波信号进行多普勒滤波，可以提取出目标物体的回波信号，从而减小其他杂散信号的干扰。
4.相位差差分法：相位差差分法是一种计算相位差的方法，通过分析接收到的回波信号与发射信号之间的相位差变化，可以计算得到目标物体的距离。
相位差差分法具有高精度和实时性的优势。
以上是FMCW雷达快速高精度测距的一些常用算法。
这些算法可以相互结合使用，根据具体应用场景和要求进行选择。
通过优化算法和信号处理方法，可以提高FMCW雷达的测距速度和精度，满足不同需求。
脉冲多普勒雷达测速仿真讲解
任务书雷达进行PD测速主要是利用了目标回波中携带的多普勒信息，在频域实现目标和杂波的分离，它可以把位于特定距离上、具有特定多普勒频移的目标回波检测出来，而把其他的杂波和干扰滤除。
因此要求雷达必须具备很强的抑制杂波的能力，能在较强的杂波背景中分辨出运动目标的回波。
如今，不管是在军用还是民用上，雷达都在发挥着它很早重要的作用，与早期雷达采用距离微分方法测速相比，基于脉冲多普勒理论的雷达测速技术具有实时性好、精度高等优点。
特别是现代相控阵技术在雷达领域的应用，实现了波束的无惯性扫描和工作方式的快速切换，更便于应用脉冲多普勒技术进行雷达测速。
本篇课程设计目的在于介绍脉冲多普勒雷达测速的原理，并对这种技术进行介绍和仿真。
摘要脉冲多普勒(PD)雷达以其卓越的杂波抑制性能受到世人瞩目。
现代飞行器性能的改进和导航手段的加强，使其能在低空和超低空飞行，因此防御低空入侵己成重要问题，由此要求机载雷达，包括预警机雷达和机载火控雷达具有下视能力，即要求能在强的地杂波背景中发现微弱的目标信号，所以现代的预警机雷达和机载火控雷达皆采用PD体制。
脉冲多普勒雷达包含了连续波雷达和脉冲雷达两方面的优点，它具有较高的速度分辨能力，从而可以更有效地解决抑制极强的地杂波干扰问题;此外，脉冲多普勒雷达能够同时敏感地测定距离和速度信息;能够利用多普勒处理技术实现高分辨率的合成孔径图像;而且亦具有良好的抗消极干扰能力和抗积极干扰能力。
本文介绍了脉冲多普勒雷达测速的原理，信号处理。
并用matlab简单的仿真了雷达系统对信号的处理.关键词：脉冲多普勒雷达恒虚警脉冲压缩线性调频AbstactPulse Doppler (PD) radar is famous for it`s outsdanding clutter suppression.Modern aircraft`s function and GPS has been strengthen.now.it makes the aircraft can fly lower and lower.So.nowadays,Defensing.Low altitude invasion has been an important problem.so we require airborne radar. Early warning radar and airborne fire control radar have the ability to look down.That is to say.The radar is be required the ability to find Weak target signal in the strong Groung clutter.So .The modern airborne early warning radar and airborne fire control radar use the PD system.Pulse Doppler (PD) radar concludes two adervantages of Continuous wave radar and impulse radar.It has a higher velocity resolution.thus it can effectively.soveing the problem of strong ground clutter.what`s more.Pulse Dppler (PD) radar can Sensitive text the Distance and speed on the same time.Itcan use Doppler processing technology to realise Synthetic aperture images with high resolution.This article sinply introduced principle of pulse Doppler radar and signaling matlab to simulation The signal processing of radar system.Linear frequency modulation.Keywords:Pulse Doppler (PD) radar.Constant false alarm rate .pulse compression.目录一．脉冲多普雷达简介 (1)1,多普勒效应 (1)二、多普勒测速原理 (2)三、多普勒雷达简介 (4)四、多普勒雷达工作原理 (6)五、PD雷达信号处理仿真 (8)5.1、正交双通道处理 (9)5.2、脉冲压缩 (10)5.3、线性调频信号的脉冲压缩 (12)5.4、巴克码信号的脉冲压缩 (14)5.5、恒虚警处理 (14)5.5.1、单元平均恒虚警处理(CA-CFAR) (16)5.5.2、平均选大恒虚警处理(GO-CFAR) (16)5.6、动目标检测(MTD)模型 (19)六、总结与展望 (20)参考文献 (21)二、脉冲多普雷达简介1,多普勒效应多普勒效应是指当发射源和接收者之间有相对径向运动时，接收到的信号将发生变化。
fmcw雷达测距测速测角原理
fmcw雷达测距测速测角原理
FMCW（频率调制连续波）雷达是一种常用于测距、测速和
测角的技术。
其原理是通过发射连续调频的微波信号并接收回波，利用接收到的回波信号与发射信号之间的频率差来实现测量。
测距原理：在FMCW雷达中，发射器发射的信号频率会逐渐
变化（通常是线性变化），当这个信号遇到目标物体并发生回波时，回波信号的频率也会与发射信号的频率有所不同。
通过测量回波信号与发射信号之间的频率差，可以根据光速的知识计算出目标物体与雷达的距离。
测速原理：当目标物体与雷达相对运动时，回波信号的频率也会存在多普勒效应，即回波信号的频率会发生变化。
利用这个变化的频率可以计算出目标物体的相对速度。
测角原理：FMCW雷达还可以通过两个不同的接收天线来接
收回波信号，并通过对两个接收信号的差异进行处理来实现测量目标物体的方向角。
通过比较两个信号的相位、幅度或时间差等参数，可以计算出目标物体的角度。
总之，FMCW雷达利用发射信号和回波信号之间的频率差，
结合多普勒效应和相位差等特性，可以实现对目标物体的测距、测速和测角。
雷达探测距离仿真实验
远距离支援/自卫干扰下雷达探测距离仿真一、实验目的1.定量分析干扰机掩护突防目标或自卫干扰的有效距离。
2.根据抗干扰措施，了解不同抗干扰策略条件下雷达探测探测目标的能力。
3.利用MATLAB可视化雷达的探测能力，更好地理解雷达威力图。
二、实验原理雷达能在多远的距离检测到目标，即雷达的探测能力，由雷达方程确定。
雷达方程将雷达的作用距离和雷达发射、接收、天线和环境等因素联系在一起，决定了雷达检测某类目标的最大作用距离。
2.1无干扰条件下的雷达方程雷达检测能力实质上取决于信号噪声比，设检测信号所需的最小输出信噪比为(SN)omin，并考虑系统总损耗L，则可得无干扰条件下的雷达最大作用距离方程为：R max=[P tσG t G rλ2(4π)3kT0B n FL(S N)omin]14上式中，P t为雷达发射机功率，G t为雷达天线的发射增益，G r为雷达天线的接收增益，λ为波长，σ为目标雷达截面积，B n为雷达接收机带宽，F为雷达接收机噪声系数，T0为噪声温度，k为玻尔兹曼常数。
2.2支援干扰条件下的雷达方程支援干扰条件下，干扰机以其主瓣指向雷达，而雷达则以主瓣指向目标。
只考虑单部干扰机时，雷达作用距离方程为：R max_SJ=[P t G t G rσR j2B j4πP j G j G r′(θ)B n Lγj (SJ)min]14上式中，P j为干扰机发射功率，G j为雷达天线的发射增益，B j为干扰机噪声带宽，G r′(θ)为雷达天线对干扰机干扰信号的接收增益。
γj为干扰信号对雷达天线的极化损失，R j为干扰机到雷达之间的距离。
(SJ)min为最小可检测信干比。
考虑多部干扰机支援干扰时，设干扰机到雷达之间的距离和方位角不同，而其他性能一致，则雷达作用距离方程为：R max_SJ=[P t G t G rσB j4πP j G j B n Lγj(SJ)min∑G r′(θi)R j,i2ni=1]14本实验中，计算干扰下的雷达作用距离时，除干扰机的干扰信号外，考虑其他噪声杂波的影响，则信干比的计算为：(SJ all )=SP N∙P NJ all=SP N∙P NP N+P0j上式中，P N=FkT0B为噪声杂波功率，P0j为雷达接收到的干扰信号功率。
《2024年船载高频地波雷达船只目标测向仿真》范文
《船载高频地波雷达船只目标测向仿真》篇一一、引言随着海洋运输的不断发展，船载雷达技术已成为保障海上安全、提高航行效率的重要手段。
其中，高频地波雷达以其独特的探测性能，在船只目标测向、海上交通管制等领域得到广泛应用。
本文将重点探讨船载高频地波雷达在船只目标测向方面的仿真研究，为实际应用提供理论支持。
二、船载高频地波雷达基本原理船载高频地波雷达主要利用高频电磁波沿地球表面传播的特性，通过地波反射对船只进行探测。
其工作原理主要包括信号发射、传播、接收及处理等环节。
在测向方面，高频地波雷达通过比较不同方向上接收到的信号强度，实现对船只目标的测向。
三、仿真模型构建为了研究船载高频地波雷达在船只目标测向方面的性能，本文构建了仿真模型。
该模型主要包括以下几个方面：1. 雷达系统模型：包括信号发射模块、信号传播模块、信号接收模块及信号处理模块。
2. 海洋环境模型：模拟真实的海洋环境，包括海面、海底及海流等因素对雷达信号的影响。
3. 船只目标模型：模拟不同类型、不同速度的船只目标，分析其对雷达测向性能的影响。
四、仿真实验与结果分析在构建的仿真模型基础上，进行了大量的仿真实验。
实验结果表表明，船载高频地波雷达在船只目标测向方面具有较高的性能。
具体表现为：1. 测向精度高：在一定的距离范围内，雷达能够准确测得船只目标的方位角，误差较小。
2. 抗干扰能力强：在复杂的海洋环境下，雷达能够有效地抑制杂波干扰，提高信噪比。
3. 适用范围广：该雷达适用于不同类型的船只目标，且在不同速度、不同距离下均能实现有效测向。
五、结论与展望本文通过对船载高频地波雷达在船只目标测向方面的仿真研究，得出以下结论：1. 船载高频地波雷达具有较高的测向精度和抗干扰能力，可广泛应用于海上交通管制、航道监控等领域。
2. 通过优化雷达系统参数、改进信号处理算法等措施，进一步提高雷达的测向性能，提高其在复杂海洋环境下的适应性。
3. 未来可进一步研究船载高频地波雷达与其他类型雷达的融合应用，提高海上综合监控系统的性能。
基于matlab的fmcw雷达仿真代码
基于matlab的fmcw雷达仿真代码摘要：I.引言- 介绍FMCW雷达的基本原理- 阐述基于MATLAB的FMCW雷达仿真代码的意义和目的II.FMCW雷达原理简介- 调频连续波雷达的基本工作原理- FMCW雷达在测量距离和速度方面的优势III.基于MATLAB的FMCW雷达仿真代码- 代码的编写环境和工具- 代码的基本思路和主要函数IV.代码实现过程- 初始化参数和变量- 生成调频连续波信号- 对信号进行调制和解调- 计算接收信号的频谱- 提取距离和速度信息V.代码仿真结果及分析- 仿真结果的展示- 结果的分析和解释VI.结论- 总结代码的主要功能和优点- 展望基于MATLAB的FMCW雷达仿真代码在实际应用中的前景正文：I.引言FMCW雷达（调频连续波雷达）是一种在频域上进行调制的连续波雷达，通过发送连续波形的雷达信号，并接收其反射信号来实现对目标的探测、跟踪和识别。
与传统的脉冲雷达相比，FMCW雷达具有测量距离和速度精度高、抗干扰能力强等优点，因此在军事、民用等领域得到了广泛的应用。
基于MATLAB的FMCW雷达仿真代码可以帮助我们更好地理解FMCW 雷达的工作原理，为雷达系统的设计和优化提供有力的支持。
II.FMCW雷达原理简介FMCW雷达通过发送连续波形的雷达信号，并接收其反射信号来实现对目标的探测、跟踪和识别。
其基本工作原理如下：1.发射端：发射连续波信号，通常采用线性调频信号，其频率随时间线性变化。
2.接收端：接收目标反射回来的信号，通过混频和滤波等处理，提取出频率差值信号，从而获得目标与雷达之间的距离和速度信息。
FMCW雷达在测量距离和速度方面具有较高的精度和稳定性，是现代雷达技术的重要发展方向之一。
III.基于MATLAB的FMCW雷达仿真代码本节将介绍基于MATLAB的FMCW雷达仿真代码的编写环境和工具，以及代码的基本思路和主要函数。
1.编写环境和工具：MATLAB R2016a及以上版本，信号处理工具箱。
基于matlab的fmcw雷达仿真代码
一、引言在雷达技术领域，FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）雷达是一种常见的雷达模式。
它通过改变发射信号的频率来实现测量目标距离和速度。
而使用Matlab进行FMCW雷达仿真可以帮助工程师更好地理解和分析这一雷达模式的工作原理。
二、FMCW雷达原理1. 发射信号频率的改变FMCW雷达通过不断改变发射信号的频率，将其连续地调制为一个频率随时间变化的信号。
这样的信号被发射出去后，它会与目标反射回来的信号进行叠加，形成一个混频信号。
2. 接收信号的处理接收到的混频信号会经过一系列的信号处理，其中包括信号的分析和解调。
最终可以得到目标的距离和速度信息。
三、Matlab在FMCW雷达仿真中的应用1. 生成FMCW信号我们需要在Matlab中生成FMCW雷达所需的调频信号。
可以通过Matlab的信号处理工具箱来实现这一部分功能。
这部分代码需要能够按照要求改变信号的频率，生成出符合FMCW雷达工作要求的信号。
2. 目标回波信号的模拟在FMCW雷达仿真中，我们也需要模拟目标反射回来的信号。
这一部分的代码需要考虑到目标的距离和速度对信号的影响，然后生成出符合实际情况的目标回波信号。
3. 信号处理和解调接收到混频信号后，需要进行信号处理和解调来获取目标的距离和速度信息。
在Matlab中，可以通过滤波、FFT等工具来完成这一部分工作。
四、FMCW雷达仿真代码示例以下是一个简单的FMCW雷达仿真代码示例，仅供参考：```matlab生成FMCW信号t = 0:0.001:1; 时间范围f_start = 24e9; 起始频率f_stop = 24.5e9; 终止频率T = 1; 调频周期s = f_start + (f_stop - f_start) * t/T; 生成调频信号目标回波信号模拟target_distance = 100; 目标距离target_velocity = 10; 目标速度target_delay = 2*target_distance/(3e8); 目标回波信号延迟target_doppler = 2*target_velocity*f_stop/3e8; 目标回波信号多普勒频率target_signal = exp(1j*2*pi*(f_start*t + 0.5*target_doppler*t.^2)); 目标回波信号信号处理和解调mixed_signal = s.*target_signal; 混频信号receive_signal = fliplr(mixed_signal); 接收信号f = fft(receive_signal); 执行FFT得到频谱```五、结语通过Matlab进行FMCW雷达仿真，可以帮助工程师更好地理解这一雷达模式的工作原理。
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摘要测量目标是雷达的基本任务之一。
当雷达探测到目标后，就要对目标回波信号进行处理以便提取有关信息。
本文基于高频地波超视距雷达，主要进行相位编码及复合相位编码雷达信号处理方面的研究。
雷达信号处理的主要内容包括最佳检测原理、匹配滤波及模糊函数。
其中匹配滤波技术是雷达信号处理中的核心技术，它的应用几乎覆盖整个雷达领域，经常在雷达信号的处理中被频繁的应用。
基于相位编码信号具有易于工程实现和处理、不存在距离-多普勒耦合、可获得高的信号处理增益以及良好的抗干扰性能等优点，本文主要采用基于P4码的相位编码信号作为发射信号，并由此生成了模拟回波信号。
之后对发射信号和回波信号进行相关运算即匹配滤波处理，仿真得出信号的距离信息。
但相位编码信号不能很好的兼顾距离、速度分辨率、多普勒敏感等特性，所以本文在研究P4码信号的基础上结合基本相位编码信号的特点研究了脉内相位编码脉间准随机跳频信号与多载频相位编码信号等复合相位编码信号，主要进行发射信号和回波信号的设计，并通过匹配滤波处理仿真得出信号的距离信息。
关键词：相位编码信号；P4码；跳频信号；匹配滤波；多载频相位编码AbstractTo detect target is one of the basic tasks of radar.When the target is detected,it is time to process the echo signal in order to get correlative information.This thesismainly studies the processes ofphase-coded signal and hybrid phase-coded signal that base on aHigh Frequency Surface Wave Radar.Radarsignal processing includes prime detectiontheory,matched filtering and ambiguity function.Matchedfiltering is the key technic in radar signal processing,which covers almost every field of radar and applies in signal processing frequently.Phasecodedsignal has drawn attention due to a lot of advantages, such as easy to creat and process,nocoupling of distanc-doppler,high processing gain andanti-interference characteristic.In this paper, the waveform of radar signal with P4 code is designedaccording to the system parametersand the echo waveform of phase coded signalis given. Thencorrelation process in range of these two signals is made and the simulation result is given.Due to P4 code can not equipe all the advantages at the same time, the frequency hopping signal andthe multicarrier phase coded(MCPC)radar signal are studyed further more.Theparametersof signal aredesigned and the distance simulation result is given.Keywords phase coded signal;P4code;frequency hopping signal;matched filtering;multicarrier phase coded目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.1.1 高频地波超视距雷达简介 (1)1.1.2 雷达波形设计的意义 (2)1.2 国内外研究状况综述 (3)1.2.1 超视距雷达的发展与应用 (3)1.2.2 雷达信号处理的发展 (3)1.3 本课题主要研究内容 (4)1.4 本文章节安排 (5)第2章相位编码信号理论 (6)2.1 相位编码信号简介 (6)2.1.1 P4码特性分析 (6)2.1.2 互补P4码 (7)2.2 相位编码信号波形参数设计 (10)2.2.1 设计原则 (11)2.2.2 设计过程及步骤 (11)2.2.3 设计结果 (13)2.3 本章小结 (13)第3章相位编码信号的距离处理 (15)3.1 相位编码信号的测距原理 (15)3.2 脉内相位编码脉间跳频信号的处理 (16)3.2.1 脉内相位编码脉间跳频信号介绍 (16)3.2.2 相关函数 (19)3.2.3 匹配滤波处理 (19)3.3 本章小结 (22)第4章多载频相位编码信号 (23)4.1 多载波调制技术 (23)4.2 MCPC的信号形式及其编码方式 (24)4.2.1 MCPC信号的结构 (24)4.2.2 MCPC信号的相位编码方式 (25)4.3 MCPC信号特性分析 (26)4.4 信号参数设计和仿真结果 (27)4.4.1 信号参数设计 (27)4.4.2 MCPC脉冲串的处理 (29)4.5 本章小结 (30)结论 (31)参考文献 (32)附录 (34)谢辞 .................................................. 错误！未定义书签。
第1章绪论1.1课题研究背景1.1.1高频地波超视距雷达简介雷达是英文Radar的音译，源于Radio Detection and Ranging的缩写，原意是“无线电探测和测距”，即利用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置[1]。
随着雷达技术的发展，雷达的任务不仅是测量目标距离、方位和仰角，而且还包括测量目标的速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。
从雷达工作频段来看，现代雷达的发展有两个趋势：其一是由于精密测量、精密跟踪及制导技术的要求以及器件水平的不断提高，使雷达的工作频段越来越高，已从微波频段扩展到毫米波段，甚至到光波段[2]。
这类雷达对目标的测量精度相当高，有的还可以成像。
然而，由于雷达的探测波束扫掠地面时引起强大的地物杂波，同时又由于地球曲率的存在，这类雷达探测不到“超视距”的目标，即使是低空目标的探测也很困难，因此采用“低空偷袭”已成为对付这类雷达的基本战术。
另一方面，由于“超视距”探测目标的需要，工作在短波低端，中波高端的高频(HF)雷达的研究十分活跃[3]。
随着雷达技术的飞速发展，近些年来高频超视距雷达OTHR(Over the Horizon Radar)逐步成为新体制雷达的研究热点。
高频超视距雷达工作在3-30MHz的高频波段，利用这一频段电波传播的特殊性来实现超视距探测。
地波超视距雷达的主要优点是能克服地球曲率的限制，探测地平线以下的目标。
按电波传播方式不同，高频雷达分为高频天波（Sky Wave）超视距雷达和高频地波超视距雷达HFSWR(High Frequency Surface Wave Radar)[4]。
天波超视距雷达诞生于60年代初的美国，它利用电离层对短波的反射效应使电波传播到远方来探测目标，作用距离为1000-4000公里，主要用于对远程战略进攻进行早期预警；高频地波超视距雷达是利用雷达波束在地表面（包括海面）的绕射效应使电波沿地球曲面传播的雷达,由于垂直极化电磁波沿海面传播损耗低且海水具有良好的导电特性，因而电波通过导电海面的绕射能探测到300公里以外的舰船、低空飞机和巡航导弹。
由于不受电离层的影响，地波超视距雷达往往比天波超视距雷达更容易探测到目标[5]。
但地波传输损耗随着距离的增大而成指数规律衰减，所以作用距离比天波雷达的作用距离近，这样地波超视距雷达就可以弥补微波雷达和天波超视距雷达探测不到的盲区。
当需要监视海面目标时，地波超视距雷达更显出其潜在的应用价值。
高频地波超视距雷达在现代战争和民用事业中发挥着越来越重要的作用。
民用上，超视距雷达可对指定海区实施全天候连续监视，及时发现作用范围内的船只和低空飞行目标。
此外，通过对高频地波超视距雷达回波谱结构的分析可为海洋环境探测，海洋气象预报等方面提供有效的研究工具。
军用上，超视距雷达具有常规雷达所不能比拟的优点：首先，超视距探测能力可获得较长的预警时间。
其次，由于高频地波雷达工作波长较长、电波传播稳定，对现有的隐身技术不敏感，因而具备抗隐身能力。
此外，反辐射导弹不能携带与地波雷达的工作波长相适应的大口径天线，而使地波雷达具备了抗反辐射导弹的能力[6]。
高频地波超视距雷达研制上的低成本和应用上的高效益，使其日益受到各国军方的重视。
1.1.2雷达波形设计的意义二十世纪五十年代 P.M.Woodward 提出著名的雷达模糊原理，定义了模糊函数及分辨常数等新概念，并首次提出了波形设计问题[7]。
指出距离分辨力和测量精度取决于信号的带宽而非时宽，从而大大推动了雷达信号理论的发展。
第二次世界大战期间，关于如何设计雷达接收机使之对脉冲和连续波(CW)传输信号获得最佳的信噪比曾进行了大量的研究。
这些发送信号基本上都是简单信号，因此，主要工作是解决当时器件对性能的限制问题。
1945 年以后的十年，大多数工作集中在大功率发射机和天线，以及低噪声系数的接收机-混频器。
现代雷达中对雷达信号的研究主要集中于脉冲压缩信号。
脉冲压缩一般采用线性调频(LFM)、非线性调频(NLFM)、相位编码、频率编码和极化编码等方式。
由于雷达的波形不仅决定了信号处理方法，而且直接影响系统的分辨力、测量精度以及抑制杂波能力等潜在性能[8]，雷达波形设计就成了雷达系统最佳综合的重要内容，逐渐成为现代雷达理论的重要分支。
雷达波形设计的任务是针对给定用途和应用场合的雷达，设计和选择合适的发射信号波形。
因此首先我们要知道雷达的用途与环境，主要包括目标的类型与特性、需要测定目标的哪些信息、测量的精度和分辨力要求、目标的雷达截面积和目标可能存在的距离、速度、角度的分布范围[9]。