某阵列雷达信号处理

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。

120140160180p l i t u d e /d B

DBF result on 0 degree DBF 通道1通道2

通道20

...

脉压MTI 非相干积累检测

0100020003000

406080100120140160Range Gate

A m p l i t u d e /d B

Echo in time zone

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。

-1

1

2

3

4

-200-150-100-50050f/fr

d B

T1:T2:T3T2:T3:T1T3:T1:T2

0.050.1

-150

-100-500f/fr

d B

T1:T2:T3

T2:T3:T1T3:T1:T2

10002000

3000

80100120140160Range Gate

A m p l i t u d e /d B

pulse compression result

5001000

1500200025003000

50100

150

200

Range Gate

A m p l i t u d e /d B

MTI result

X: 505Y: 168

X: 832Y: 155.7

距离单元 脉压后(dB) MTI 后(dB)

改善因子dB) 目标1 505 160.2 168 13.7366 12.0366

目标2 832 149.6 155.7 杂波区 0~400

143.3769

137.4403

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)

100020003000150160170180190Range Gate

A m p l i t u d e /d B

CA-CFAR output

input

threashold

500

600700800900

150

160170180Range Gate

A m p l i t u d e /d B

CA-CFAR output

input

threashold

目标1 505 160.2 168 187.4 噪声2501~2800 52.7072 67.0746 67.4785 77.0209 SNR 93.1254 100.5215 110.3791

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！