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  • 用Matlab编写的LFM脉冲压缩实时演示程序。使用Matlab通过麦克风采集音频并实时显示,然后进行时域匹配滤波并将滤波结果实时显示。PS:本程序仅限32位版Matlab,64位无法运行。测试版本为R2015b。 1、LFM2.m,用于...
  • 该文件从时域和频域分析了脉冲压缩的实现原理,以及从时域和频域对脉冲压缩进行仿真,分析其压缩的信号参数。
  • 摘要:为解决雷达作用距离和距离分辨力的问题,分析了线性调频脉冲压缩的原理及工程实现方法,并利用Matlab软件对加权前后的线性调频信号脉冲压缩波形进行对比。简述了分布式(DA)算法的基本原理,给出一种基于FPGA分
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  • 水声探测中浅地层剖面仪工作原理,依靠线性调频信号脉冲压缩技术来进行所目标识别,文档包含了工作原理,公式推导,附图和matalb代码
  • 脉冲压缩分辨率仿真

    2019-01-04 15:38:31
    本资源是本人雷达课作业,再不同频率下对不同距离的几个点目标回波进行压缩,可以看到雷达信号频率变化时回波分辨率也随之变化。
  • 脉冲压缩技术是匹配滤波理论和相关接收理论的一个很好的实际应用。它的提出很好的解决了这样的一个问题:在发射端发射大时宽、带宽信号,以提高信号的速度测量精度和速度分辨力,而在接收端,将宽脉冲信号压缩为窄...
  • matlab开发-数字脉冲压缩MATLAB的实现。本项目的主要目标是设计脉冲压缩滤波器(匹配滤波器)。
  • 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,...
  • 雷达回波信号在时间上无法区分时,通过脉冲压缩,可以提高距离分辨率
  • matlab代码-雷达脉冲压缩及多普勒处理。本代码以雷达中常用的线性调频信号(LFM)为例,展示了雷达信号处理中的脉冲压缩及多普勒处理的过程。
  • 南理工研究生作业,基于线性调频信号的脉冲压缩处理,MATLAB源码,中频采样、正交变换、匹配滤波、求模输出。范例程序:200MHz采样基于FPGA的ADS4249的实现
  • 合成孔径雷达成像算法中较为成熟... 1 脉冲压缩及方位脉冲压缩系统的结构  1.1 脉冲压缩的基本原理  实现脉冲压缩必须满足两个条件:一是发射脉冲必须具有非线性的相位谱并且其脉冲宽度与有效频谱宽度的乘积》1;
  • 为解决雷达探测能力与距离分辨力之间的问题,在线性调频信号脉冲压缩的原理的基础上,利用MATLAB软件对数字脉冲压缩算法进行仿真,给出一种基于FPGA分布式算法的时域脉冲压缩实现结构,利用图形编辑和VHDL硬件描述...
  • 线性调频脉冲压缩用matlab编程,线性调频脉冲压缩雷达仿真,有Word文档说明。
  • 采用脉冲压缩可以有效解决上述矛盾,这样既提高了雷达的作用距离,又保证了较高的距离分辨力。用数字方式实现的脉冲压缩具有可靠性高,灵活性好,可编程、便于应用。  1 脉冲压缩原理及Matlab仿真  1.1 线性调频...
  •  脉冲压缩体制在现代雷达中被广泛采用,通过发射宽脉冲来提高发射的平均功率,保证足够的作用距离;接收时则采用相应的脉冲压缩算法获得脉宽较窄的脉冲,以提高距离分辨力,从而能够很好地解决作用距离和距离分辨力...
  • 线性调频信号脉冲压缩以后加窗,可以加不同的窗函数,使用时请把其他窗函数注释掉
  • 针对线性调频信号用 FPGA IP 核进行设计并实现了单通道的数字脉冲压缩系统.阐述了数字下变频、脉冲压缩的原理.介绍了系统的硬件结构、主要设计模块和在FPGA上实现对中频线性调频信号进行脉冲压缩处理的方法.最后给出...
  • 本仿真对脉冲压缩进行改进,提出去斜处理。与脉冲压缩技术不同,此算法可用于带宽极大的雷达定位:穿墙雷达,探地雷达等。定位效果极佳,还可为后续压缩感知及后投影BP算法提供研究思路。
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  • 宽带信号广泛应用于雷达 导航和卫星通讯等领域 宽带信号的传统接收处理方法主要是采用匹配滤波或子带分割技术 本文用去斜脉冲压缩处理方法处理宽带信号 给出了具体的实现结构和改进措施 分析了如何选择系统的信号...
  • 雷达线性调频信号的脉冲压缩处理

    万次阅读 多人点赞 2019-11-09 14:46:48
    其次介绍了LFM 信号的形式以及matlab 的仿真情况,然后从雷达信号处理上进行改进,最后在对LFM 信号进行matlab 仿真,对LFM 在加噪前后脉冲压缩匹配滤波的仿真情况进行详细的分析,明确了脉冲压缩技术不但降低了对...

    一、设计目的和意义

    掌握雷达测距的工作原理,掌握匹配滤波器的工作原理及其白噪声背景下的匹配滤波的设计,线性调频信号是大时宽频宽积信号; 其突出特点是匹配滤波器对回波的多普勒频移不敏感以及更好的低截获概率特性。LFM 信号在脉冲压缩体制雷达中广泛应用;利用线性调频信号具有大带宽、长脉冲的特点,宽脉冲发射已提高发射的平均功率保证足够的作用距离;而接受时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲已提高距离分辨率, 较好的解决了雷达作用距离和距离分辨率之间的矛盾。而利用脉冲压缩技术除了可以改善雷达系统的分辨力和检测能力,还增强了抗干扰能力、灵活性,能满足雷达多功能、多模式的需要。

    二、设计原理

    1、 匹配滤波器

    匹配滤波器(match filter)是最佳线性滤波器的一种,该滤波器的准则是输出信噪比最大,常用于通信、雷达等系统的接收机中,下面对其冲激响应/系统函数进行推导。
    设该滤波器传递函数为H(f)H(f),冲激响应为h(t)h(t),输入信号为
    r(t)=s(t)+n(t)

    其中s(t)为输入信号,n(t)为高斯白噪声。设输入信号的频谱密度函数为S(f),而高斯白噪声的单边功率谱为n0/2,其中n0为高斯白噪声单边功率谱密度。 该信号通过匹配滤波器输出如图1.1所示
    001
    其中:
    S(t)=Acos(2πf_0 t+πμt^2) (0≤t≤τ)
    h(t)=ks_t^
    (t_0-t)
    H(f)=kS_t^
    (f)e^(-j2πft_0 )
    τ^’=1/B=1/μτ
    **

    在通信系统中,滤波器是其中重要部件之一,滤波器特性的选择直接影响数字信号的恢复。在数字信号接收中,滤波器的作用有两个方面,使滤波器输出有用信号成分尽可能强;抑制信号外带噪声,使滤波器输出噪声成分尽可能小,减少噪声对信号判决的影响。对最佳线形滤波器的设计有两种准则其中一种是是滤波器输出信噪比在某一特定时刻达到最大,由此而导出的最佳线性滤波器成为匹配滤波器。在数字通信中,匹配滤波器具有广泛的应用。因此匹配滤波器是指滤波器的性能与信号的特性取得某种一致,使滤波器输出端的信号瞬时功率与噪声平均功率的比值最大。

    在信号处理中,匹配滤波器可以用来解调基频带脉冲信号,基频带脉冲信号意指信号内容为同一波形信号乘上一个常数,在每个周期出现,每个周期中代表着或多或少的信息量。匹配滤波器解调出来的结果其SNR
    (Signal Noise Ratio)为最大的,匹配滤波器需要事先知道:1.传送的信号;2.信号的同步。这样才能解调出传送的信号。

    此外,匹配滤波器也可用于模式识别、相似度测试(similarity measure)。

    2、线性调频信号

    线性调频信号指持续期间频率连续线性变化的信号,是一种常用的雷达信号。可以采用如下数学表达式表示:

    S(t)=Acos(2πf_0 t+πμt^2) (0≤t≤τ)

    其中:f0为中心频率;k=B/为调频频率;B为频率变化范围;tao为脉冲宽度;a(t)为线性调频脉冲的包络。

    线性调频信号通过对载波频率进行调制以增加信号的发射带宽并在接收时实现脉冲压缩。由于线性调频信号具有较高的距离分辨力,当在速度上无法区分多目标时,可以通过增加目标距离测试解决多目标的分辨问题;同时在抗干扰方面,线性调频信号可以在距离上区分干扰和目标,因而可以有效地对抗拖曳式干扰,这使得线性调频信号在雷达波形设计中得到了广泛的应用。由于线性调频信号是通过一个发射脉冲实现距离高分辨的,因此该信号对目标多普勒频移不敏感,即使回波信号有较大的多普勒频移,脉冲压缩系统仍能起到压缩的作用。这将大大简化信号处理系统。

    线性调频信号经过压缩处理接收后的信号幅度峰值是原来发射信号峰值的D的1/2次方(D为脉压比,等于脉冲宽度与B的乘积)倍,即输出脉冲峰值功率比输入脉冲峰值功率增大了D倍。在要求发射机输出功率一定的情况下,接收机输出的目标回波信号经过匹配滤波压缩处理,具有窄的脉冲宽度和更高的峰值功率,前者提高距离分辨率而后者符合探测距离远的要求,这便充分体现了脉压体制独特的优越性。从反侦察的角度来说,脉压雷达比普通雷达具有更强的生存能力。由于线性调频信号的幅度和信噪比更小,由侦察方程可知,同等灵敏度的侦察机其侦察距离为原来的D的负1/2次方,所以在雷达应用领域,脉压雷达具有功率优势,应用前景十分广阔。

    3、LFM 信号的脉冲压缩

    脉冲压缩技术是匹配滤波理论和相关接收理论的一个很好的实际应用。它的提出很好的解决了这样的一个问题:在发射端发射大时宽、带宽信号,以提高信号的速度测量精度和速度分辨力,而在接收端,将宽脉冲信号压缩为窄脉冲,以提高雷达对目标的距离分辨精度和距离分辨力。

    三、MATLAB具体仿真

    匹配滤波在通信和雷达等系统中有很多应用,其中以雷达系统中的脉冲压缩较为典型,本文以雷达系统中的脉冲压缩(pulse compress)为例,进行仿真。

    在雷达目标检测中,希望距离分辨率和探测威力都足够大。而距离分辨率与发射波形的时宽成反比,探测威力(能量)与发射波形的时宽成正比。若发射波形为方波,其时宽τ与带宽B乘积约等于1,说明距离分辨率和探测威力是相互矛盾的。此时采用线性调频信号,可以很好的解决这个矛盾。
    对于一个理想的脉冲压缩系统, 要求发射信号具有非线性的相位谱, 并使其包络接近矩形;其中 S(t )就是信号 s(t)的复包络。由傅立叶变换性质, S(t)与 s(t)具有相同的幅频特性,只是中心频率不同而已。因此, Matlab 仿真时,只需考虑S(t)。

    下面对脉冲压缩进行仿真,仿真参数设置如下

    参数取值
    信号带宽40MHz
    信号时宽20μs
    脉冲周期2ms
    采样频率20MHz
    信噪比20dB
    目标距离T∗fs/2

    以下Matlab 程序产生的线性调频信号,并作出其时域波形和幅频特性,如图:
    001
    对应代码:

    %%demo of chirp signal
    T=20e-6;
    B=40e6;%chirp frequency modulation bandwidth 30MHz
    K=B/T; %chirp slope
    Fs=2*B;Ts=1/Fs; %sampling frequency and sample spacing
    N=T/Ts;
    t=linspace(-T/2,T/2,N);
    St=exp(j*pi*K*t.^2); %generate chirp signal
    subplot(211)
    plot(t*1e6,St);
    xlabel('Time in u sec');
    title(' 线性调频信号');
    grid on;axis tight;
    subplot(212)
    freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N);
    plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St))));
    xlabel('Frequency in MHz');
    title(' 线性调频信号的幅频特性');
    grid on;axis tight;
    
    

    以下Matlab 程序段仿真了LFM信号的脉冲压缩,仿真结果如图:
    在这里插入图片描述
    图中,时间轴进行了归一化,(t /(1/ B)= t *B)。图中反映出理论与仿真结果吻合良好。
    对应代码:

    %%demo of chirp signal after matched filter
    T=20e-6;
    B=40e6; %chirp frequency modulation bandwidth 30MHz
    K=B/T; %chirp slope
    Fs=10*B;Ts=1/Fs; %sampling frequency and sample spacing
    N=T/Ts;
    t=linspace(-T/2,T/2,N);
    St=exp(j*pi*K*t.^2); %chirp signal
    Ht=exp(-j*pi*K*t.^2); %matched filter
    Sot=conv(St,Ht); %chirp signal after matched filter
    subplot(211)
    L=2*N-1;
    t1=linspace(-T,T,L);
    Z=abs(Sot);Z=Z/max(Z); %normalize
    Z=20*log10(Z+1e-6);
    Z1=abs(sinc(B.*t1)); %sinc function
    Z1=20*log10(Z1+1e-6);
    t1=t1*B;
    plot(t1,Z,t1,Z1,'r.');
    axis([-15,15,-50,inf]);grid on;
    legend('emulational','sinc');
    xlabel('Time in sec \times\itB');
    ylabel('幅度,dB');
    title(' 傅里叶变换后的线性调频信号');
    subplot(212) %zoom
    N0=3*Fs/B;
    t2=-N0*Ts:Ts:N0*Ts;
    t2=B*t2;
    plot(t2,Z(N-N0:N+N0),t2,Z1(N-N0:N+N0),'r.');
    axis([-inf,inf,-50,inf]);grid on;
    set(gca,'Ytick',[-13.4,-4,0],'Xtick',[-3,-2,-1,-0.5,0,0.5,1,2,3]);
    xlabel('Time in sec \times\itB');
    ylabel('幅度,dB');
    title(' 傅里叶变换后的线性调频信号(Zoom)');
    
    

    以下Matlab 程序段仿真了线性调制信号和噪声的生成,仿真结果如图:
    003
    对应代码:

    % 加白噪声后的线性调频信号
    T=20e-6;
    B=40e6; %chirp frequency modulation bandwidth 30MHz
    K=B/T; %chirp slope
    Fs=2*B;Ts=1/Fs; %sampling frequency and sample spacing
    N=T/Ts;
    t=linspace(0,T,N);
    St=exp(j*pi*K*t.^2);
    subplot(211)
    plot(t*1e6,St);
    xlabel('Time in u sec');
    title(' 线性调频信号');
    grid on;axis tight;
    SNR=20;
    x=awgn(St, 5); %generate chirp signal
    subplot(212)
    plot(t*1e6,x);
    xlabel('Time ');
    title(' 加噪后的线性调频信号');
    grid on;axis tight;
    
    

    实际实际雷达系统中, LFM 脉冲的处理过程如图:
    005
    雷达回波信号 sr (t )经过正交解调后, 得到基带信号,再经过匹配滤波脉冲压缩后就可以作出判决。正交解调原理如图:
    006
    雷达回波信号经正交解调后得两路相互正交的信号I(t) 和Q(t)。一种数字方法处理的的匹配滤波原理如图:
    007
    以下为经过脉冲压缩输出的已加噪声的线性调频信号(模拟雷达回波信号)的matlab仿真结果,仿真结果如图:
    009

    四、小结

    本文首先介绍了匹配滤波器的工作原理,特性特点;其次介绍了LFM 信号的形式以及matlab 的仿真情况,然后从雷达信号处理上进行改进,最后在对LFM 信号进行matlab 仿真,对LFM 在加噪前后脉冲压缩匹配滤波的仿真情况进行详细的分析,明确了脉冲压缩技术不但降低了对雷达发射机峰值功率的要求, 也解决雷达作用距离和距离分辨力之间的矛盾; 在对低截获概率雷达信号处理中将有广阔的应用前景。

    参考文献

    【1】信号与系统(第二版) 西安交通大学出版社
    【2】matlab 基础与编程入门(第二版)西安电子科技大学出版社
    【3】随机信号分析(第一版) 科学出版社
    【4】雷达原理(第三版)西安电子科技大学出版社

    展开全文
  • 信号与系统课程设计报告,需要请自取,信息全面,内容深厚。
  • LFM调频连续波和CW波的脉冲压缩matlab仿真 可以自行设置目标数量,程序中默认2个。 (几个目标,LFM脉冲压缩后就会出现几个波峰) 通过时域和频域方法进行脉冲压缩,结果显示两种方式得到的脉冲压缩回波幅度结果一样
  • 摘要:时宽带宽(TB)积较小的线性调频(LFM)信号的脉冲压缩可用A100等器件构成的横向滤波器实现;对于TB积较大的LFM信号,在时域上对其进行脉冲压缩所需的计算量和硬件量太大。本文介绍用TMS320C6201 DSP在频域上...
  • 本文主要介绍了一种利用FPGA IP核设计线性调频信号脉冲压缩的方法,通过各种仿真与实际测试表明脉冲压缩结果正确。这种基于IP核的模块化设计方法非常灵活,参数的设置和修改方便,大大缩减了设计的开发周期。需要...
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空空如也

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脉冲压缩