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  • 提出一种针对动目标检测和成像雷达的正弦调频干扰产生模型,将接收到的雷达发射信号进行正弦波频率调制,再与假的动目标模板信号进行卷积后转发。假目标回波附加的正弦频率调制使得两个通道间信号的差异增大,相关性...
  • 非常非常非常好的动目标显示和动目标检测的仿真程序,对学习雷达动目标检测相关知识的同学很有用
  • 合成孔径雷达动目标检测 课程设计时用到的 很实用 适合初学者
  • 雷达原理之动目标检测及测速技术

    千次阅读 多人点赞 2020-05-20 21:45:01
    雷达原理笔记之动目标检测及测速技术 ——南京理工大学许志勇老师的《雷达原理课程》浅析 文章目录雷达原理笔记之动目标检测及测速技术1.杂波对消处理1.1任务1.2一次杂波对消器:1.3二次杂波对消器2多普勒滤波器组...

    雷达原理笔记之动目标检测及测速技术

    ——南京理工大学许志勇老师的《雷达原理课程》浅析


    动目标检测技术主要包括MTI杂波对消处理以及MTD窄带多普勒滤波组滤波处理。本文主要介绍这两个方面的实现原理及过程。

    1.杂波对消处理

    雷达检测目标常常是在强杂波背景中进行,信杂比非常小。这对目标探测很不利。考虑到杂波频谱通常比较稳定,大多在零多普勒附近,由此引出消除固定、低速杂波的滤波器——杂波对消器。

    1.1任务

    • 抑制固定杂波以及低速杂波,进而提取运动目标信息。

    1.2一次杂波对消器:

    y [ n ] = x [ n ] − α x [ n − 1 ] y[n]=x[n]-\alpha x[n-1] y[n]=x[n]αx[n1]

    滤波器频率特性:
    H ( z ) = 1 − α z − 1 H(z)=1-\alpha z^{-1} H(z)=1αz1
    其中 α \alpha α通常取接近1但小于1的常数。目的是保证尽可能多地滤除杂波的同时,处在零多普勒点的运动目标不被抑制完全。对比见下图:
    在这里插入图片描述

    1.3二次杂波对消器

    y [ n ] = x [ n ] − α x [ n − 1 ] + x [ n − 2 ] y[n]=x[n]-\alpha x[n-1]+x[n-2] y[n]=x[n]αx[n1]+x[n2]

    滤波器频率特性:
    H ( z ) = 1 − α z − 1 + z − 2 H(z)=1-\alpha z^{-1}+z^{-2} H(z)=1αz1+z2
    其中 α \alpha α通常取接近2但小于2的常数。目的同样是在保证尽可能多地滤除杂波的同时,处在零多普勒点的运动目标不被抑制完全。对比见下图:

    在这里插入图片描述

    二次杂波对消器是工程中应用最多的杂波处理滤波器。对于低速的杂波消除,频响特性可以向右平移一定的区间,平移的量是杂波运动速度对应的多普勒频移。因此对于低速运动杂波对消的滤波特性为:
    H ( z ) = 1 − α e j β z − 1 + e j 2 β z − 2 H(z)=1-\alpha e^{j\beta}z^{-1}+e^{j2\beta}z^{-2} H(z)=1αejβz1+ej2βz2
    其中 β \beta β为杂波速度对应的多普勒频移

    在这里插入图片描述

    利用二次杂波对消器处理杂波时,选取相参积累脉冲个数为 K = 2 N + 2 K=2^N+2 K=2N+2

    2多普勒滤波器组处理

    一般,将MTI处理后输出的信号进行MTD处理,即窄带滤波处理,得到运动目标的速度信息。

    2.1窄带多普勒滤波器组实现

    利用有N个输出的横向滤波器,经过各脉冲的加权求和实现。

    在这里插入图片描述

    每根延时线延迟时间 T = 1 / P R F T=1/PRF T=1/PRF。每个窄带滤波器输出的频率响应为:
    H k ( f ) = e − j 2 π f t ∑ i = 1 N e − j 2 π ( i − 1 ) [ f T − k / N ] H_k(f)=e^{-j2\pi ft}\sum_{i=1}^{N}e^{-j2\pi (i-1)[fT-k/N]} Hk(f)=ej2πfti=1Nej2π(i1)[fTk/N]
    频响幅度为:
    ∣ H k ( f ) ∣ = s i n [ π N ( f T − k / N ) ] s i n [ π ( f T − k / N ) ] |H_k(f)|=\frac{sin[\pi N(fT-k/N)]}{sin[\pi (fT-k/N)]} Hk(f)=sin[π(fTk/N)]sin[πN(fTk/N)]
    在这里插入图片描述

    上图所示的多普勒滤波器组,对应的发射信号脉冲重复频率为10kHz。其覆盖整个多普勒频谱周期 [ − 5000 H z , 5000 H z ] [-5000Hz,5000Hz] [5000Hz,5000Hz]。这个周期称作是多普勒滤波器组的主周期。此滤波器组长度N=8。每个窄带滤波器中心频率满足:
    f = 5000 k / N ( H z ) ( N = 8 , k = − 4 , − 3 , … 4 ) f=5000k/N(Hz)\quad (N=8,k=-4,-3,…4) f=5000k/N(Hz)(N=8,k=4,3,4)
    若某运动目标的频谱出现在其中一个滤波器中,则该滤波器的中心频率对应的频率即为运动目标 f d f_d fd的估值。

    当然,N取值越大对应的滤波器组间隔越小,运动目标的 f d f_d fd的估值越接近真实值。

    利用多普勒滤波器组实现相参积累,可以将白噪声背景中信号的信噪比提高N倍。

    3.附录

    3.1一次相消器图片matlab代码

    clc
    close all
    clearvars
    a=0.8;
    T=1e-4;%发射信号周期
    f=-1/T:10:1/T;%频率轴
    w=2*pi*f;%角频率
    z=exp(1j*w*T);%映射到z轴
    H=1-a*z.^(-1);%滤波器传输函数表达式(针对静止杂波)
    figure
    subplot(1,2,1)
    plot(f,(abs(H)),'r-','LineWidth',2);
    title('\alpha=0.8')
    xlabel('f/Hz')
    ylabel('|H(f)|')
    subplot(1,2,2)
    a=1;
    H=1-a*z.^(-1);%滤波器传输函数表达式(针对运动杂波)
    plot(f,(abs(H)),'r-','LineWidth',2);
    title('\alpha=1')
    xlabel('f/Hz')
    ylabel('|H(f)|')
    suptitle('一次相消器幅度-频率响应曲线')
    

    3.2二次相消器图片matlab代码

    clc
    close all
    clearvars
    a=1.8;
    T=1e-4;%发射信号周期
    f=-1/T:10:1/T;%频率轴
    w=2*pi*f;%角频率
    z=exp(1j*w*T);%映射到z轴
    H=1-a*z.^(-1)+z.^(-2);%滤波器传输函数表达式(针对静止杂波)
    figure
    subplot(1,2,1)
    plot(f,(abs(H)),'b-','LineWidth',2);
    title('\alpha=1.8')
    xlabel('f/Hz')
    ylabel('|H(f)|')
    subplot(1,2,2)
    a=2;
    H=1-a*z.^(-1)+z.^(-2);%滤波器传输函数表达式(针对运动杂波)
    plot(f,(abs(H)),'b-','LineWidth',2);
    title('\alpha=2')
    xlabel('f/Hz')
    ylabel('|H(f)|')
    suptitle('二次相消器幅度-频率响应曲线')
    

    3.3二次相消器图片(静止、运动杂波)matlab代码

    clc
    close all
    clearvars
    k=1.7;
    T=1e-4;%发射信号周期
    f=-1/T:10:1/T;%频率轴
    w=2*pi*f;%角频率
    z=exp(1j*w*T);%映射到z轴
    H=1-k*z.^(-1)+z.^(-2);%滤波器传输函数表达式(针对静止杂波)
    figure
    subplot(1,2,1)
    plot(f,(abs(H)),'c-','LineWidth',2);
    title('针对静止杂波')
    xlabel('f/Hz')
    ylabel('|H(f)|')
    subplot(1,2,2)
    b=0.2*1/T;%平移量0.2倍的频谱周期
    z1=exp(-1j*b)*z;%加上平移
    H=1-k*z1.^(-1)+z1.^(-2);%滤波器传输函数表达式(针对运动杂波)
    plot(f,(abs(H)),'c-','LineWidth',2);
    title('针对运动杂波')
    xlabel('f/Hz')
    ylabel('|H(f)|')
    suptitle('二次相消器幅度-频率响应曲线')
    

    3.4多普勒滤波器组频响matlab代码

    clc
    close all
    clearvars
    N=8;
    T=1e-4;%发射信号周期
    f=-0.5/T:10:0.5/T;%频率轴
    for k=0:N-1
    H=(sin(pi*N*(f*T-k/N)))./(sin(pi*(f*T-k/N)));%滤波器传输函数表达式(针对静止杂波)
    plot(f,abs(H),'g-','LineWidth',2);
    hold on
    end
    title('窄带多普勒滤波器组')
    xlabel('f/Hz')
    ylabel('|H(f)|')
    
    展开全文
  • 基于线性调频(LFM)脉冲压缩雷达原理及雷达动目标显示(MTI)的数学模型,通过与传统二脉冲对消和三脉冲对消的方法相对比,采用四脉冲对消和参差脉冲重复频率处理盲速的方法进行动目标检测。仿真实验证明,在动目标...
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  • 引用回帖:------PSO start6.219116,3.410710,-4.782166,1.1328983.181979,1.134846,-3.718395,1.2279412.302928,-0.910530,-2.792701,1.2584134.141745,1.269771,-0.407340,1.4097824.141745,1.269771,-0.407340,1....

    引用回帖:

    ------PSO start

    6.219116,3.410710,-4.782166,1.132898

    3.181979,1.134846,-3.718395,1.227941

    2.302928,-0.910530,-2.792701,1.258413

    4.141745,1.269771,-0.407340,1.409782

    4.141745,1.269771,-0.407340,1.409782

    2.782469,0.226964,-0.933429,1.415868

    2.782469,0.226964,-0.933429,1.415868

    2.782469,0.226964,-0.933429,1.415868

    2.782469,0.226964,-0.933429,1.415868

    2.782469,0.226964,-0.933429,1.415868

    3.591808,0.754384,-0.656160,1.481511

    3.591808,0.754384,-0.656160,1.481511

    3.473467,0.846358,-0.247672,1.483317

    3.810920,0.631524,-0.892638,1.489102

    3.857352,0.603985,-0.596614,1.490289

    3.857352,0.603985,-0.596614,1.490289

    3.862678,0.614558,-0.632967,1.493891

    3.862678,0.614558,-0.632967,1.493891

    3.862678,0.614558,-0.632967,1.493891

    3.862678,0.614558,-0.632967,1.493891

    total interations:20

    tx:3.862678  ty:0.614558  ang:-0.632967 mi:1.493891

    ------PSO end

    ------Powell start

    7.719056,  0.614558,  -0.632967,  1.298058

    7.719056,  1.904456,  -0.632967,  1.466426

    16.537888

    7.719056,  1.904456,  -0.681950,  1.463247

    8.229286,  2.035531,  -0.686927,  1.481208

    8.229286,  1.980443,  -0.686927,  1.482608

    0.015995

    8.223876,  1.978633,  -0.686858,  1.482462

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    0.027765

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    8.060448,  1.967566,  -0.686863,  1.481860

    0.000009

    8.060564,  1.967605,  -0.686865,  1.481848

    8.056211,  1.967605,  -0.686865,  1.481832

    8.056211,  1.980282,  -0.686865,  1.482319

    0.000180

    8.056211,  1.980282,  -0.687108,  1.482356

    ------Powell end

    tx:8.0562  ty:1.9803  ang:-0.69 mi:1.482356

    time:5.523760

    ------PSO start

    -4.218613,-1.831505,-2.592978,1.198497

    -3.096033,0.220999,-1.548051,1.355306

    -3.096033,0.220999,-1.548051,1.355306

    -3.788383,0.085873,-1.170346,1.356069

    -2.132791,0.115566,-1.059226,1.400370

    -2.536139,-0.302278,-0.703993,1.402590

    -3.122589,0.042784,-0.841495,1.411028

    -2.294945,0.111933,-0.833426,1.440319

    -2.601845,0.432572,-0.042504,1.558405

    -2.601845,0.432572,-0.042504,1.558405

    -2.601845,0.432572,-0.042504,1.558405

    -2.601845,0.432572,-0.042504,1.558405

    -2.623005,0.577600,0.167668,1.558405

    -2.623005,0.577600,0.167668,1.558405

    total interations:14

    tx:-2.623005  ty:0.577600  ang:0.167668 mi:1.558405

    ------PSO end

    ------Powell start

    -5.479949,  0.577600,  0.167668,  1.500895

    -5.479949,  1.084894,  0.167668,  1.552012

    8.420517

    -5.479949,  1.084894,  0.135345,  1.551926

    -4.800852,  1.084894,  0.135345,  1.625440

    -4.800852,  1.146578,  0.135345,  1.639162

    0.464979

    -4.800852,  1.146578,  0.134208,  1.638934

    -4.657180,  1.145903,  0.134221,  1.638934

    -4.657180,  1.144253,  0.134221,  1.638942

    0.018618

    -4.671874,  1.142918,  0.134245,  1.639685

    -4.679493,  1.142918,  0.134245,  1.639685

    -4.679493,  1.144981,  0.134245,  1.638942

    0.000028

    -4.676647,  1.145240,  0.134241,  1.639855

    -4.670146,  1.145240,  0.134241,  1.639855

    -4.670146,  1.145272,  0.134241,  1.639788

    0.000042

    -4.670146,  1.145272,  0.134258,  1.639799

    ------Powell end

    tx:-4.6701  ty:1.1453  ang:0.13 mi:1.639799

    time:10.290607

    展开全文
  • 雷达原理-运动目标检测与测速

    千次阅读 多人点赞 2020-07-10 18:12:24
    文章目录多普勒效应及其应用动目标显示雷达盲速、盲相的影响及其解决途径回波和杂波的频谱及动目标显示滤波器动目标检测(MTD) 多普勒效应及其应用 多普勒效应 连续波雷达 连续波雷达收发天线不共用 脉冲雷达...

    本篇博文是看完西安电子科技大学的魏青老师的课程所做的学习笔记,特此记录。

    多普勒效应及其应用

    1. 多普勒效应
      1. 连续波雷达
        在这里插入图片描述
        连续波雷达收发天线不共用
      2. 脉冲雷达(脉冲多普勒雷达)
        在这里插入图片描述
    2. 多普勒信息的提取
      1. 连续波雷达
        相位检波器:将发射的信号与接收到的信号进行混频,取低通。
        连续波多普勒雷达的组成方框图
        在这里插入图片描述
        通过相位检波器得到的多普勒频率信号为:
        在这里插入图片描述
      2. 脉冲雷达
        多普勒效应的脉冲雷达的原理方块图和主要波形
        在这里插入图片描述
    3. 盲速和频闪
      1. 盲速
        盲速是指当目标虽然有一定的径向速度vr,但若其回波信号经过相位检波器后,输出为一串等幅脉冲,与固定目标的回波相同,此时的目标速度为盲速
        盲速产生的原因:当fd=nfr时,运动目标回波的谱线由nfr组成,频谱结构与固定目标回波的相同,这是无法区分运动目标与固定目标
        盲速说明:
        在这里插入图片描述
      2. 频闪
        频闪说明:
        在这里插入图片描述
        频闪是指当脉冲工作状态时,相位检波器输出端回波脉冲串的包络调制频率Fd与目标运动的径向速度vr不再保持正比例关系,此时如用包络调制频率测速时将产生测速模糊。
        频闪产生的原因:当多普勒频率fd超过重复频率fr一半时,频率nfr的上边频分量nfr+fd与频率(n+1)fr-fd在谱线排列的前后位置上交叉。两个不同的多普勒频率fd1和fd2,只要满足fd1=nfr-fd2,则二者的谱线位置相同而无法区分。
        避免频闪:|fd|<=fr/2

    动目标显示雷达

    1. 基本工作原理
      经过相捡后,去除固定目标回波
    2. 中频部分进行相检原理
      在这里插入图片描述
    3. 消除固定目标回波
      一次相消器
      在这里插入图片描述
      当wdTr/2=nπ(n=1,2,3,……)时,输出振幅为零。这时的目标速度相当于盲速。此时,运动目标回波在相位检波器的输出端与固定目标的回波相同,因此经过相消设备后输出为零。
      求解相消设备的频率相应特性:
      在这里插入图片描述

    盲速、盲相的影响及其解决途径

    1. 盲速
      1. 盲速出现的条件
        在这里插入图片描述
        最大不模糊距离R0max和第一盲速vr0’的关系:
        在这里插入图片描述
      2. 重频参差
        fd=n*(fr1与fr2的最小公倍数)
    2. 盲相
      1. 分类
        盲相问题是由检波器特性所引起的
        相位检波器输出经一次相消器后,运动目标回波为:
        在这里插入图片描述
        在某些点上,输出幅度为零,这些点称为盲相,它由相位检波器的特性决定。从相检特性上看,如果相邻两个回波的脉冲的相位相当于相检特性的a、c两点,其相位差虽不同,但却是一对相检器输出相等的工作点,因此,经过相消器后,其输出为零而出现盲相
        相检特性和相消器输出脉冲波形
        在这里插入图片描述
        用矢量图来说明相消器的输出。匀速运动目标的回波信号用围绕基准电压均匀旋转的一个矢量来表示,旋转的速度等于其多普勒频率。相检器的输出为该矢量沿基准电压方向的投影,如下图所示,
        在这里插入图片描述
        当差矢量垂直于该轴时,投影长度为零而出现点盲相
        下图表示动目标与固定目标叠加:
        在这里插入图片描述
        如果运动目标回波叠加在固定杂波上,则在一般情况下也将产生点盲相。
        如果回波叠加在很强的杂波上,可能产生连续盲相:接收机的限幅作用使动目标和固定杂波的合成矢量变成端点在限幅电平的一小段圆弧上来回摆动的矢量
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      2. 解决办法
        1. 中频对消
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        2. 零中频(I、Q双通道处理)
          原理框图:
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          用正交双通道,则二路可以同时得到两个投影I和Q,它们互相正交,当一个为零时,另一个值最大。

    回波和杂波的频谱及动目标显示滤波器

    1. 回波信号和杂波的频谱
      1. 雷达回波信号的频谱
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        天线扫描条件下的回波信号谱
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      2. 杂波频谱
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    2. 动目标显示滤波器
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    动目标检测(MTD)

    1. 动目标检测的特点
      1. 动态范围更大
      2. 改善因子提高
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      3. 增加滤波器组
      4. 抑制杂波
      5. 增加杂波图
    2. 多普勒滤波器组
      具有N个输出的横向滤波器(N个脉冲和N-1根延迟线)经过各脉冲不同的加权并求和后,可以做成N个相邻的窄带滤波器组。该滤波器组的频率覆盖范围为0~fr,fr为雷达工作重复频率
      如下图所示(横向滤波器):
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      横向滤波器有N-1根延迟线,每根延迟线的延迟时间为Tr=1/fr。
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      上图b表示的是N=8时滤波器所得各标记k的滤波器频率响应
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    当幸福来敲门


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  • MTD-mat_雷达显示_动目标检测_雷达目标检测_雷达_radar_源码.zip
  • MTD-mat_雷达显示_动目标检测_雷达目标检测_雷达_radar_源码.rar
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  • 该文提出了一种基于高分辨率多普勒波束锐化图像的适用于双通道广域监视雷达系统的地面动目标检测、定位和测速方法。首先,分析了广域监视雷达系统的回波特性,给出了杂波抑制和参数估计算法。然后,针对双通道参数估计...
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    千次阅读 多人点赞 2021-04-14 23:56:37
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空空如也

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