雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計

1、1、設(shè)10個陣元半波長間距的 ULA,請畫出其波束指向 0度、-20度和45度的波束方向圖, 并計算其波束寬度。解答:（1 ）理論分析設(shè)來波方向?yàn)?0，陣元數(shù)為N,陣元間距為d,波長為 ，且d /2。令 j2 d / 則導(dǎo)向向量表示為：expj sin 0 0:N1 '掃描方向設(shè)為，掃描向量表示為：Vaexpj sin0: N 1 '則波束形成器輸出為:波束寬度：波束寬度是峰值波束功率下降3dB對應(yīng)的方向角范圍。（2 ）計算步驟 第一步，參數(shù)設(shè)置：第二步：計算導(dǎo)向向量，計算不同 第三步，繪圖，標(biāo)出波束寬度。陣元數(shù)element_num=10，陣元間距為半波長 d_lamda=1

2、/2，掃描方向theta從-pi/2到 pi/2,來波方向theta0分別等于0度、-20度、45度；標(biāo)記虛數(shù)單位imag=sqrt（-1）； theta值時的掃描向量，進(jìn)而求出波束形成器輸出。（3 ）仿真結(jié)果分別是來波方向?yàn)?0度、-20度、45度時的波束方向圖,14.8 度。仿真結(jié)果如圖1所示，其中（a-c） 波束寬度分別為 10.4度，10.8度,（a）來波方向0度 的波束方向圖（b）來波方向-20度的波束方向圖（C）來波方向45度的波束方向圖圖1來波方向?yàn)?度（a）、-20度（b）、45度（C）時的波束方向圖及波束寬度(4) matlab 程序%波束成形% 10個陣元，陣元間距為半波長

3、-20度及45度的波束方向圖時，只%畫出theta0 =0度的波束方向圖，并觀察波束寬度。需要更改theta0的值即可。clc;clear all;imag=sqrt(-1);eleme nt_n um=10;%陣元數(shù)為 10d_lamda=1/2;%陣元間距d與波長lamda的關(guān)系theta=linspace(-pi/ 2,pi/2,400);theta0 = 0 /180* pi;%來波方向%導(dǎo)向向量%掃描向量w=ex p(imag*2* pi*d_lamda*s in( theta0)*0:eleme nt_nu m-1');for j=1:le ngth(theta)a=ex

4、p(imag*2* pi*d_lamda*s in( theta(j)*0:eleme nt_nu m-1'); p(j)=w'*a;%波束形成器輸出endfigure(1)plot(theta/pi*180,abs( p),grid on xlabel('theta/deg') ylabel('幅度 /dB') title('(a)來波方向0度的波束方向圖') 2、設(shè)單個脈沖信噪比是 10分貝，進(jìn)行10脈沖相干累積，累積后信噪比是多少分貝？并進(jìn) 行計算機(jī)仿真驗(yàn)證。解答：（1 ）理論分析設(shè)單脈沖的信噪比為SNR1，相干累積N個脈沖

5、得到的信噪比為:SNRCI N SNR1在對數(shù)形式下，已知SNR 10dB，N=10，貝U SNRCI20dB。（2 ）計算步驟第一步，參數(shù)設(shè)置：N ,通道數(shù)為C,多普勒為fd ,脈沖寬度為Te,相干累積的脈沖數(shù)為設(shè)采樣點(diǎn)數(shù)第二步，生成信號：生成M行N列的信號矩陣，其中每個通道行的第150列為感興趣的目標(biāo)信號,lOdB。它為零，然后加上隨機(jī)噪聲。設(shè)置噪聲強(qiáng)度使信噪比為第三步，對信號進(jìn)行 C個點(diǎn)的傅里葉變換從而相干累積，并畫出三維相干累積信號圖。 第四步，通道累加求和。第四步，計算累積后信號的信噪比。（3 ）仿真結(jié)果2所示。matlab隨機(jī)計算一次，得到輸入信號信噪比9.9376dB，相干累積后

6、信噪比19.066dB。三維的相干累積信號如圖相干累積信號10 .8 .6 .4 .y=2 .300200100通道多普勒/Hz0 .科100 0 02三維相干累積信號圖（4）matlab 程序%回波信號信噪比10dB，驗(yàn)證10個脈沖相干累積后的信噪比提高10dBclear allclose allclc%構(gòu)造回波信號N=300;%采樣點(diǎn)數(shù)C=100; %通道數(shù)fd=100; %多普勒Te = 50e-6; %脈沖寬度M=10;%參與相干累積的脈沖數(shù)量signal = zeros(M,N);% M 行 N 列sign al(:,150) = exp (j*2* pi *fd*(0:M-1)*T

7、e);%每行第1000個代表感興趣的目標(biāo)信號，同時進(jìn)行多普勒noise = sqrt(0.05)*(ra ndn (M,N)+j*ra ndn (M,N); % 噪聲sig nal_ power = sum(abs(sig nal(:,150).A2)/M;% 信號功率為nosie_power= sum(var(noise)/N; % 噪聲功率為 0.1lOdBSNR_in = 10*log10(sig nal_ power/ no sie_ power)%信噪比為 echo = sig nal + no ise; % 信號與噪聲加合for i=1:Necho_CI(:,i) = fftshi

8、ft(fft(echo(:,i),C); % 相干累積，通道數(shù)為 endmesh(1:N,1:C,abs(echo_CI)%畫出累積信號的三維圖xIabelC 多普勒 /Hz');ylabel('通道');title('相干累積信號');echo_CI_sum = sum(echo_CI); % 通道求和sig nal_CI_ po wer = sum(abs(echo_CI_sum(150).2)/C;%相干累積信號功率noise_CI_power = var(echo_CI(1,:);% 相干累積噪聲功率SNR_out = 10*log10(sig

9、nal_CI_ power/noise_CI_power)% 相干累積信號信噪比。同時對其模糊函數(shù)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。3、設(shè)脈沖寬度是50US，信號寬度是1MHz，LFM波形，采樣頻率是 2MHz，請進(jìn)行數(shù)字脈壓 仿真（脈壓系數(shù)加權(quán)不加權(quán)都可以，要事先聲明） 解答： 聲明：脈壓系數(shù)沒有加權(quán)；采用升頻線性調(diào)頻脈沖。（1 ）理論分析 升頻線性調(diào)頻信號表示為：-Rect丄 ej t2Tp其中Tp為脈沖寬度，為調(diào)頻斜率，信號帶寬為BTP。匹配濾波器為st.脈壓信號為調(diào)頻信號與匹配濾波器的時域卷積或頻率乘積。模糊函數(shù)為:；fde2fddtRe ct TpRe Ct -Tpejt2 je2t TpdtTpsin

10、fd TpTp（2 ）計算步驟 第一步，參數(shù)設(shè)置：設(shè)脈沖寬度B,采樣頻率Fs；K=B/T，采樣間隔 Ts=1Fs，采樣點(diǎn)數(shù) N=T/Ts； N的時間序列t；并根據(jù)啁啾斜率求出調(diào)頻信號St，及匹配濾波器 Ht；然后將調(diào)頻信號與匹配濾波器在時域求卷積，得到脈壓信號。第三步，根據(jù)（2 ）式求模糊函數(shù)。第四步，繪圖。T，信號寬度并由以上計算出啁啾斜率 第二步：形成總長度為 T，個數(shù)為（3 ）仿真結(jié)果仿真結(jié)果如圖3所示，（a-b）為線性調(diào)頻信號時域波形、頻譜圖，（C）為脈壓信號頻譜圖;（d ）為模糊函數(shù)等高線圖。時域調(diào)頻信號（b）頻域調(diào)頻信號15101 -11'| 1 1Jgl 11150-50

11、-100-150-50（c）時域脈壓信號-1-0.500.5頻率/MHz(d)模糊函數(shù)t.* ' S'i0時間/us50(4)matlab 程序%調(diào)頻信號的產(chǎn)生，T=50e-6;B=1e6;K=B/T;Fs=2e6;Ts=1Fs;N=T/Ts;t=li nsp ace(-T/2,T2,N); St=ex p(j*p i*K*t.A2);Ht=ex p(-j*p i*K*tA2);Sot=co nv(St,Ht);freq=li nsp ace(-Fs/2,Fs/2,N);a）、頻譜圖（b）;圖3線性調(diào)頻信號時域波形脈壓信號頻譜圖（C）;模糊函數(shù)等高線圖（d）及經(jīng)過匹配濾波器后變

12、為脈壓信號%脈沖寬度50us %信號寬度1MHz%啁啾斜率%采樣頻率與采樣間隔%采樣點(diǎn)數(shù)%形成總長度為T,個數(shù)為N的序列%調(diào)頻信號%匹配濾波器%求調(diào)頻信號與匹配濾波器的時域卷積，即為所需要的脈壓信號 %頻域序列%兩行兩列圖sub plot(221) plot(t*1e6,real(St) % 脈壓 axis(-T/2*1e6,T/2*1e6, -i nf,in f); xlabel('時間 /us');ylabel('幅度 /v');title('調(diào)頻信號');sub plot(222)plot(freq*1e-6,fftshift(abs(ff

13、t(St); % 對調(diào)頻信號的頻譜 xlabel('頻率 /MHz');ylabel('電平 /dBm');title(' 調(diào)頻信號的幅度 ');grid on;axis tight;subplot(223)L=2*N-1;%卷積之后變?yōu)?2N-1)個點(diǎn)%歸一化% 化為對數(shù)形式t1=linspace(-T,T,L); % 卷積之后的橫坐標(biāo) Z=abs(Sot); % 絕對值 Z=Z/max(Z);Z=20*log10(Z+1e-6); plot(t1*1e6,Z); grid on;xlabel('時間 /us');ylabelC

14、 幅度 /dB'); title(' 脈壓信號 ');subplot(224)% 求模糊函數(shù)， 1 表示升頻線性調(diào)頻% 時延坐標(biāo)% 多普勒坐標(biāo)% 三維網(wǎng)格圖x = lfm_ambg(T, B, 1); tau = (-1.1:.002:1.1)*T; fd = (-1.1:.002:1.1)*B; contour(tau*1e6,fd/1e6,x) xlabel ('時延 /us') ylabel (' 多普勒 /MHz') title('(d) 模糊函數(shù) ');% 模糊函數(shù)% taup: 脈沖寬度% b:帶寬% up-down： 1為升頻線性調(diào)頻， -1 為降頻線性調(diào)頻% 返回模糊函數(shù)矩陣function x = lfm_ambg(taup, b, up_down)eps = 0.000001;i = 0;mu = up_down * b / taup;for ta