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《基于labview的雷達(dá)系統(tǒng)仿真軟件的設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于LabVIEW的雷達(dá)系統(tǒng)仿真軟件的設(shè)計(jì)王東，董健，肖順平（國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410073）摘要：利用LabVIETI處理、Doppler處理和CFAR門限檢測(cè)等雷達(dá)信號(hào)處理算法的實(shí)現(xiàn)。該雷達(dá)系統(tǒng)仿真軟件從信號(hào)的發(fā)射、接收、處理以及顯示等過程復(fù)現(xiàn)了整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的工作流程，通過測(cè)試，驗(yàn)證了該軟件功能全面、性能穩(wěn)定。.jyqk處，將回波信號(hào)在不同的脈沖數(shù)下，通過匹配濾波器，得到如圖2所示的結(jié)果。如圖2（a）所示，當(dāng)脈沖數(shù)M=1時(shí)，脈沖壓縮后，回波信號(hào)的信噪比SNR1≈6dB；而進(jìn)行相干積累，如圖2（b）所示，當(dāng)積累脈沖數(shù)M=100時(shí)，脈
2、沖壓縮后，回波信號(hào)的信噪比改善為SNR100≈25dB，信噪比提升了近20dB，與理論值接近。此外，通過比較圖2（a）和圖2（b），可以發(fā)現(xiàn)噪聲功率從-96dB改善為-75dB，增加了20dB，而信號(hào)功率從-90dB改善為-50dB，增加了40dB，即信號(hào)的功率增益大于噪聲的功率增益，使得信噪比得以提升。2.2.2MTI處理與脈沖Doppler處理MTI處理主要是針對(duì)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的一種處理方式[8]。由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度快慢的差異，其多普勒頻移是不同的，若將信號(hào)回波通過單/雙延遲對(duì)消器，則多普勒頻移?。ㄟ\(yùn)動(dòng)速度低）的目標(biāo)將被濾除，而檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)速度較大的目標(biāo)。脈沖Do
3、ppler處理則是在慢時(shí)間采樣域上對(duì)信號(hào)做FFT變換，根據(jù)回波信號(hào)頻率的不同，以區(qū)分不同的目標(biāo)并檢測(cè)其速度。由于雜波信號(hào)的回波功率很強(qiáng)，容易使接收機(jī)飽和或者引起誤檢；并且雜波回波的旁瓣很高，容易淹沒目標(biāo)，引起漏檢。所以，一般而言，MTI處理位于Doppler處理之前，即先對(duì)雜波進(jìn)行抑制，再對(duì)作動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)。MTI處理與脈沖Doppler處理是兩類主要的Doppler處理方式，都是在慢時(shí)間域上利用回波信號(hào)頻率的變化對(duì)目標(biāo)作檢測(cè)[9]。單延遲對(duì)消器是將雷達(dá)輸入信號(hào)x(t)延遲一個(gè)脈沖周期T，并將x(t)與延遲得到的x(t-T)相減。對(duì)消器輸出信號(hào)為：設(shè)置目標(biāo)1，2的
4、距離分別為7600m，7800m，速度分別為30m/s，300m/s，目標(biāo)截面積RCS分別為200m2，10m2，MTI處理方式選擇雙延遲線對(duì)消器，得到如圖3所示的仿真圖。從圖3（b）中可以看到回波信號(hào)通過雙延遲線對(duì)消器后，速度較低的目標(biāo)1處于谷底，速度快的目標(biāo)2處于峰頂；對(duì)比圖3（a）和圖3（c）可知，雖然目標(biāo)1，2相隔較近，但是由于它們的速度差異很大，所以通過脈沖Doppler處理后，能將其在速度維上完全區(qū)分開；對(duì)比圖3（c）和圖3（d），可以發(fā)現(xiàn)，盡管目標(biāo)1的RCS遠(yuǎn)大于目標(biāo)2，目標(biāo)1的回波信號(hào)功率為-42dB，而目標(biāo)2僅為-55dB，但是由于目標(biāo)1的運(yùn)
5、動(dòng)速度很慢，所以通過MTI處理后，只留下了目標(biāo)2?？傊?，脈沖Doppler處理能在信號(hào)頻率維上對(duì)目標(biāo)作區(qū)分，MTI處理能濾除掉運(yùn)動(dòng)速度較小的目標(biāo)而檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)速度較大的目標(biāo)。2.2.3門限檢測(cè)檢測(cè)位于雷達(dá)信號(hào)處理的各個(gè)階段，目標(biāo)能否從噪聲、雜波等中被檢測(cè)出來，在于檢測(cè)門限的設(shè)計(jì)是否合理，這里設(shè)計(jì)了兩種最基本的檢測(cè)門限：固定門限與單元平均恒虛警率門限。當(dāng)檢測(cè)門限為一恒定值時(shí)，該檢測(cè)門限為固定門限；而在噪聲功率變化的情況下，為了保證系統(tǒng)的虛警率不變，必須實(shí)時(shí)改變檢測(cè)門限值，該門限為恒虛警率（CFAR）門限。對(duì)于單元平均CFAR門限檢測(cè)，若參考單元橫向窗長(zhǎng)度為C，縱向
6、窗長(zhǎng)度為K，保護(hù)單元橫向窗長(zhǎng)度為B，縱向窗長(zhǎng)度為H，則待檢單元的平均CFAR門限[10]為：設(shè)置目標(biāo)1，2距離分別為9000m，9500m，速度分別為40m/s，60m/s，C=51，K=5，B=25，H=3，Pfa=10-6，得到單元平均CFAR門限檢測(cè)圖如圖4所示。圖4（a）為單元平均CFAR門限檢測(cè)下的距離?速度維圖，可以看到檢測(cè)門限為一個(gè)矩形環(huán)框，其外環(huán)大小為參考單元大小，內(nèi)環(huán)為保護(hù)單元；圖4（b）為單元平均CFAR門限檢測(cè)下的三維圖。將M×N個(gè)數(shù)據(jù)通過檢測(cè)門限，若某待檢單元內(nèi)的信號(hào)功率值大于檢測(cè)門限，則判定該待檢單元內(nèi)存在目標(biāo)，否則不存在。設(shè)置3個(gè)目
7、標(biāo)分別位于9500m，9550m，9800m，速度均為40m/s，在不同的虛警率下作固定門限和單元平均CFAR門限檢測(cè)，如圖5所示。對(duì)比圖5（a）和圖5（b），發(fā)現(xiàn)虛警率的降低，相當(dāng)于檢測(cè)門限的提高。當(dāng)虛警率Pfa=10-3時(shí)，檢測(cè)門限過低，導(dǎo)致有些待檢單元處噪聲的功率大小超過固定門限值，從而檢測(cè)出許多虛假目標(biāo)；而降低虛警率至Pfa=10-6，相當(dāng)于提高了固定門限值，從而提升了目標(biāo)被檢測(cè)到的概率。對(duì)比圖5（b）和圖5（c），雖然單元平均CFAR門限檢測(cè)的虛警率更高，但是效果更好，目標(biāo)定位更準(zhǔn)確。2.3顯控界面雷達(dá)系統(tǒng)仿真軟件的顯控界面如圖6所示，主要分為控制部
8、分和顯示部分。其中，控制部分有模擬器模
