雷达目标参数估计

1、1、设10个阵元半波长间距的 ULA,请画出其波束指向 0度、-20度和45度的波束方向图, 并计算其波束宽度。解答:（1 ）理论分析设来波方向为 0，阵元数为N,阵元间距为d,波长为 ，且d /2。令 j2 d / 则导向向量表示为：expj sin 0 0:N1 '扫描方向设为，扫描向量表示为：Vaexpj sin0: N 1 '则波束形成器输出为:波束宽度：波束宽度是峰值波束功率下降3dB对应的方向角范围。（2 ）计算步骤 第一步，参数设置：第二步：计算导向向量，计算不同 第三步，绘图，标出波束宽度。阵元数element_num=10，阵元间距为半波长 d_lamda=1

2、/2，扫描方向theta从-pi/2到 pi/2,来波方向theta0分别等于0度、-20度、45度；标记虚数单位imag=sqrt（-1）； theta值时的扫描向量，进而求出波束形成器输出。（3 ）仿真结果分别是来波方向为 0度、-20度、45度时的波束方向图,14.8 度。仿真结果如图1所示，其中（a-c） 波束宽度分别为 10.4度，10.8度,（a）来波方向0度 的波束方向图（b）来波方向-20度的波束方向图（C）来波方向45度的波束方向图图1来波方向为0度（a）、-20度（b）、45度（C）时的波束方向图及波束宽度(4) matlab 程序%波束成形% 10个阵元，阵元间距为半波长

3、-20度及45度的波束方向图时，只%画出theta0 =0度的波束方向图，并观察波束宽度。需要更改theta0的值即可。clc;clear all;imag=sqrt(-1);eleme nt_n um=10;%阵元数为 10d_lamda=1/2;%阵元间距d与波长lamda的关系theta=linspace(-pi/ 2,pi/2,400);theta0 = 0 /180* pi;%来波方向%导向向量%扫描向量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;%波束形成器输出endfigure(1)plot(theta/pi*180,abs( p),grid on xlabel('theta/deg') ylabel('幅度 /dB') title('(a)来波方向0度的波束方向图') 2、设单个脉冲信噪比是 10分贝，进行10脉冲相干累积，累积后信噪比是多少分贝？并进 行计算机仿真验证。解答：（1 ）理论分析设单脉冲的信噪比为SNR1，相干累积N个脉冲

5、得到的信噪比为:SNRCI N SNR1在对数形式下，已知SNR 10dB，N=10，贝U SNRCI20dB。（2 ）计算步骤第一步，参数设置：N ,通道数为C,多普勒为fd ,脉冲宽度为Te,相干累积的脉冲数为设采样点数第二步，生成信号：生成M行N列的信号矩阵，其中每个通道行的第150列为感兴趣的目标信号,lOdB。它为零，然后加上随机噪声。设置噪声强度使信噪比为第三步，对信号进行 C个点的傅里叶变换从而相干累积，并画出三维相干累积信号图。 第四步，通道累加求和。第四步，计算累积后信号的信噪比。（3 ）仿真结果2所示。matlab随机计算一次，得到输入信号信噪比9.9376dB，相干累积后

6、信噪比19.066dB。三维的相干累积信号如图相干累积信号10 .8 .6 .4 .y=2 .300200100通道多普勒/Hz0 .科100 0 02三维相干累积信号图（4）matlab 程序%回波信号信噪比10dB，验证10个脉冲相干累积后的信噪比提高10dBclear allclose allclc%构造回波信号N=300;%采样点数C=100; %通道数fd=100; %多普勒Te = 50e-6; %脉冲宽度M=10;%参与相干累积的脉冲数量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个代表感兴趣的目标信号，同时进行多普勒noise = sqrt(0.05)*(ra ndn (M,N)+j*ra ndn (M,N); % 噪声sig nal_ power = sum(abs(sig nal(:,150).A2)/M;% 信号功率为nosie_power= sum(var(noise)/N; % 噪声功率为 0.1lOdBSNR_in = 10*log10(sig nal_ power/ no sie_ power)%信噪比为 echo = sig nal + no ise; % 信号与噪声加合for i=1:Necho_CI(:,i) = fftshi

8、ft(fft(echo(:,i),C); % 相干累积，通道数为 endmesh(1:N,1:C,abs(echo_CI)%画出累积信号的三维图xIabelC 多普勒 /Hz');ylabel('通道');title('相干累积信号');echo_CI_sum = sum(echo_CI); % 通道求和sig nal_CI_ po wer = sum(abs(echo_CI_sum(150).2)/C;%相干累积信号功率noise_CI_power = var(echo_CI(1,:);% 相干累积噪声功率SNR_out = 10*log10(sig

9、nal_CI_ power/noise_CI_power)% 相干累积信号信噪比。同时对其模糊函数进行仿真验证。3、设脉冲宽度是50US，信号宽度是1MHz，LFM波形，采样频率是 2MHz，请进行数字脉压 仿真（脉压系数加权不加权都可以，要事先声明） 解答： 声明：脉压系数没有加权；采用升频线性调频脉冲。（1 ）理论分析 升频线性调频信号表示为：-Rect丄 ej t2Tp其中Tp为脉冲宽度，为调频斜率，信号带宽为BTP。匹配滤波器为st.脉压信号为调频信号与匹配滤波器的时域卷积或频率乘积。模糊函数为:；fde2fddtRe ct TpRe Ct -Tpejt2 je2t TpdtTpsin

10、fd TpTp（2 ）计算步骤 第一步，参数设置：设脉冲宽度B,采样频率Fs；K=B/T，采样间隔 Ts=1Fs，采样点数 N=T/Ts； N的时间序列t；并根据啁啾斜率求出调频信号St，及匹配滤波器 Ht；然后将调频信号与匹配滤波器在时域求卷积，得到脉压信号。第三步，根据（2 ）式求模糊函数。第四步，绘图。T，信号宽度并由以上计算出啁啾斜率 第二步：形成总长度为 T，个数为（3 ）仿真结果仿真结果如图3所示，（a-b）为线性调频信号时域波形、频谱图，（C）为脉压信号频谱图;（d ）为模糊函数等高线图。时域调频信号（b）频域调频信号15101 -11'| 1 1Jgl 11150-50

11、-100-150-50（c）时域脉压信号-1-0.500.5频率/MHz(d)模糊函数t.* ' S'i0时间/us50(4)matlab 程序%调频信号的产生，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）、频谱图（b）;图3线性调频信号时域波形脉压信号频谱图（C）;模糊函数等高线图（d）及经过匹配滤波器后变

12、为脉压信号%脉冲宽度50us %信号宽度1MHz%啁啾斜率%采样频率与采样间隔%采样点数%形成总长度为T,个数为N的序列%调频信号%匹配滤波器%求调频信号与匹配滤波器的时域卷积，即为所需要的脉压信号 %频域序列%两行两列图sub plot(221) plot(t*1e6,real(St) % 脉压 axis(-T/2*1e6,T/2*1e6, -i nf,in f); xlabel('时间 /us');ylabel('幅度 /v');title('调频信号');sub plot(222)plot(freq*1e-6,fftshift(abs(ff

13、t(St); % 对调频信号的频谱 xlabel('频率 /MHz');ylabel('电平 /dBm');title(' 调频信号的幅度 ');grid on;axis tight;subplot(223)L=2*N-1;%卷积之后变为(2N-1)个点%归一化% 化为对数形式t1=linspace(-T,T,L); % 卷积之后的横坐标 Z=abs(Sot); % 绝对值 Z=Z/max(Z);Z=20*log10(Z+1e-6); plot(t1*1e6,Z); grid on;xlabel('时间 /us');ylabelC

14、 幅度 /dB'); title(' 脉压信号 ');subplot(224)% 求模糊函数， 1 表示升频线性调频% 时延坐标% 多普勒坐标% 三维网格图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 ('时延 /us') ylabel (' 多普勒 /MHz') title('(d) 模糊函数 ');% 模糊函数% taup: 脉冲宽度% b:带宽% up-down： 1为升频线性调频， -1 为降频线性调频% 返回模糊函数矩阵function x = lfm_ambg(taup, b, up_down)eps = 0.000001;i = 0;mu = up_down * b / taup;for ta