随机信号处理MATLAB仿真报告

1、随机信号处理MATLA时真报告随机信号处理仿真报告学院：电光学院姓名：赖佳彬学号:116104000585指导教师：顾红Question:仿真多普勒雷达信号处理设脉冲宽度为各学生学号末两位,单位为us,重复周期为200US,雷达载频为10GHz输入噪声为高斯白噪声。目标回波输入信噪比可变(-35dB10dB),目标速度可变(01000m/s),目标距离可变(010000m),相干积累总时宽不大于10ms程序要参数化可设。(1)仿真矩形脉冲信号自相关函数；单目标时：给出回波视频表达式；脉压与FFT后的表达式；给出雷达脉压后与MTD(FFT1 口窗与不加窗)后的输出图形，说明FFT加窗抑 制频谱泄

2、露效果；通过仿真说明脉压输出与FFT输出的SNR时宽与带宽，就是否与理论分析 吻合；仿真说明脉压时多卜勒敏感现象与多卜勒容限及其性能损失(脉压主旁比与多卜勒的曲线)。双目标时：仿真出大目标旁瓣掩盖小目标的情况；仿真出距离分辨与速度分辨的情况。1、矩形脉冲自相关函数自相关函数：Rs(ti,t2)Es(ti)s*(t2)时间收区间父小152、混频后的信号回波视频表达式：Sr(t) Ac(t )cos2 f0(t)ej2 fdt混频后的信号：s(t) Ac(t)ej2fdt时延：2R/c将原始信号循环移位，移位的长度为，再乘以多普勒频移ej2 fdt,并加上高斯白 噪声，形成回波信号。x 1043、

3、回波信号脉压接收到的宽脉冲输入到匹配滤波器，经过处理后，宽输入脉冲被压缩为非常窄 的脉冲。对发射波形的宽带调制与随后的匹配滤波接收实现了脉冲压缩处理。假定雷达目标回波信号为S()，接收机传递函数为H()。如果接收机与接收到的信号匹配，那么接收机的传递函数将就是与输入端接收信号的复共腕rtt-t，、* ，、，*即：H( ) S ()，那么 G( ) S( )S ()。频域中函数的复共腕等于时域中对应信号的反转，所以：g(t) s( )s(t )d将原始信号的单个周期取反后与混频后的回波信号 进行卷积，即作匹配滤波，从而实现脉压。里目棘脉压国双目标脉压圆靖1口34、距离门重排、FFTFFT 后的表

4、达式：S( )R(t)ejtdt随机信号处理MATLA时真报告图4、2 X轴视图34st 10图4、1o OO 口 o OO6 Q 06 石11010on4单目标的距离门重排随机信号处理MATLA时真报告单目标重排后的FFT（不加窗）图4、4重排后FFT的速度视图（不加窗）双目标重排后的FFT（不加窗）之反m修距禺fm图4、3重排后FFT100双目标重排后的FFT（不加雷）50-50-401020随机信号处理MATLA时真报告巧口 ! -40-30-20-10010见 40_速度m总双目标重排后的FFT（加窗）5 0 111nliIN-40-30-20-10010203040速度m总加窗后旁瓣

5、减小，对旁瓣有良好的抑制效果!图4、5重排后FFT的速度视图（加窗）卸1111L00,51 k5 2距离/m单目标重排后的FFT（加窗）253x 10单目标重排后的FFT（不加窗）0.511.5225距离双目标重排后的FFT（不加窗）34110图 4,6 重排后 FFT 的距离视图5、脉压与FFT输出的SNR曾益，时宽与带宽(1)脉压输出的SNR 增益,时宽与带宽0-5-101 74 1.75 179 1.B 1 82 1.34 1 86 1 3B 1.91.92 1.34-15.-3靖1口3双目标脉压分贝图脉压信号增益二脉压的时宽压缩比二脉压的带宽压缩比=脉压信号时宽带宽积=10*log0、

6、000085/（0、001864-0、001802）=10*log（1、37）=1、37dB脉压后时宽62us,带宽16、13kHz(2)FFT 输出的 SNR 增益:理论值=10log40=16、02dB!速度m片从图中可以读出FFT后的总信噪比增益为77、84-52、57=25、27dB,则FFT级增益=25、27-10=15、27,与理论值相符合6、距离分辨率与速度分辨率1、距离分辨率距离分辨率：c* /2 12750m当R1=10000m,R2=20000m时，分不清两个目标单目标重排后的FFT（不加窗）1 OO r-.-50 l 一100.51 y 2253距离加冥1小双目标重排后的

7、FFT（不加窗）100卸11111100,511.522 53距离屋当R1=10000m,R2=25000m时，能分清两个目标单目标重排后的FFT（不加窗）10D | ” - ； ；（距离模糊：c* T / 2 = 30000m）2、速度分辨率速度分辨率：(1/fd)<T*PulseNum,Vf=c/(2*fc*T*PulseNum)=1、8750m 当速度A1=A,v1=10m/s;A1=4*A,v2=20m/s时，可辨别两不同速度目标单目标重排后的FFT（不加窗）1 00丁：-二：-巧口11-111'1-40-30-20-100102 口 3040_速度m抬双目标重排后的FF

8、T(不加窗)50 118-40-30-20-10010203040速度Mt当速度A1=A,v1=18m/s;A1=8*A,v2=20m/s时,大目标速度掩盖小目标速度单目标重排后的FFT（不加窗）1 00巧口 ! -40-30-20-100102。 见 40_速度m总双目标重排后的FFT（不加雷）5 0 111nliIN-40-30-20-10010203040（速度模糊：fd max fr/2 ,vmax=37、5m/s）7、多卜勒敏感现象、多卜勒容限多普勒班感现象807570656055504500.20.40.60,811.21.41.61.82券普勒频率川信麴当多普勒频率发生变化( 目

9、标速度发生变化) 时 , 得到的主瓣峰值下降, 但就是 , 并不就是无限下降, 存在最小值, 这就就是多普勒敏感现象与多普勒容限。附录:MATLA酶代码%脉冲多普勒雷达信号处理%脉冲宽度:85us; 重复周期:200us; 载频 :10GHz; 输入噪声: 高斯白噪声%目标回波输入信噪比:-3510dB; 目标速度:01000m/s; 目标距离:010000m%相干累计总时宽: 不大于 10msclearall ;closeall ;clc;c=3e8;fc=10e9;%载频fs=3e6;%采样率Ts=1/fs;%采样间隔T=2e-4;%脉冲重复周期fm=1/T;%脉冲重复频率PW=85e-6

10、;%脉冲宽度B=1/PW;D=100*PW/T;%占空比N=round(T/Ts);%单周期内采样点数PulseNum=40;%脉冲数目, 相干累积时间不超过10ms(PulseNum<50)Tr=PulseNum*T;%信号总长度t=0:Ts:(Tr-Ts);s=(square(2*pi*fm*t,D)+1)/2;%脉冲视频信号figure(1);subplot(211)plot(t,s);xlabel（ ' 时间 /s' ）;ylabel( ' 幅度 ' );title( ' 脉冲视频信号' );axis(0,Tr,-1,1、 5);r

11、,lags=xcorr(s,s(1:round(T/Ts);subplot(212)plot(lags,r)axis(0,2、4*104,-100,350)；xlabel( ' 区间 ' );title( ' 矩形脉冲信号自相关函数' );%回波信号v1=10;R1=5000;v2=20;R2=10000;fd1=2*v1*fc/c;fd2=2*v2*fc/c;Rc=c*PW/2;%目标1%目标2%回波1 多普勒频移%回波2 多普勒频移%距离分辨率理论值Vf=c/(2*fc*T*PulseNum);delay_num1=round(2*R1/c)/Ts);del

12、ay_num2=round(2*R2/c)/Ts);st1=circshift(s,0,delay_num1);st2=circshift(s,0,delay_num2);st1=st1、 *exp(1i*2*pi*fd1*t);st2=st2、 *exp(1i*2*pi*fd2*t);L=100;%速度分辨率理论值(1/fd)<T*PulseNum%回波1 的时延%回波2 的时延%加入多普勒频移1%加入多普勒频移2ht=fir1(L,B/(fs/2);noise=randn(1,PulseNum*N)+1i*randn(1,PulseNum*N);noise=conv(ht,noise

13、);noise=noise(L+1:end);%噪声SNR=10;E_noise=sum(abs(noise) 、人2);E=E_noise*(10A(SNR/10);Es=sum(abs(st1) 、A2);A=sqrt(E/Es);%信号幅度% %SNR=10*log10(AA2/var(noise)/2)% A=sqrt(10A(SNR/10)*(var(noise)/2);echo1=A*st1+noise;%单目标回波echo2=echo1+4*A*st2;%双目标回波figure(2);subplot(211);plot(real(echo1);title( ' 单目标回波

14、' );subplot(212);plot(real(echo2);title( ' 双目标回波' );%回波脉压h=fliplr(s(1:round(T/Ts);%时域反转m1=conv(h,echo1);m2=conv(h,echo2);m1=m1,0;%卷积后数据补位m2=m2,0;%卷积后数据补位tmy=linspace(0,(PulseNum+1)*T,N+PulseNum*N);m1_dB=20*log10(abs(m1)/max(abs(m1);m2_dB=20*log10(abs(m2)/max(abs(m2);figure(3);subplot(211

15、);plot(tmy,real(m1);title( ' 单目标脉压图' );subplot(212);plot(tmy,real(m2);title( ' 双目标脉压图' );for i=1:(PulseNum+1)for k=1:Nmy1(i,k)=m1(i-1)*N+k);endendfor i=1:(PulseNum+1)for k=1:Nmy2(i,k)=m2(i-1)*N+k);endendtd=0:Ts:T-Ts;x=td*c/2;y=1:(PulseNum+1);X,Y=meshgrid(x,y);figure(4);subplot(211);m

16、esh(X,Y,real(my1);title( ' 单目标的距离门重排' );subplot(212);mesh(X,Y,real(my2);title( ' 双目标的距离门重排' );%重排后进行FFT( 不加窗 )Nfft=512;for i=1:Nst_fft1(1:Nfft,i)=abs(fft(my1(:,i),Nfft);st_fft1(1:Nfft,i)=fftshift(st_fft1(1:Nfft,i);endfor i=1:Nst_fft2(1:Nfft,i)=abs(fft(my2(:,i),Nfft);st_fft2(1:Nfft,i)

17、=fftshift(st_fft2(1:Nfft,i);endfsd=fm;%重排后对列进行fft, 每个脉冲周期只取1 个点y=(-fsd/2:fsd/Nfft:(fsd/2-fsd/Nfft)*c/2/fc;X,Y=meshgrid(x,y);figure(5);subplot(211);mesh(X,Y,20*log10(st_fft1);title( ' 单目标重排后的FFT( 不加窗 )' );xlabel( ' 距离 /m' );ylabel( ' 速度 m/s' );subplot(212);mesh(X,Y,20*log10(st

18、_fft2);title( ' 双目标重排后的FFT( 不加窗 )' );xlabel( ' 距离 /m' );ylabel( ' 速度 m/s' );D1=st_fft1(1:Nfft,round(2*R1/c/Ts);%重排后进行FFT( 加窗 )w=hamming(PulseNum+1);for i=1:Nst_fft1(1:Nfft,i)=abs(fft(my1(:,i)、 *w,Nfft);st_fft1(1:Nfft,i)=fftshift(st_fft1(1:Nfft,i);endfor i=1:Nst_fft2(1:Nfft,i)=abs(fft(my2(:,i)、 *w,Nfft);st_fft2(1:Nfft,i)=fftshift(st_fft2(1:Nfft,i);endfigure(6);subplot(211);mesh(X,Y,20*log10(st_fft1);title( ' 单目标重排后的FFT( 加窗 )' );xlabel( ' 距离 /m' );ylabel( ' 速度 m/s' );sub