步进频雷达的一维距离像matlab仿真
- 发射与回波信号模型
- 距离高分辨原理
- 仿真分析
- 不进行步进频高分辨一维距离像
- 进行步进频高分辨一维距离像
- 代码
发射与回波信号模型
步进频率信号发射得的是一串窄带的相参脉冲,每个脉冲的载频之间是均匀线性步进的,经过相参本振对目标回波信号进行混频、采样,再对同距离门的采样值做逆傅里叶变换,就可以得到脉冲合同的结果。
设步进频率信号的脉冲宽度为
τ
\tau
τ,脉冲重复周期
T
r
T_{r}
Tr,起始频率
f
0
f_{0}
f0,步进频率间隔为
Δ
f
\Delta f
Δf,频率步进数为N。
步进频率的发射信号为:
X
(
t
)
=
∑
t
=
0
N
−
1
r
e
c
t
[
t
−
i
T
r
−
τ
/
2
τ
]
e
x
p
[
−
j
2
π
(
f
0
+
i
Δ
f
)
t
]
X(t)=\sum_{t=0}^{N-1}rect[\frac{t-iT_r-\tau/2}{\tau}]exp[-j2\pi(f_0+i\Delta f)t]
X(t)=t=0∑N−1rect[τt−iTr−τ/2]exp[−j2π(f0+iΔf)t]
距离高分辨原理
利用离散傅里逆变换来实现步进频率回波信号的合成处理;即对接收信号进行IFFT处理,则归一化的综合输出为:
H
1
=
1
N
∑
l
=
0
N
−
1
e
−
j
2
π
f
l
τ
e
j
2
π
N
l
H_1=\frac{1}{N}\sum^{N-1}_{l=0}e^{-j2\pi f_l\tau}e^{j\frac{2\pi}{N}l}
H1=N1l=0∑N−1e−j2πflτejN2πl
对其取模
∣
H
l
∣
=
∣
s
i
n
π
(
l
−
2
N
R
Δ
f
c
)
N
s
i
n
π
N
(
l
−
2
N
R
Δ
f
c
)
∣
|H_l|=|\frac{sin\pi (l-\frac{2NR\Delta f}{c})}{Nsin\frac{\pi}{N}(l-\frac{2NR\Delta f}{c})}|
∣Hl∣=∣NsinNπ(l−c2NRΔf)sinπ(l−c2NRΔf)∣
这样就完成了脉冲综合,峰值出现在:
l
k
=
2
N
R
Δ
f
c
+
k
N
l_k=\frac{2NR\Delta f}{c}+kN
lk=c2NRΔf+kN
令
l
0
=
2
N
R
Δ
f
c
l_0=\frac{2NR\Delta f}{c}
l0=c2NRΔf则对应的距离为:
R
=
c
l
0
2
N
Δ
f
,
c
(
l
0
+
N
)
2
N
Δ
f
,
c
(
l
0
+
2
N
)
2
N
Δ
f
.
.
.
.
R=\frac{cl_0}{2N\Delta f},\frac{c(l_0+N)}{2N\Delta f},\frac{c(l_0+2N)}{2N\Delta f}....
R=2NΔfcl0,2NΔfc(l0+N),2NΔfc(l0+2N)....
由上式可以看出,脉冲合成后的结果是在目标回波处出现一个主瓣宽度为
1
/
N
Δ
f
1/N\Delta f
1/NΔf的sinc函数型窄脉冲。显然,目标的距离分辨率是单个脉冲测量的N倍。
仿真分析
参数设置:载频10GHz,带宽10MHz,脉宽10us,步进频频率为5MHz,步进次数为32,采样率为50MHz,设置两个目标,距离分别为6000和6003。
不进行步进频高分辨一维距离像
从图中可以看出,不进行步进频高分辨处理时,只存在一个目标,根据C/(2B)的理论距离分辨率根本无法将6000和6003的目标进行区分
进行步进频高分辨一维距离像
(1)IFFT结果
(2)不进行目标提取算法结果
(3)进行舍弃法目标提取算法结果
从结果可以看出,经过步进频一维距离像算法那之后,两个目标能够被分辨出来
代码
clear
clc
close all
C=3e8;
Fc = 10e9;%载频
Lambda = C/Fc;%波长
B = 10e6;%带宽
Tp = 10e-6;%脉宽
K = B/Tp;%调频斜率
Tr = 60e-6;%重周
delf = 5e6;%步进频率
Na = 32;%步进次数
Fs = 50e6;%采样率
SNR = 0;%信噪比
Np = round(Tp*Fs);
Nr = round(Tr*Fs);
tfast_sor = [-Np/2:Np/2 - 1]/Fs;%脉内时刻
tslwo_sor = [-Np/2:Nr - Np/2 - 1]/Fs;%脉间时刻
Source = zeros(Na,Nr);%发射信号
%% 射频信号
......
%% 雷达回波生成
......
%% 信号混频-中频
......
%% 单个脉冲匹配滤波
......
%% PRT之间IFFT处理
......
%% 舍弃法目标提取
%初始化
%迭代更新
%抽取
%高分辨率一维距离像结果