脈沖多普勒雷達實驗平臺的研究與設計.pdf

1、隨著雷達干擾與反干擾技術的快速發(fā)展,雷達干擾對抗技術的測試成為眾多工程技術人員面臨的重大課題。主要原因包括測試成本高,組織實施難,附帶風險大。針對這些原因,人們開始研究雷達模擬裝置以縮減成本,簡化程序,降低風險。利用計算機仿真技術進行雷達系統(tǒng)模擬具有經濟、高效、安全、可重復、易控制等優(yōu)點,目前已成為雷達系統(tǒng)方案論證、設備研制與調試,雷達對抗技術試驗,武器性能測試與評估等方面的先導技術,是雷達技術領域的研究熱點之一。而脈沖多普勒雷達作為先

2、進體制雷達的代表,對其模擬系統(tǒng)的開發(fā)與研究最為廣泛和深入。
　　 本文從干擾對抗試驗角度出發(fā),利用PC機從模擬PD雷達系統(tǒng)的底層功能和顯控終端兩個層面進行了PD雷達仿真實驗平臺的建模與仿真研究。從信號處理角度討論了實驗平臺中模擬雷達系統(tǒng)部分關鍵技術的仿真模型與實現(xiàn)方法,設計并實現(xiàn)了實驗平臺顯控界面。論文的主要工作在于:
　　 首先,參照雷達工作過程將雷達系統(tǒng)模擬分為信號環(huán)境模擬,信號處理過程模擬,數(shù)據處理過程模擬以及顯示

3、控制終端模擬四個部分。根據PD雷達的基本原理與實驗平臺設計目標給出了實驗平臺的整體構架及其基本要素,并最終完成了實驗平臺信號環(huán)境模擬,回波信號處理以及顯控終端等三個方面的建模與仿真工作。
　　 其次,在信號環(huán)境模擬部分,本文從信號和干擾兩個方面討論了雷達發(fā)射信號,接收機噪聲和雷達雜波的建模與仿真工作。在發(fā)射信號方面,結合幾種典型的波形,給出了PD雷達發(fā)射信號的設計指標,重點研究了恒單頻相參脈沖串的計算機模擬過程;在接收機噪聲方面

4、,重點研究了采用線性同余法生成[0,1]區(qū)間均勻分布隨機變量,并在此基礎上討論了基于統(tǒng)計近似抽樣法產生高斯型隨機變量的數(shù)學模型與仿真算法;在雷達雜波部分,主要研究了基于零記憶非線性變換(ZMNL)法生成相關瑞利分布雜波的實現(xiàn)過程。最后,仿真實現(xiàn)了以相參脈沖串為發(fā)射信號,以高斯噪聲為接收機噪聲,以幅度瑞利分布、功率譜高斯型雜波為雷達雜波的模擬信號環(huán)境。
　　 第三,在回波信號處理部分,本文對雷達接收機信號處理單元中的正交相干檢波,

5、距離門存儲,多普勒濾波,恒虛警處理等模塊的功能,原理與實現(xiàn)方法進行了深入討論。重點研究了基于正交混頻低通濾波法進行相干檢波,基于快速傅里葉變換(FFT)進行多普勒濾波以及兩側單元平均選大法恒虛警處理(CAGO-CFAR)等關鍵技術的仿真過程。最后,結合模擬的雷達回波,通過中頻信號采樣與正交相干檢波,利用二維數(shù)組完成了距離門重排,采用FFT和CAGO-CFAR先后進行了多普勒濾波以及恒虛警處理。通過對仿真結果進行分析,驗證了各功能模塊數(shù)學

6、模型的準確性和仿真方法的有效性。
　　 最后,在顯控終端設計部分,本文分別從終端的顯示部分,控制邏輯部分以及接口和外圍部分的整體布局,邏輯關系和設計方法進行了深入研究。在顯示部分,基于單文檔界面框架實現(xiàn)了具有余輝效果的模擬P型雷達顯示器、用于對比雷達處理結果的實驗目標參照圖以及實驗平臺參數(shù)的顯示窗口;在控制邏輯部分,闡述了實驗平臺系統(tǒng)菜單、工具按鈕等控制單元的設計步驟與實現(xiàn)方法,重點研究了平臺運行過程中,各控制單元間的使能狀態(tài)關