脈沖多普勒雷達實驗平臺的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著雷達干擾與反干擾技術(shù)的快速發(fā)展,雷達干擾對抗技術(shù)的測試成為眾多工程技術(shù)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(fēng)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(fēng)險。利用計算機仿真技術(shù)進行雷達系統(tǒng)模擬具有經(jīng)濟、高效、安全、可重復(fù)、易控制等優(yōu)點,目前已成為雷達系統(tǒng)方案論證、設(shè)備研制與調(diào)試,雷達對抗技術(shù)試驗,武器性能測試與評估等方面的先導(dǎo)技術(shù),是雷達技術(shù)領(lǐng)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(guān)鍵技術(shù)的仿真模型與實現(xiàn)方法,設(shè)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(jù)處理過程模擬以及顯示

3、控制終端模擬四個部分。根據(jù)PD雷達的基本原理與實驗平臺設(shè)計目標(biāo)給出了實驗平臺的整體構(gòu)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(jié)合幾種典型的波形,給出了PD雷達發(fā)射信號的設(shè)計指標(biāo),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(chǔ)上討論了基于統(tǒng)計近似抽樣法產(chǎn)生高斯型隨機變量的數(shù)學(xué)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(guān)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(cè)單元平均選大法恒虛警處理(CAGO-CFAR)等關(guān)鍵技術(shù)的仿真過程。最后,結(jié)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(jié)果進行分析,驗證了各功能模塊數(shù)學(xué)

6、模型的準確性和仿真方法的有效性。
　　 最后,在顯控終端設(shè)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(guān)系和設(shè)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(jié)果的實驗?zāi)繕?biāo)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(shè)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(guān)