船用雷达回波模拟的研究与实现

发布时间：2017-04-17 11:11

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【摘要】：随着雷达系统越来越复杂，开发难度也越来越高，同样对于雷达性能测试的要求也日益增高。雷达模拟器已在雷达测试中发挥着重要作用，并成为雷达领域中的一个重要课题。船用雷达是保障船只安全航行不可缺少的一部分，同样需要在开发过程中进行测试。然而海面环境复杂多变，进行实地测试过程复杂且成本较高。对船用雷达回波信号进行研究和模拟可以为船用雷达系统开发、信号处理算法等方面提供有力的参考，同时加速船用雷达的开发周期，减少测试成本以及复杂度。因此，对船用雷达回波信号进行研究和模拟具有重要的实际应用意义。 本文主要从目标回波、杂波和噪声三方面对船用雷达视频回波信号进行了研究和模拟。首先根据雷达方程推导出点目标的数学模型，研究了目标的距离、位置、起伏等模型，分析了影响目标回波的主要因素。同时，针对噪声模型进行了分析和仿真。 其次对杂波的幅度、功率谱和后向散射系数模型进行研究并分析影响海杂波特性的主要因素；阐述和比较了两种常用的杂波模拟方法: ZMNL（零记忆非线性法）和SIRP（球不变随机过程法），利用ZMNL法对常用的四种杂波分布模型进行了仿真，并总结了杂波仿真中相关系数的求解方法，同时讨论了空间相关杂波的仿真方法。在前面研究的基础上，根据海面杂波的特点采用网格映像法划分了海面杂波单元，建立了海杂波回波信号的数学模型并进行了仿真；采用类似的方法对雨雪杂波回波信号的数学模型进行了仿真。 然后在目标回波、杂波和噪声仿真模型的基础上，结合实际雷达参数对船用雷达回波进行了综合仿真和分析。同时根据回波信号的数学模型，结合MATLAB强大计算功能设计了回波信号模拟算法，并利用其GUI开发了《船用雷达回波模拟软件》。该软件可根据需要设置不同的雷达工作参数、目标参数和杂波参数等，生成雷达回波数据并可发送至后端模拟器。最后对模拟软件进行了测试，并对回波数据产生的雷达图像进行了分析。
【关键词】：船用雷达 回波模拟 海杂波 MATLAB
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U665.22
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 课题背景与研究意义13
• 1.2 雷达回波模拟的基础13-16
• 1.2.1 雷达的工作原理13-14
• 1.2.2 雷达方程14-15
• 1.2.3 雷达回波模拟的环境15-16
• 1.3 国内外雷达回波模拟器的发展概况16-18
• 1.4 论文的内容安排18-20
• 第二章 目标和噪声的研究与模拟20-32
• 2.1 目标模型的研究与模拟20-30
• 2.1.1 目标回波信号20-22
• 2.1.2 目标的起伏22-24
• 2.1.3 目标的运动24-25
• 2.1.4 目标的位置25-26
• 2.1.5 影响目标回波的因素26-30
• 2.2 噪声模型的研究与模拟30-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第三章 杂波的研究与模拟32-62
• 3.1 海杂波的特征模型32-38
• 3.1.1 后向散射系数模型32-33
• 3.1.2 幅度分布模型33-36
• 3.1.3 功率谱分布模型36-38
• 3.2 影响海杂波特性的因素38-41
• 3.3 杂波的模拟方法41-43
• 3.3.1 ZMNL 法41
• 3.3.2 SIRP 法41-42
• 3.3.3 相关高斯序列的产生方法42-43
• 3.4 杂波的模拟43-54
• 3.4.1 瑞利分布杂波模拟43-45
• 3.4.2 对数正态分布杂波模拟45-46
• 3.4.3 韦布尔分布杂波模拟46-48
• 3.4.4 K 分布杂波模拟48-50
• 3.4.5 相关系数的求解方法50-51
• 3.3.6 模拟结果的检验51-53
• 3.3.7 空间相关杂波的模拟53-54
• 3.5 海杂波回波信号的模拟54-59
• 3.5.1 杂波分辨单元的划分54-57
• 3.5.2 海杂波回波信号的数学模型57
• 3.5.3 海杂波回波信号的仿真57-59
• 3.6 雨雪杂波的研究与模拟59-61
• 3.7 本章小结61-62
• 第四章 船用雷达回波视频信号模拟及软件实现62-77
• 4.1 船用雷达回波视频信号模拟62-63
• 4.2 船用雷达回波模拟软件设计63-69
• 4.2.1 软件的总体设计63-64
• 4.2.2 软件的主要工作流程64-65
• 4.2.3 软件的主要模块设计65-69
• 4.2.3.1 目标产生模块设计65-66
• 4.2.3.2 杂波产生模块设计66
• 4.2.3.3 回波产生模块设计66-67
• 4.2.3.4 数据产生和发送模块设计67
• 4.2.3.5 参数输入模块设计67-69
• 4.2.3.6 显示模块设计69
• 4.3 仿真结果分析69-76
• 4.3.1 目标回波分析69-71
• 4.3.2 噪声分析71-72
• 4.3.3 海杂波分析72-74
• 4.3.4 雨杂波分析74-75
• 4.3.5 雷达回波分析75-76
• 4.4 本章小结76-77
• 第五章 结束语77-78
• 5.1 论文工作总结77
• 5.2 不足及改进77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 硕士期间取得的研究成果82-83

【参考文献】

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本文编号：313086