《间断调频连续波雷达信号处理建模仿真分析2900字》

间断调频连续波雷达信号处理建模仿真分析综述目录TOC\o"1-2"\h\u4656间断调频连续波雷达信号处理建模仿真分析综述 1188241.1信号处理建模部分 1113471.2信号处理仿真部分 4273731.2.1调频连续波雷达的信号处理仿真 4137911.2.2间断调频连续波雷达的信号处理仿真 6199001.3本章小结 7在第二章和第三章中，已经获得了间断调频连续波雷达的发射信号与回波信号。其中，所获得的回波信号中已经携带了与目标有关的距离信息和速度信息。要想从中提取出这些信息，则需要通过后续的信号处理来实现。1.1信号处理建模部分对于调频连续波雷达来说，要想从接收到的回波信号中提取出所需的距离信息与速度信息，需要借助发射信号频率与回波信号频率之间的差拍频率[7]。具体工作原理示意图如下所示：图1.1调频连续波雷达工作原理示意图这里，明确一下图1.1中部分字母符号的含义：ftfrΔfTmft0fb+fb−调频连续波雷达的信号处理部分是按照以下所述方法进行工作的。首先，对发射信号与接收到的回波信号进行处理，来得到包含发射频率与回波频率之间的差拍频率的信号，即差拍信号；然后，从差拍信号中提取出差拍频率；最后，通过对差拍频率的处理来获取接收到的回波信号中所携带的信息，即目标的距离与速度信息[12]。根据工作原理示意图，从回波信号中提取出距离信息与速度信息的过程如下所示：假设目标相对于雷达的径向速度大于零，即多普勒频率大于零，则发射频率与回波频率的表达式可以写成如下所示的形式：ff其中，当带有正负号的那一项取正号时，与正向调频部分相对应；当带有正负号的那一项取负号时，与负向调频部分相对应。接下来，则是对发射频率与接收频率进行相减处理，从而得到对应时刻的差拍频率。处理过程中，对正向调频部分与负向调频部分分开处理，即对发射频率与接收频率表达式中的正负号同时取正号，或同时取负号。ff由于目标相对于雷达的距离可以通过时延求出，而目标相对于雷达的径向速度可以通过多普勒频率求出，所以，可以先联立以上两式，从而求解出时延与多普勒频率的表达式。tf最后，分别用时延与多普勒频率的定义式替换掉以上两式中的时延与多普勒频率，便可以得到目标距离与径向速度的表达式[8]。Rv由于上述过程是通过频率来入手的，所以通过将发射频率与接收频率进行相减处理后便可以得到差拍频率。然而，对于信号来说，要想获得两个信号之间的差拍频率，则需要将这两个信号进行混频处理。经过混频处理后，便可以得到包含差拍频率的信号。对于两个频率成分不同的实信号来说，经过混频处理，得到的信号频率既会包含原来两个频率相减之后的频率，也会包含原来两个频率相加之后的频率。因此，要想从中得到只包含差拍频率的信号，就需要对混频后的信号进行滤波处理，即将混频后的信号通过低通滤波器，从而滤除其中的高频成分。对于两个频率成分不同的复信号来说，经过混频处理，得到的信号频率则只会包含原来连个频率相减之后的频率，即差拍频率，所以不需要通过滤波器来滤除其它频率成分。由于在本次仿真过程中，所选取的载波信号为一个复信号，因此发射信号与接收信号经过混频处理后，可以直接得到包含差拍频率的信号。紧接着，就可以按照上述方法来获取目标的距离信息与速度信息。以上是对调频连续波雷达中信号处理部分的描述。对于间断调频连续波雷达的信号处理部分来说，则需要考虑到开关信号的调控作用，并结合调频连续波雷达中的处理方法[9]。其工作原理示意图如下所示：图1.2间断调频连续波雷达工作原理示意图结合图1.2，可以看出，要想从回波信号中提取出其中所包含的信息，依然可以通过借助差拍频率来实现[17]。不过，进行混频处理时，所选用的发射信号应当是还未受到开关信号作用的，相当于调频连续波雷达的发射信号。同时，在混频处理后，由于回波信号的频率在某些地方为零，所以得到的差拍频率中既包括真正需要的频率成分，即fb+和fb−，也包括许多不需要的频率成分。然而，对于那些不需要的频率成分来说，它们所占的比例会很少，远低于需要的频率成分。所以，在差拍信号的幅度谱图上，fb+和fb−所对应的频率的幅度将远远高于其它频率对应的幅度，因而很容易知晓f1.2信号处理仿真部分1.2.1调频连续波雷达的信号处理仿真这里，首先对调频连续波雷达的信号处理部分进行仿真。仿真时，正向调频部分所选用的信号为图2.4中的发射信号与图3.1中的回波信号；负向调频部分所选用的信号为图2.6中的发射信号与图3.3中的回波信号。将对应的发射信号与回波信号进行混频处理后，可以得到如下结果：图1.3正向调频部分差频信号及其幅度谱图1.4负向调频部分差频信号及其幅度谱从图1.3与图1.4的幅度谱中可以明显看出，存在某一频率，其对应的幅度远远高于其它频率成分所对应的幅度。这与上述的分析结果是一致的。其中，正向调频部分幅度最高处所对应的频率即为fb+，负向调频部分幅度最高处所对应的频率的绝对值即为f表1.1仿真后数值结果（调频连续波雷达）ff目标距离径向速度46.700kHz59.980kHz20.0025km99.6002m/s将表3.1中给定的目标距离和径向速度与表1.1中仿真得到的目标距离和径向速度进行对比后，可以看出，对应的数值相差不大，这也表明了调频连续波雷达建模仿真方案的可行性。1.2.2间断调频连续波雷达的信号处理仿真对间断调频连续波雷达的信号处理部分进行仿真时，正向调频部分应当选取图2.4中的发射信号与图3.3中的回波信号，负向调频部分应当选取图2.5中的发射信号与图3.4中的回波信号。仿真结果如下所示：图1.5正向调频部分差频信号及其幅度谱图1.6负向调频部分差频信号及其幅度谱对于图1.5与图1.6中经过混频得到的差频信号来说，在时域上呈现出来的不连续性，是由混频时的回波信号所导致的。因为该信号受到了开关信号的调制，所以会在时域上呈现出不连续性。对于图1.5与图1.6中的幅度谱来说，与调频连续波雷达类似，也存在一个频率，其对应的幅度远远大于其它频率点处对应的幅度。在正向调频部分中，幅度最高处对应的频率的绝对值为fb+所对应的频率值。在负向调频部分中，幅度最高处对应的频率为f表1.2仿真后数值结果（间断调频连续波雷达）ff目标距离径向速度46.660kHz60.020kHz20.003km100.2002m/s与表3.1中给定的目标距离和径向速度进行对比后，可以发现，测量值与真实值之间