近程脉冲雷达关键技术研究
|
摘要
近年来,随着现代武器和飞行技术的发展,对雷达的作用距离、分辨率等性能指标提出了更高的要求。脉冲压缩雷达作为一种新的雷达体制,大大地提高了雷达的距离分辨率,并有效地解决了雷达距离分辨率与作用距离之间的矛盾。
本文针对500米定高近程雷达项目所提出的任务要求,确定了线性调频脉冲压缩工作体制,在此基础上选择了合适的雷达技术参数。
线性调频信号是一种现代雷达系统中应用最广泛的大时宽积信号,其频谱宽度和脉冲宽度都可以独立选取,可获得高测距精度。本文从雷达脉冲压缩的基本概念入手,对典型的线性调频脉冲压缩信号的时频特性做了较为深入的研究。介绍了脉冲压缩的两种实现方法:时域实现和频域实现,并对加权处理作了简单分析。
为验证方案正确性,本文采用了雷达系统仿真建模的基本思想。与现场试验相比,雷达系统仿真具有经济性、灵活性、可重复性、可继承性等优点。利用MATLAB/Simulink仿真平台对线性调频脉冲压缩雷达系统进行了仿真,研究并搭建了雷达的各个功能模块的仿真模型,并做了一定的仿真测试和研究分析,验证了系统设计的正确性和可行性,为系统实现提供了依据。
In recent years, with the development of modern weapon and flight, the radar's range, resolution and other performance claims a higher demand. Radar pulse compression as a new radar system, greatly improves the radar's range resolution, and has resolved the contradiction between action distance and range resolution.
This paper contrives a LFM pulse compression work system scheme by the mission requirements according to a 500-meter short-range radar project. On this basis, the corresponding radar technical parameters are selected.
LFM signal is a kind of big product of band-width and time-width by nonlinear phase modulation. It is a widely used technique in radar applications. The band-width and time-width of LFM signal could be independent chosen to obtain good distance resolution. Then the paper introduces the two pulse compression methods: time domain and frequency domain, and brief analysis the weighted.
To verify accuracy of the scheme, the paper uses the basic idea of the radar system simulation. Compared with field tests, the technique of radar system simulation has many advantages, such as economical efficiency, flexibility, repeatability, inheritability and so on. Then, we utilize Simulink to design the LFM pulse compression radar system, establish and study the simulation models of all the function blocks. After some simulation testing and analysis, it has confirmed the system design's accuracy and provided feasible references to practice.
本文针对500米定高近程雷达项目所提出的任务要求,确定了线性调频脉冲压缩工作体制,在此基础上选择了合适的雷达技术参数。
线性调频信号是一种现代雷达系统中应用最广泛的大时宽积信号,其频谱宽度和脉冲宽度都可以独立选取,可获得高测距精度。本文从雷达脉冲压缩的基本概念入手,对典型的线性调频脉冲压缩信号的时频特性做了较为深入的研究。介绍了脉冲压缩的两种实现方法:时域实现和频域实现,并对加权处理作了简单分析。
为验证方案正确性,本文采用了雷达系统仿真建模的基本思想。与现场试验相比,雷达系统仿真具有经济性、灵活性、可重复性、可继承性等优点。利用MATLAB/Simulink仿真平台对线性调频脉冲压缩雷达系统进行了仿真,研究并搭建了雷达的各个功能模块的仿真模型,并做了一定的仿真测试和研究分析,验证了系统设计的正确性和可行性,为系统实现提供了依据。
In recent years, with the development of modern weapon and flight, the radar's range, resolution and other performance claims a higher demand. Radar pulse compression as a new radar system, greatly improves the radar's range resolution, and has resolved the contradiction between action distance and range resolution.
This paper contrives a LFM pulse compression work system scheme by the mission requirements according to a 500-meter short-range radar project. On this basis, the corresponding radar technical parameters are selected.
LFM signal is a kind of big product of band-width and time-width by nonlinear phase modulation. It is a widely used technique in radar applications. The band-width and time-width of LFM signal could be independent chosen to obtain good distance resolution. Then the paper introduces the two pulse compression methods: time domain and frequency domain, and brief analysis the weighted.
To verify accuracy of the scheme, the paper uses the basic idea of the radar system simulation. Compared with field tests, the technique of radar system simulation has many advantages, such as economical efficiency, flexibility, repeatability, inheritability and so on. Then, we utilize Simulink to design the LFM pulse compression radar system, establish and study the simulation models of all the function blocks. After some simulation testing and analysis, it has confirmed the system design's accuracy and provided feasible references to practice.
引文
[1]丁鹭飞,耿富录编著.雷达原理.第三版.西安:西安电子科技大学出版社,2002.
[2](美)斯科尼克著,左群生等译.雷达系统导论.第三版.北京:电子工业出版社,2006.7.
[3]张明友,汪学刚.雷达系统.第二版.北京:电子工业出版社,2006.1.
[4]贾鸿志编.雷达信号分析.南京:南京理工大学,1995.
[5]林茂庸,柯有安.雷达信号理论.北京:国防工业出版社,1984.
[6](美)巴顿(Barton,D.K.)著,南京电子技术研究所译.雷达系统分析与建模.北京:电子工业出版社,2007.6.
[7]单洪春.无源探测雷达发展初探.航天电子对抗,2003(3).
[8]弋稳编著.雷达接收机技术.北京:电子工业出版社,2005.4.
[9]赵国庆主编.雷达对抗原理.西安:西安电子科技大学出版社,1999.
[10]何友,修建娟,张晶炜,关欣等编著.雷达数据处理及应用.北京:电子工业出版社,2006.1.
[11](美)Merrill I.Sklonik著.雷达系统导论.北京:电子工业出版社,2006.
[12]Fritz O'Hora,Joan Bech,Operational Use of Pulse Compression in Weather Radar,32nd Conference on Radar Meteorology,P 12R.4A,2005.
[13]张直中_百度百科 http://baike.baidu.com/view/305115.htm.
[14]George L.Bait,David M.Hallforth,Airborne Radar Desktop Trainer,Camber Corporation,http://www.camber.com.
[15]Donnelly R.P etc.NORCOSIS-The Naval Radar Computer Simulation Suite,Radar System Modeling,IEE Colloquium on,1998,Page(s):11/1-11/8.
[16]孙晓闻,张林让,吴顺君.脉冲多普勒雷达信号处理系统的仿真系统仿真学报,2002(11):1555-1558.
[17]李兴成,张永顺,王金博.基于SPW的雷达系统建模与仿真.现代雷达.2005(12),25-28.
[18]杨万海编著 雷达系统建模与仿真.西安:西安电子科技大学出版社,2007.1.
[19]王国玉等.电子系统建模仿真与评估.北京:国防科技大学出版社,1999.
[20]韩放,谢红,孙巍.LFM脉冲压缩技术仿真研究.信息技术,2007(4):103-105.
[21]翟庆林,张军,付强.线性调频脉冲压缩技术及其在雷达系统中的应用.现代电子技术.2007(1):17-19.
[22]Dicke,G..W."Object Detection System." U.S.patent no.2,624,876,issued Jan.6,1953.
[23]Woodward,RM.Ref.20,Sec.7.2.
[24]William David;FMCW MMW Radar for Automotive Longitudinal Control,Califomia PATH Research Report,May 1997.
[25]盛文,焦晓丽编著.雷达系统建模与仿真导论.北京:国防工业出版社,2006.
[26]Bassem R.Mahafza,Atef,Z.Elsherbeni Chapman & Hall/CRC CRC Press LLC MATLAB Simulations for Radar Systems Design.2004.
[27]周辉,董正宏编著.数字信号处理基础及MATLAB实现.北京:中国林业出版社;北京希望电子出版社,2006.2.
[28]高烽,李朝全.利用线性调频脉冲的几种高分辨测距技术.制导与引信.2004(4):1-6.
[29]俞根苗,昌峻.一种数字脉冲压缩系统.现代电子.1994(2),41-47.
[30]胡爱明,胡可欣.线性调频信号在雷达中的应用.航天电子对抗.2006(5):54-57.
[31]何友等著.雷达自动检测与恒虚警处理.北京:清华大学出版社,1999.
[32]胡绍林,许爱华,郭小红著.脉冲雷达跟踪测量数据处理技术.北京:国防工业出版社,2007.
[33]徐敏.单脉冲测量雷达测速技术研究.现代雷达,2005,27(1):58-61.
[34]杜刚,章宁宁.基于TMS320C6701DSP的线性调频信号的数字脉冲压缩.电子技术应用,2005(5):69-71.
[35]孟宪海.实时数字脉冲压缩系统的设计与实现.国防科技大学.硕士论文.2006.
[36]胡特.高分辨力雷达脉冲压缩技术研究.电子科技大学.硕士论文.2003.
[37]徐明远等著.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用.西安:西安电子科技大学出版社,2005.6.
[38]窦林涛,程健庆,李素民.基于MATLAB的雷达信号处理系统仿真.指挥控制与仿真.2006(2):78-82.
[39]李贺冰主编,袁杰萍,孔俊霞副主编.Simulink通信仿真教程.北京:国防工业出版社,2006.5.
[40]姚俊,马松辉.Simulink建模与仿真.西安:西安电子科技大学出版社,2002.
[41]薛定宇,陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用.北京:清华大学出版社,2002.
[42]胡海莽,杨万海.基于Simulink的脉冲压缩雷达系统的建模与仿真.电子对抗技术.2004,19(4):9-12.
[43]胡海莽,杨万海.基于Simulink的脉冲多普勒雷达系统建模与仿真.系统工程于电子技术.2005,27(27):1692-1693.
[44]张建华.PD雷达接收机及信号处理系统仿真研究.成都电子科技大学.硕士论文. 2003.
[45]李衍忠,蔡英杰,向敬成.宽带LFM信号数字产生于采集系统.系统工程与电子技术,2000(11):16-18.
[46]李嵬,陈祝明,江朝抒.欠采样对LFM脉冲压缩的影响.电子科技大学学报,2005,34(5):600-602.
[47]黎海林.某型雷达伺服系统动态性能仿真及优化.计算机仿真,2005(7):155-156.
[48]李祥英,肖先赐.低信噪比下线性调频信号检测与参数估计.系统工程于电子技术.2002(8),43-45.
[49]http://www.mathworks.com.
[2](美)斯科尼克著,左群生等译.雷达系统导论.第三版.北京:电子工业出版社,2006.7.
[3]张明友,汪学刚.雷达系统.第二版.北京:电子工业出版社,2006.1.
[4]贾鸿志编.雷达信号分析.南京:南京理工大学,1995.
[5]林茂庸,柯有安.雷达信号理论.北京:国防工业出版社,1984.
[6](美)巴顿(Barton,D.K.)著,南京电子技术研究所译.雷达系统分析与建模.北京:电子工业出版社,2007.6.
[7]单洪春.无源探测雷达发展初探.航天电子对抗,2003(3).
[8]弋稳编著.雷达接收机技术.北京:电子工业出版社,2005.4.
[9]赵国庆主编.雷达对抗原理.西安:西安电子科技大学出版社,1999.
[10]何友,修建娟,张晶炜,关欣等编著.雷达数据处理及应用.北京:电子工业出版社,2006.1.
[11](美)Merrill I.Sklonik著.雷达系统导论.北京:电子工业出版社,2006.
[12]Fritz O'Hora,Joan Bech,Operational Use of Pulse Compression in Weather Radar,32nd Conference on Radar Meteorology,P 12R.4A,2005.
[13]张直中_百度百科 http://baike.baidu.com/view/305115.htm.
[14]George L.Bait,David M.Hallforth,Airborne Radar Desktop Trainer,Camber Corporation,http://www.camber.com.
[15]Donnelly R.P etc.NORCOSIS-The Naval Radar Computer Simulation Suite,Radar System Modeling,IEE Colloquium on,1998,Page(s):11/1-11/8.
[16]孙晓闻,张林让,吴顺君.脉冲多普勒雷达信号处理系统的仿真系统仿真学报,2002(11):1555-1558.
[17]李兴成,张永顺,王金博.基于SPW的雷达系统建模与仿真.现代雷达.2005(12),25-28.
[18]杨万海编著 雷达系统建模与仿真.西安:西安电子科技大学出版社,2007.1.
[19]王国玉等.电子系统建模仿真与评估.北京:国防科技大学出版社,1999.
[20]韩放,谢红,孙巍.LFM脉冲压缩技术仿真研究.信息技术,2007(4):103-105.
[21]翟庆林,张军,付强.线性调频脉冲压缩技术及其在雷达系统中的应用.现代电子技术.2007(1):17-19.
[22]Dicke,G..W."Object Detection System." U.S.patent no.2,624,876,issued Jan.6,1953.
[23]Woodward,RM.Ref.20,Sec.7.2.
[24]William David;FMCW MMW Radar for Automotive Longitudinal Control,Califomia PATH Research Report,May 1997.
[25]盛文,焦晓丽编著.雷达系统建模与仿真导论.北京:国防工业出版社,2006.
[26]Bassem R.Mahafza,Atef,Z.Elsherbeni Chapman & Hall/CRC CRC Press LLC MATLAB Simulations for Radar Systems Design.2004.
[27]周辉,董正宏编著.数字信号处理基础及MATLAB实现.北京:中国林业出版社;北京希望电子出版社,2006.2.
[28]高烽,李朝全.利用线性调频脉冲的几种高分辨测距技术.制导与引信.2004(4):1-6.
[29]俞根苗,昌峻.一种数字脉冲压缩系统.现代电子.1994(2),41-47.
[30]胡爱明,胡可欣.线性调频信号在雷达中的应用.航天电子对抗.2006(5):54-57.
[31]何友等著.雷达自动检测与恒虚警处理.北京:清华大学出版社,1999.
[32]胡绍林,许爱华,郭小红著.脉冲雷达跟踪测量数据处理技术.北京:国防工业出版社,2007.
[33]徐敏.单脉冲测量雷达测速技术研究.现代雷达,2005,27(1):58-61.
[34]杜刚,章宁宁.基于TMS320C6701DSP的线性调频信号的数字脉冲压缩.电子技术应用,2005(5):69-71.
[35]孟宪海.实时数字脉冲压缩系统的设计与实现.国防科技大学.硕士论文.2006.
[36]胡特.高分辨力雷达脉冲压缩技术研究.电子科技大学.硕士论文.2003.
[37]徐明远等著.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用.西安:西安电子科技大学出版社,2005.6.
[38]窦林涛,程健庆,李素民.基于MATLAB的雷达信号处理系统仿真.指挥控制与仿真.2006(2):78-82.
[39]李贺冰主编,袁杰萍,孔俊霞副主编.Simulink通信仿真教程.北京:国防工业出版社,2006.5.
[40]姚俊,马松辉.Simulink建模与仿真.西安:西安电子科技大学出版社,2002.
[41]薛定宇,陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用.北京:清华大学出版社,2002.
[42]胡海莽,杨万海.基于Simulink的脉冲压缩雷达系统的建模与仿真.电子对抗技术.2004,19(4):9-12.
[43]胡海莽,杨万海.基于Simulink的脉冲多普勒雷达系统建模与仿真.系统工程于电子技术.2005,27(27):1692-1693.
[44]张建华.PD雷达接收机及信号处理系统仿真研究.成都电子科技大学.硕士论文. 2003.
[45]李衍忠,蔡英杰,向敬成.宽带LFM信号数字产生于采集系统.系统工程与电子技术,2000(11):16-18.
[46]李嵬,陈祝明,江朝抒.欠采样对LFM脉冲压缩的影响.电子科技大学学报,2005,34(5):600-602.
[47]黎海林.某型雷达伺服系统动态性能仿真及优化.计算机仿真,2005(7):155-156.
[48]李祥英,肖先赐.低信噪比下线性调频信号检测与参数估计.系统工程于电子技术.2002(8),43-45.
[49]http://www.mathworks.com.