20xx年醫(yī)學(xué)專題—脈沖多普勒雷達(dá)測速仿真-資料下載頁
2024-11-19 05:57本頁面
【正文】 化，同時保證一定的檢測概率。同常規(guī)脈沖雷達(dá)不同，PD雷達(dá)一般是在經(jīng)過多普勒濾波后在頻域進(jìn)行檢測，因此PD雷達(dá)所采用的CFAR處理方式也有所不同。參量法CFAR處理是基于數(shù)理統(tǒng)計中的參數(shù)估計理論，它的前提是要知道雜波幅度分布的類型，未知的只是分布函數(shù)中的參數(shù)。對于不同的雜波分布類型，實(shí)現(xiàn)CFAR處理的方法也不同，但他們的基本思想是一樣的，即在假設(shè)檢測單元附近各背景單元的雜波輸出為獨(dú)立同分布的前提下，通過處理各背景單元的輸出而對雜波分布中的參數(shù)進(jìn)行估計，然后構(gòu)造一個分布不依賴雜波強(qiáng)度的新的統(tǒng)計量去與門限比較，從而達(dá)到CFAR的目的。 恒虛警處理結(jié)果雷達(dá)雜波可以看作是來自大量獨(dú)立反射體的回波信號的總和。這些回波信號的幅度和相位都是隨機(jī)的，因此合成后雜波的幅度是一個隨機(jī)變量，其統(tǒng)計特性隨雜波環(huán)境的不同而變化。若粗糙地面的散射單元是均勻的，則根據(jù)中心極限定理，合成后的雜波近似服從高斯分布，經(jīng)過包絡(luò)檢波后，雜波包絡(luò)幅度服從瑞利分布，其概率密度函數(shù)為 （）瑞利分布是描述雷達(dá)雜波時適用范圍最廣的一種分布。對于工作在無雜波區(qū)的高重復(fù)頻率的PD雷達(dá)而言，由于接收機(jī)噪聲一般服從高斯分布，所以噪聲包絡(luò)幅度也可以用瑞利分布來描述。下面針對瑞利分布雜波介紹CFAR技術(shù)。、單元平均恒虛警處理(CACFAR)瑞利分布雜波幅度的數(shù)字特征為 （）其中E(X)為均值，E(Xz)表示雜波的功率。當(dāng)方差變化時，X的概率密度函數(shù)也將隨之變化，對于給定的門限UT，相應(yīng)的虛警概率 （）也發(fā)生變化。若定義一個新的隨機(jī)變量Y，令 （）則容易求得Y的概率密度函數(shù)為 （） CACFAR檢測在雜波邊緣中要引起虛警率的上升，而在多目標(biāo)環(huán)境中將導(dǎo)致檢測性能下降，這些不足促進(jìn)了對其它CFAR方案的尋求。新的CFAR方案應(yīng)該能夠區(qū)分干擾和主目標(biāo)，平均選大GO(Greatest o介CFAR是一種滿足上述要求的修正方案。、平均選大恒虛警處理(GOCFAR) 平均選大在雜波邊緣環(huán)境中能保持較好的控制虛警性能。，通過兩側(cè)L/2個距離單元的數(shù)據(jù)平均值估計雜波功率，用雜波功率對所檢測的距離單元數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化并乘以門限乘子后作為檢測門限，與檢測門限比較，超過門限判斷為有目標(biāo)，低于門限判斷為無目標(biāo)。 GOCFAR實(shí)現(xiàn)框圖呈現(xiàn)在脈沖多普勒接收機(jī)輸出端的雜波分布特征是各種雜波的混合，在距離一多普勒圖的范圍內(nèi)這個混合雜波的變化可能很大，并且強(qiáng)點(diǎn)狀雜亂回波的位置也是隨機(jī)的。因此，必須對鄰近測試單元的多個單元組成的當(dāng)?shù)貐⒖即翱谶M(jìn)行檢查，用這種方法來估計測試單元干擾功率。根據(jù)PD雷達(dá)工作頻率的不同，在距離一多普勒圖中設(shè)置參考窗口的方式也不同。對于低重復(fù)頻率，需要在距離維中設(shè)置參考窗口:對于高重復(fù)頻率，需要在多普勒頻率維設(shè)置窗口。然而對于中重復(fù)頻率的雷達(dá)，則需要設(shè)置兩維窗口。以上分析的是在瑞利雜波情況下的恒虛警處理過程和相關(guān)電路。雷達(dá)在實(shí)際工作環(huán)境中所接收的雜波可能并不是瑞利分布，那么通過上面處理步驟得到的恒虛警效果可能不明顯。某種具體的恒虛警電路一般只適用于對應(yīng)的特定雜波情況，對于不同的雜波，應(yīng)該對恒虛警處理電路做必要的調(diào)整才能滿足要求?？偟脑瓌t是根據(jù)雜波的具體模型，通過參數(shù)估計和適當(dāng)?shù)淖儞Q構(gòu)造出新的隨機(jī)變量，使它的概率密度函數(shù)與輸入雜波強(qiáng)度無關(guān)。、動目標(biāo)檢測(MTD)模型由于MTI的雜波抑制能力有限，為了彌補(bǔ)MTI的缺陷，為此在MTI后串接一窄帶濾波器組覆蓋整個頻率的范圍。當(dāng)不同的目標(biāo)有不同的速度時，應(yīng)的不同多普勒頻率對應(yīng)不同的窄帶濾波器輸出，因此可以利用MTD測出多普勒頻移，確定目標(biāo)的速度，這樣，濾波器組實(shí)現(xiàn)了速度分辨和精確測量的作用。具有N個輸出的橫向?yàn)V波器(N個重復(fù)周期和N1根延遲線)，經(jīng)過各重復(fù)周期的不同加權(quán)并求和后，即可實(shí)現(xiàn)上面所述的窄帶濾波器組。 MTD橫向?yàn)V波器結(jié)構(gòu) 當(dāng)滿足采樣定理的條件時，一個時間函數(shù)的取樣序列經(jīng)過DFT處理之后，輸出為該信號的頻譜取樣。我們可以將每根譜線看成一個窄帶濾波器的輸出，這就是DFT的濾波特性。因而利用DFT的濾波特性可以形成窄帶多普勒濾波器組，其振幅特性可以表示為|fg|。 （）=8, fr =lOKHz時DFT等效橫向?yàn)V波器振幅特性。 DFT等效橫向?yàn)V波器的幅頻響應(yīng)現(xiàn)在用來產(chǎn)生數(shù)字濾波器組的最普遍的方法是FFTo FFT是離散傅立葉變換的快速算法，通常采用每個脈沖同一個距離單元的一組數(shù)據(jù)FFT來實(shí)現(xiàn)濾波器組。其實(shí)使用數(shù)字方法計算離散信號的頻譜，每個固定頻率分量的輸出就相當(dāng)于中心頻率在此固定頻率的窄帶濾波器輸出。 MTD求模處理結(jié)果六、總結(jié)與展望本文簡單的對脈沖多普勒雷達(dá)做了簡單介紹，對脈沖多普勒雷達(dá)系統(tǒng)中的信號處理部分，有源干擾及數(shù)據(jù)處理中的典型算法進(jìn)行建模仿真的探索，脈沖多普勒雷達(dá)系統(tǒng)仿真是一個內(nèi)容復(fù)雜、涉及廣泛的研究課題，采用的仿真軟件不同，仿真方法不同，實(shí)現(xiàn)的仿真系統(tǒng)的功能、復(fù)雜程度也會有所不同。本文采用功能強(qiáng)大的計算仿真軟件MATLAB對其進(jìn)行仿真，主要目的在于使仿真模塊的程序易讀易懂，結(jié)構(gòu)簡單，能夠基本反映出該體制雷達(dá)主要處理過程的工作原理。對雷達(dá)系統(tǒng)仿真是一個非常有價值的研究領(lǐng)域，隨著計算機(jī)仿真技術(shù)的不斷提高，仿真領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大。由于本人學(xué)識有限，時間有限，本文還存在很多的缺點(diǎn)不足，例如，本文僅嘗試對雷達(dá)信號處理部分及部分干擾的建模，系統(tǒng)的跟蹤模塊未能完善，雷達(dá)數(shù)據(jù)處理只涉及到算法的研究，并未將其與前面的信號處理組合到一個完整的系統(tǒng)，希望本文些許的分析可以對以后的學(xué)友提供一些幫助，更希望以后的研究能在此基礎(chǔ)上不斷完善，如果能夠結(jié)合到實(shí)際系統(tǒng)中，那么其仿真系統(tǒng)的意義將更加深廣。 本人水平有限，論文中錯誤及不當(dāng)之處，懇請各位老師批評指正。參考文獻(xiàn)[1]劉麗華，.[2]【D】:[碩士論文].長沙:中南大學(xué)，2008.[3]【D】:【碩士論文】.西安:西北工業(yè)大學(xué)，2006.[4](自然科學(xué)版)，1996，2:5361。[5]【D】:【碩士論文】.南京:南京理工 大學(xué)，2008[6]劉峰，初韻輝，.[7]. 2004.內(nèi)容總結(jié)
（1）任務(wù)書
雷達(dá)進(jìn)行PD測速主要是利用了目標(biāo)回波中攜帶的多普勒信息，在頻域?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)和雜波的分離，它可以把位于特定距離上、具有特定多普勒頻移的目標(biāo)回波檢測出來，而把其他的雜波和干擾濾除
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