基于Matlab利用移动目标指示雷达抑制地面杂波（附源码）

news2024/10/6 18:33:23

一、构建雷达系统

二、定义目标

三、杂波

四、仿真接收到的脉冲和匹配滤波器

五、使用三脉冲消除器执行

六、使用交错PRF模拟接收到的脉冲

七、对交错的 PRF 执行

八、总结

九、程序

本示例显示了移动目标指示（MTI）雷达的设计，以减轻杂波并识别移动目标。对于雷达系统，杂波是指从目标以外的环境散射（如陆地、海洋或雨）接收的回波。杂波回波可能比目标回波大许多数量级。MTI雷达利用运动目标相对较高的多普勒频率来抑制杂波，这些杂波通常具有零或非常低的多普勒频率。

典型的MTI雷达使用高通滤波器来消除低多普勒频率下的能量。由于FIR高通滤波器的频率响应是周期性的，因此高多普勒频率下的一些能量也会被移除。因此，雷达将无法探测到这些高多普勒频率的目标。这个问题称为盲速问题。此示例说明如何使用称为交错脉冲重复频率（PRF）的技术来解决盲速问题。

一、构建雷达系统

首先，定义雷达系统的组件。此示例的重点是 MTI 处理，因此该示例使用示例模拟雷达接收器的测试信号中构建的雷达系统。可以通过该示例探索雷达系统设计的细节。将天线高度更改为 100 米以模拟安装在建筑物顶部的雷达。请注意，系统中的PRF约为30 kHz，对应于5 km的最大明确范围。

检索采样频率、工作频率和传播速度。在许多MTI系统中，尤其是低端系统，发射器的电源是磁控管。因此，发射器为每个发射脉冲添加一个随机相位。因此，通常需要恢复接收器的相干性。这种设置称为接收时相干。在这些系统中，接收器锁定在发射器为每个脉冲添加的随机相位上。然后，接收器从相应脉冲间隔内接收到的样品中消除相位影响。通过按如下方式设置发射器和接收器来模拟接收系统上的相干。

二、定义目标

接下来，定义两个移动目标。

第一个目标位于位置 [1600 0 1300]。给定前面各节中显示的雷达位置，它距雷达的范围为 2 公里。目标的速度为[100 80 0]，对应于相对于雷达的-80 m / s的径向速度。目标的雷达横截面为25平方米。

第二个目标位于位置 [2900 0 800]，对应于距雷达 3 公里的范围。将此目标的速度设置为盲速，其中多普勒特征与PRF混叠。此设置可防止 MTI 雷达检测到目标。使用该函数计算具有等于PRF的相应多普勒频率的盲速度。

三、杂波

杂波信号是使用最简单的杂波模型（恒定伽马模型）生成的，伽马值设置为 -20 dB。这样的伽马值是平地杂波的典型值。假设杂乱图块存在于所有范围内，并且每个色域的方位角宽度为 10 度。还假设雷达的主波束水平指向。请注意，雷达没有移动。

四、仿真接收到的脉冲和匹配滤波器

模拟之前定义的雷达和目标的 10 个接收脉冲。然后将接收到的信号通过匹配的滤波器。

五、使用三脉冲消除器执行

MTI 处理 MTI 处理使用 MTI 滤波器去除慢时间序列中的低频分量。由于陆地杂波通常不会移动，因此去除低频成分可以有效地抑制它。三脉冲消除器是一种流行且简单的MTI滤波器。消除器是滤波器系数为[1 -2 1]的全零FIR滤波器。使用非相干脉冲积分来组合慢速时间序列。排除前两个脉冲，因为它们处于MTI滤波器的瞬态周期。

回想一下，有两个目标（在 2 公里和 3 公里处）。在 MTI 过滤之前，两个目标都隐藏在杂波返回中。100 m处的峰值是从雷达正下方的地面返回的直接路径。请注意，功率随着范围的增加而减小，这是由于信号传播损失造成的。 MTI 滤波后，除直接路径峰值外，大多数杂波回波都将被删除。本底噪声现在不再是范围的函数，因此噪声现在是接收器噪声，而不是杂波噪声。这一变化显示了三脉冲消除器的杂波抑制能力。在 2 公里范围内，可以看到代表第一个目标的峰值。但是，在3公里范围内没有峰值来代表第二个目标。峰值消失是因为三脉冲消除器抑制了以消除器的盲速行进的第二个目标。为了更好地理解盲速问题，请查看三脉冲消除器的频率响应。