基于Labview的雷達動(dòng)目標仿真

3 動(dòng)目標顯示(MTI)
MTI(運動(dòng)目標顯示)的本質(zhì)含義：基于回波多譜勒信息的提取而區分為運動(dòng)目標和固定目標。當固定目標、地雜波與運動(dòng)目標處于同一距離單元時(shí)，前者的回波通常比較強，以至于運動(dòng)目標的回波被“淹沒(méi)”其中，故必須設法區分二者。因固定目標回波中的多譜勒頻率為零，慢速運動(dòng)的雜波中所含的多譜勒頻移也集中在零頻附近，它們的回波經(jīng)相位檢波后，輸出信號的相位將不隨時(shí)間變化或隨時(shí)間作緩慢變化，反映在幅度上則為其幅度不隨時(shí)間變化或隨時(shí)間作緩慢變化。相反，運動(dòng)目標回波經(jīng)相位檢波后，因其相位隨時(shí)間變化較大，反映在幅度上則為其幅度隨時(shí)間變化較快。因此，若將同一距離單元在相鄰重復周期內的相檢輸出作相減運算，則固定目標回波將被完全對消，慢速雜波也將得到很大程度衰減，只有運動(dòng)目標得以保留。顯然這樣便可將固定目標、慢速雜波與運動(dòng)目標區別開(kāi)來(lái)。這就是MTI對消的基本原理。
3．1 雙脈沖對消
雙脈沖對消又稱(chēng)一次對消，其對消公式y(n)=x(n)-kx(n-1)求Z變換則得y(Z)=X(Z)-KZ-1X(Z)，由此得到數字系統函數，將Z=exp(jΩTr)代入數字系統函數得頻率響應為

3．2 三脈沖對消
三脈沖對消又稱(chēng)二次對消，其對消公式為：y(n)=x(n)-kx(n-1)+x(n-2)，對其求Z變換則得：Y(Z)=(Z)-KZ-1(Z)+Z-2X(Z)。由此可得到數字系統函數為H(Z)=l-KZ-1+Z-2，將Z=exp(jΩTr)代入得頻率響應

3．3 盲速處理
當fdTr=n(n=0，1，2，…)時(shí)，對消器輸出為零，即當時(shí)，運動(dòng)目標在對消器輸出端無(wú)信號輸出。這里當n=0即fd=O時(shí)，對應的固定目標無(wú)輸出，這是所希望的。與此同時(shí)徑向速度為零的動(dòng)目標回波也會(huì )被抑制，這是不可避免的。但在n=1，2，3…時(shí)，具有這些多譜勒頻率()的目標，在對消器輸出端也沒(méi)有輸出，因此稱(chēng)對應這些多譜勒頻率的目標徑向運動(dòng)速度為盲速，記為vro，即?？梢?jiàn)盲速是目標在一個(gè)重復周期的位移恰好等于λ／2(或其整數倍)的速度。這時(shí)相鄰周期重復周期的回波初相位差△φs。是2π(或其整數倍)，所以從MTI雷達相位檢波器輸出的視頻脈沖幅度相等，故對消后△u=0。

4 動(dòng)目標檢測(MTD)
MTD與MTI雖同屬雷達信號的頻域處理范疇，但一般意義上說(shuō)，MTD是MTI的改進(jìn)或更有效的頻域處理技術(shù)。實(shí)質(zhì)上，MTD的核心就是線(xiàn)性DMTI加窄帶多普勒濾波器組。實(shí)際情況中，多普勒頻移不能預知，因此需要采用一組相鄰且部分重疊的濾波器組，覆蓋整個(gè)多普勒頻率范圍，這就是窄帶多普勒濾波器組。
多普勒濾波器的實(shí)現方法：具有N個(gè)輸出的橫向濾波器(N個(gè)脈沖和N-l根延遲線(xiàn))，經(jīng)過(guò)個(gè)脈沖不同的加權并求和后，可以做成N個(gè)相鄰的窄帶濾波器組。該濾波器組的范圍為0～fr，fr為雷達工作頻率。橫向濾波器有N-1根延遲線(xiàn)，每根延遲線(xiàn)的延遲時(shí)間為。設加在N個(gè)輸出端頭的加權值為

式中，i表示第i個(gè)抽頭；k表示0～(N-1)的標記，每個(gè)k值對應不同的加權值，相應地對應于一個(gè)不同的多普勒濾波器響應。由k表示的N個(gè)濾波器組成濾波器組，可寫(xiě)出橫向濾波器按上式加權時(shí)的脈沖響應為：

脈沖響應的傅里葉變換就是頻率響應函數：

濾波器振幅特性是頻率響應取幅值。即

濾波器的峰值產(chǎn)生于sin[π(fT-k／N)]=0或者π(fT-k／N)=0，π，2π，…；當k=0時(shí)，濾波器峰值位置為f=0，1／T，2／T，…，即該濾波器的中心位置在零頻率以及重復頻率的整數倍，這個(gè)濾波器通過(guò)沒(méi)有多普勒頻移的雜波，因此對地雜波沒(méi)有抑制能力。然而，它的輸出在某些MTI雷達中可以作提供雜波地圖之用。這個(gè)濾波器的第1個(gè)零點(diǎn)是當上式分子第1次取零值時(shí)，或f=1／(NT)。在第1對零點(diǎn)之間的頻帶寬度為f=2／(NT)，而半功率帶寬近似為0．9／(NT)。

5 數據仿真
根據上述提供的等幅線(xiàn)性調頻信號模型和巴克碼序列，利用Labview軟件產(chǎn)生相應的等幅線(xiàn)性調頻信號，三相編碼，五相編碼，七相編碼信號。根據MTI和MTD原理，對上述信號進(jìn)行處理。從圖1的仿真結果可以看出，經(jīng)過(guò)MTI處理后，一些固定雜波(目標2，目標3，目標4)經(jīng)過(guò)脈沖對消，匹配濾波，盲速處理，幅度明顯減少，淹沒(méi)在噪聲中。運動(dòng)目標信號明顯出現在顯示器上。改善因子是衡量MTI雷達工作質(zhì)量的一個(gè)重要指標，定義為輸出信號雜波功率比和輸入信號雜波功率比之比值。經(jīng)過(guò)上述MTD濾波器處理后，目標凸現。MTD濾波器組中8個(gè)濾波器對雜波的改善因子分別是(58．6245，58．8137，58．8260，66．8277，68．0534，59．0719，58．5206，57．8894)。表2給出了在給定發(fā)現概率的情況下，使用MTD濾波器前后系統所需的信噪比，可以看出：對信噪比的要求有所降低，因此可以更好檢測目標。