扫描阵列雷达信号处理技术研究【字数：9279】
摘 要雷达在近几年来一直是很多科研人员研究的热门话题，其应用很广泛。它在我们的国防安全和日常生活中都有着非常重要的角色，是一种很复杂的电子与电磁共存的系统，而雷达最重要的是它的工作模式即雷达信号的识别与传输等，所以我们需要研究不同种的先进技术来对雷达信号进行处理，实现雷达信号在工作时的最优。本文主要是通过阵列扫描来对雷达信号进行处理的一项技术研究。阵列扫描指将天线表面上的阵列发出的波束的合成的变化，以完成波束扫描方向的改变。利用相关的滤波跟踪算法和FPGA对雷达信号的转换来对阵列扫描雷达处理技术的最后的结果进行了分析，达到研究的目的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文研究内容及安排 2
第二章 扫描阵列及跟踪算法研究 3
2.1阵列信号参数发展及方法研究 3
2.1.1 阵列扫描的概述 3
2.1.2阵列信号参数估计法 3
2.1.3 阵列信号参数跟踪法 4
2.2 卡尔曼跟踪算法的研究 4
2.2.1 卡尔曼滤波算法的概述 4
2.2.2 基于卡尔曼算法的跟踪预测 5
第三章 系统的设计 8
3.1系统的总体设计方案 8
3.2 MATLAB的概述和应用 9
3.2.1 两种算法程序的简介及说明情况 9
3.2.2 程序仿真结果 11
3.3工作设计原理 11
3.4本章小结 12
第四章 雷达信号的转换 13
4.1 雷达信号的识别 13
4.1.2 基于 FPGA 雷达信号的采集 13
4.1.3 线性调频信号（LFM) 13
4.1.4 程序介绍分析及仿真结果 13
4.2基于FPGA的数字脉冲压缩 14
4.2.1 系统性能 15
4.2.2 结果显示 15
4.3 结果分析 15
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
第一章 绪 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
论
1.1研究背景及意义
雷达，主要以无线电的方式找到了要检测的东西再把他们的地理位置找到。所以它的名字也叫“无线电定位”。现在在我们国家安全问题和日常生活中，雷达都有着非常重要的工作环节。它主要是用电磁波来发现要检测的物体的电子设备，射出电磁波来照到要检测的物体上且把回来的波形也接收到，以这些得到其物体到电磁波射出点的距离、到那的速度、哪个位置、有多高等消息都会返回回来，以便让我们了解到目标的具体情况，给到相对的计划。但是雷达信号的解决问题的功能它是有一定的远近规定的，千万不可超出这个极限否则它将无法正常的完成工作。所以它是在最大距离内一定方可接收信号在进行传输。所谓雷达信号的处理就是通过雷达电子设备进行调制信号、信号数据编码等通信信号的解码技术的数据分析，以此来提高接受无线电信号的可靠性和目标识别的随机性，同时在一定的基础上降低自身雷达信号被发现或被识别的可能性。所以，现代雷达侦测信号处理技术要在信号识别、参数估值以及信源识别等方面进行全方位的技术处理，以确保对后续军事行动或者生产工序提供必要的技术支持。
阵列信号处理（Array Signal Processing, ASP）是一个非常重要的技术对我们研究雷达信号来说。因为它涉及面是非常大的主要有雷达检测、声呐的位置确定、无线通信、自然灾害的勘察和一些天文等领域，近年来得到了很多关注以及发展[4]。
阵列扫描和我们一般的处理雷达信号的技术是很不一样的，它不是用了我们熟悉的连续动的抛物线形式，相反用了平面静止模式。阵列也并不是单一存在在反射器上，它有很多个单元，而每个单元都有自己相应的收发器模块一一对应。在其工作的时候都会对每一单元单独处理 ，得到相应的结果且要聚焦。这种方法很好的躲开了要大量用移动的部件的问题，它与雷达实传统天线的优点是可以很快的把波束的方向改了，然后还可以在同个时间发送和收到很多个方位的图。也就是说可根据地形搜索目标，同时跟踪目标，实现我们的目的[8]。
1.2 国内外研究现状
在通信发达的如今，雷达的应用也越来越普通与高频率。在不是官方的统计中，世界上装有雷达的民用船就有四百多万艘【1】，然对雷达的研究在很早就存在了，最早大约于上个世纪5、60年代，对我们发展中国家大约在上世纪80年代有了电子对抗技术研究。经过这些年的发展，在雷达信号识在通信会更高，所以我们的技术人员经过不断的实验、积累该技术取得了一些进展，但仍然存在很多不足，也就是说雷达信号识别这种手段还需要继续投入精力再研究【2】。ASP 是Van Atta在上个世纪40年代讲出用锁相环进行天线跟踪的自适应天线阵列技术。经过 漫长的深入探讨、各种纠错改正之后它主要在自我适应波束形成、信源估算、为参数估计等重要技术有了很大进步【4】。该技术的发展主要从60年代开始到现在的21世纪，历经了四个阶段的发展已致该技术的使用越来越方便，高效，实现了信号处理到信号直接提取的转变。但因为我国还没开始用于大工作带宽，大阵面的相控正体制相应的电子雷达自适应阵列信号接受处理系统，相关的研究工作则需要快速进行。
当下，美国和一些西方国家都已把握了AESE雷达技术手段，在它们相关的工程应用研究上也得到了很显著的成果，比如经典的美国的AN/APG77、AN/APG79，英、法、德三国共同开发的 AMSAR、瑞典的PS890、以色列的 PHALCON 等，它们当中有的虽然还在一个不断改正完善的层面上，但有的已经将要能够独当一面，成为非常厉害的力量【5】。
如今社会的高速发展，对雷达信号的处理要求也越来越高，对国内阵列扫描技术研究来说也是一个新的挑战才刚刚开始，因此得需要我们为止进行努力，进行更深层次的研究。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文研究内容及安排 2
第二章 扫描阵列及跟踪算法研究 3
2.1阵列信号参数发展及方法研究 3
2.1.1 阵列扫描的概述 3
2.1.2阵列信号参数估计法 3
2.1.3 阵列信号参数跟踪法 4
2.2 卡尔曼跟踪算法的研究 4
2.2.1 卡尔曼滤波算法的概述 4
2.2.2 基于卡尔曼算法的跟踪预测 5
第三章 系统的设计 8
3.1系统的总体设计方案 8
3.2 MATLAB的概述和应用 9
3.2.1 两种算法程序的简介及说明情况 9
3.2.2 程序仿真结果 11
3.3工作设计原理 11
3.4本章小结 12
第四章 雷达信号的转换 13
4.1 雷达信号的识别 13
4.1.2 基于 FPGA 雷达信号的采集 13
4.1.3 线性调频信号（LFM) 13
4.1.4 程序介绍分析及仿真结果 13
4.2基于FPGA的数字脉冲压缩 14
4.2.1 系统性能 15
4.2.2 结果显示 15
4.3 结果分析 15
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
第一章 绪 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
论
1.1研究背景及意义
雷达，主要以无线电的方式找到了要检测的东西再把他们的地理位置找到。所以它的名字也叫“无线电定位”。现在在我们国家安全问题和日常生活中，雷达都有着非常重要的工作环节。它主要是用电磁波来发现要检测的物体的电子设备，射出电磁波来照到要检测的物体上且把回来的波形也接收到，以这些得到其物体到电磁波射出点的距离、到那的速度、哪个位置、有多高等消息都会返回回来，以便让我们了解到目标的具体情况，给到相对的计划。但是雷达信号的解决问题的功能它是有一定的远近规定的，千万不可超出这个极限否则它将无法正常的完成工作。所以它是在最大距离内一定方可接收信号在进行传输。所谓雷达信号的处理就是通过雷达电子设备进行调制信号、信号数据编码等通信信号的解码技术的数据分析，以此来提高接受无线电信号的可靠性和目标识别的随机性，同时在一定的基础上降低自身雷达信号被发现或被识别的可能性。所以，现代雷达侦测信号处理技术要在信号识别、参数估值以及信源识别等方面进行全方位的技术处理，以确保对后续军事行动或者生产工序提供必要的技术支持。
阵列信号处理（Array Signal Processing, ASP）是一个非常重要的技术对我们研究雷达信号来说。因为它涉及面是非常大的主要有雷达检测、声呐的位置确定、无线通信、自然灾害的勘察和一些天文等领域，近年来得到了很多关注以及发展[4]。
阵列扫描和我们一般的处理雷达信号的技术是很不一样的，它不是用了我们熟悉的连续动的抛物线形式，相反用了平面静止模式。阵列也并不是单一存在在反射器上，它有很多个单元，而每个单元都有自己相应的收发器模块一一对应。在其工作的时候都会对每一单元单独处理 ，得到相应的结果且要聚焦。这种方法很好的躲开了要大量用移动的部件的问题，它与雷达实传统天线的优点是可以很快的把波束的方向改了，然后还可以在同个时间发送和收到很多个方位的图。也就是说可根据地形搜索目标，同时跟踪目标，实现我们的目的[8]。
1.2 国内外研究现状
在通信发达的如今，雷达的应用也越来越普通与高频率。在不是官方的统计中，世界上装有雷达的民用船就有四百多万艘【1】，然对雷达的研究在很早就存在了，最早大约于上个世纪5、60年代，对我们发展中国家大约在上世纪80年代有了电子对抗技术研究。经过这些年的发展，在雷达信号识在通信会更高，所以我们的技术人员经过不断的实验、积累该技术取得了一些进展，但仍然存在很多不足，也就是说雷达信号识别这种手段还需要继续投入精力再研究【2】。ASP 是Van Atta在上个世纪40年代讲出用锁相环进行天线跟踪的自适应天线阵列技术。经过 漫长的深入探讨、各种纠错改正之后它主要在自我适应波束形成、信源估算、为参数估计等重要技术有了很大进步【4】。该技术的发展主要从60年代开始到现在的21世纪，历经了四个阶段的发展已致该技术的使用越来越方便，高效，实现了信号处理到信号直接提取的转变。但因为我国还没开始用于大工作带宽，大阵面的相控正体制相应的电子雷达自适应阵列信号接受处理系统，相关的研究工作则需要快速进行。
当下，美国和一些西方国家都已把握了AESE雷达技术手段，在它们相关的工程应用研究上也得到了很显著的成果，比如经典的美国的AN/APG77、AN/APG79，英、法、德三国共同开发的 AMSAR、瑞典的PS890、以色列的 PHALCON 等，它们当中有的虽然还在一个不断改正完善的层面上，但有的已经将要能够独当一面，成为非常厉害的力量【5】。
如今社会的高速发展，对雷达信号的处理要求也越来越高，对国内阵列扫描技术研究来说也是一个新的挑战才刚刚开始，因此得需要我们为止进行努力，进行更深层次的研究。
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