基于Matlab的步进频率波形与高分辨力距离像周沿海,张勇摘要:频率步进信号是一种较常用的高距离分辨率雷达信号,常用于雷达的目标识别技术之中。首先简单介绍了一维距离像和步进频率信号,分析了步进频率雷达系统中成一维高分辨力距离像的成像原理,即采用离散傅里叶逆变换(ID2FT)信号处理方法实现距离高分辨。并通过Matlab仿真实现了各种具体情况的成像,指出了影响成像的各种因素,同时提出了相应的解决方法。关键词:步进频率信号;高分辨力距离像;离散傅里叶逆变换;Matlab仿真:TN957文献标识码:B:1004373X(2007)0407503StepFrequencyWaveformandHighResolutionRangeProfilesBasedonMatlabZHOUYanhai,ZHANGYoAbstract:Stepfrequencysignalisaradarsignalwithhighrangeresolution,whichiscommonusedintargetidentification.Inthispaper,theonedimensionalrangeresolutionandstepfrequencysignalareintroduced.TheprinciplesofhighrangeprofilesofstepfrequencyradarareanalyzedwhichadoptsthemethodofInverseDiscreteFourierTransform(IDFT)signalprocesstogethighrangeresolution.TheactualprofilesinallkindsofcasesareachievedbythesimulationofMatlab,atthesametimepointsoutseveralfactorsthataffectrangeprofiles,presentscorrespondingmethodsofresolution.f0+Δf,i=0,1,频率。假设在一个脉冲串周期内,雷达发射信号为:在雷达的目标识别技术中,基于高分辨力的一维距离像的识别方法,近年来颇受重视。雷达目标的一维距离像就是目标多个散射中心在雷达径向距离轴上投影的分布图[1],他体现了不同目标在几何形状和结构上的差异,所以在雷达目标识别中有重要的作用。在实际雷达系统中,距离分辨力可由短脉冲波形获得,也可通过压缩长脉冲实现。步进频率波形(SFW)就是一种最常见的脉冲压缩波形。SFW一般由一串子脉冲组成,其中每个子脉冲具有固定频率,子脉冲之间的载频呈线性变化,他通过一维离散傅里叶变换(IDFT)信号处理方法实现距离高分辨。本文分析了步进频率雷达成一维高距离像的成像和成像中的一些问题,并通过Matlab仿真实现各种情况的成像,提出了相应的解决方法。,N—1,其中f0为标号为0的脉冲的A·exp(j(2πft+θ)),iT≤t≤iT+τiisi(t)(1)=其他0,式中A为常数;θi为初始相位。在时间t,位于距离R远处的点目标的回波信号为:sri(t)=B·exp(j(2πfi(t-η(t))式中B为常数,目标回波双程时延为:+θi))(2)=2(R-Vt)η(t)(3)c式中c为光速;V为目标径向速度;R为目标距离。在雷达接收机中,收到的回波信号同下列参考信号混频处理:Ce(j(2π(fi+fIF)t+θi)),iT≤t≤iT+τ式中fIF为雷达中频信号。Sref(t)=1步进频率波形与一维高分辨力距离像(4)在步进频率雷达系统中,雷达发射一串载频线性跳变的矩形脉冲,频率步进量为Δf,每组脉冲个数为N,则总带宽为:B=(N—1)Δf,当Nµ1时,BλNΔf。经过低通滤波后由正交检波器提取出I,Q正交分量为:XI(t)=Aicosψi(t)宽度为τ,脉冲重复周期为T,第i个子脉冲的频率为fi=XQ(t)=Aisinψi((5)式中Ai为常数。收稿日期:200607122R2Vt对照起来,就可用Matlab实现。频率步进信号IDFT处理的输出是一离散的sinc函数,其时间分辨率为:1/NΔf,对应的距离分辨率是单个脉冲测量时的N倍。这样多散射中心的目标回波将分布于ψi(t)2πfvi=--(6)ccfvi=iΔf式中:(7)如果对于每个脉冲,I,Q分量的采样在时间:ti=iT+2R+τr相邻多个高距离分辨单元高距离分辨单元即为合成处理信号后窄脉冲对应的距离:c/(2NΔf)),从而可以得到目标的尺寸、结构等信息,进一步则可进行目标识别。本文给出6种不同情况的FSW和目标散射中心的分布(见表1)。如图1～图3所示。频率步进信号IDFT处理输出如果不加平滑窗处理,输出的图像则会“毛刺”较多,旁瓣较大;对信号进行加窗处理抑制高频分量,加大低频分量,即增大主瓣,减小旁瓣,使信号能量集中在主瓣,可使图像平滑示。由于加窗处理信号就是对信号进行[2]((8)c处进行,其中τr为与距离有关的某个时延(对应于距离像的起始位置)。式(5)中的一对正交分量可表示为复数形式:XiAiexp(jψi),i=0,1,2,...,N1(9)=式中:ψi=ψi(ti)2R2V2R2πfviiT+τr+(10)=--ccc当目标静止时,即V=0,则:2π...