基于Labview的雷达动目标仿真

3 动目标显示(MTI)
MTI(运动目标显示)的本质含义：基于回波多谱勒信息的提取而区分为运动目标和固定目标。当固定目标、地杂波与运动目标处于同一距离单元时，前者的回波通常比较强，以至于运动目标的回波被“淹没”其中，故必须设法区分二者。因固定目标回波中的多谱勒频率为零，慢速运动的杂波中所含的多谱勒频移也集中在零频附近，它们的回波经相位检波后，输出信号的相位将不随时间变化或随时间作缓慢变化，反映在幅度上则为其幅度不随时间变化或随时间作缓慢变化。相反，运动目标回波经相位检波后，因其相位随时间变化较大，反映在幅度上则为其幅度随时间变化较快。因此，若将同一距离单元在相邻重复周期内的相检输出作相减运算，则固定目标回波将被完全对消，慢速杂波也将得到很大程度衰减，只有运动目标得以保留。显然这样便可将固定目标、慢速杂波与运动目标区别开来。这就是MTI对消的基本原理。
3．1 双脉冲对消
双脉冲对消又称一次对消，其对消公式y(n)=x(n)-kx(n-1)求Z变换则得y(Z)=X(Z)-KZ-1X(Z)，由此得到数字系统函数，将Z=exp(jΩTr)代入数字系统函数得频率响应为

3．2 三脉冲对消
三脉冲对消又称二次对消，其对消公式为：y(n)=x(n)-kx(n-1)+x(n-2)，对其求Z变换则得：Y(Z)=(Z)-KZ-1(Z)+Z-2X(Z)。由此可得到数字系统函数为H(Z)=l-KZ-1+Z-2，将Z=exp(jΩTr)代入得频率响应

3．3 盲速处理
当fdTr=n(n=0，1，2，…)时，对消器输出为零，即当时，运动目标在对消器输出端无信号输出。这里当n=0即fd=O时，对应的固定目标无输出，这是所希望的。与此同时径向速度为零的动目标回波也会被抑制，这是不可避免的。但在n=1，2，3…时，具有这些多谱勒频率()的目标，在对消器输出端也没有输出，因此称对应这些多谱勒频率的目标径向运动速度为盲速，记为vro，即。可见盲速是目标在一个重复周期的位移恰好等于λ／2(或其整数倍)的速度。这时相邻周期重复周期的回波初相位差△φs。是2π(或其整数倍)，所以从MTI雷达相位检波器输出的视频脉冲幅度相等，故对消后△u=0。

4 动目标检测(MTD)
MTD与MTI虽同属雷达信号的频域处理范畴，但一般意义上说，MTD是MTI的改进或更有效的频域处理技术。实质上，MTD的核心就是线性DMTI加窄带多普勒滤波器组。实际情况中，多普勒频移不能预知，因此需要采用一组相邻且部分重叠的滤波器组，覆盖整个多普勒频率范围，这就是窄带多普勒滤波器组。
多普勒滤波器的实现方法：具有N个输出的横向滤波器(N个脉冲和N-l根延迟线)，经过个脉冲不同的加权并求和后，可以做成N个相邻的窄带滤波器组。该滤波器组的范围为0～fr，fr为雷达工作频率。横向滤波器有N-1根延迟线，每根延迟线的延迟时间为。设加在N个输出端头的加权值为

式中，i表示第i个抽头；k表示0～(N-1)的标记，每个k值对应不同的加权值，相应地对应于一个不同的多普勒滤波器响应。由k表示的N个滤波器组成滤波器组，可写出横向滤波器按上式加权时的脉冲响应为：

脉冲响应的傅里叶变换就是频率响应函数：

滤波器振幅特性是频率响应取幅值。即

滤波器的峰值产生于sin[π(fT-k／N)]=0或者π(fT-k／N)=0，π，2π，…；当k=0时，滤波器峰值位置为f=0，1／T，2／T，…，即该滤波器的中心位置在零频率以及重复频率的整数倍，这个滤波器通过没有多普勒频移的杂波，因此对地杂波没有抑制能力。然而，它的输出在某些MTI雷达中可以作提供杂波地图之用。这个滤波器的第1个零点是当上式分子第1次取零值时，或f=1／(NT)。在第1对零点之间的频带宽度为f=2／(NT)，而半功率带宽近似为0．9／(NT)。

5 数据仿真
根据上述提供的等幅线性调频信号模型和巴克码序列，利用Labview软件产生相应的等幅线性调频信号，三相编码，五相编码，七相编码信号。根据MTI和MTD原理，对上述信号进行处理。从图1的仿真结果可以看出，经过MTI处理后，一些固定杂波(目标2，目标3，目标4)经过脉冲对消，匹配滤波，盲速处理，幅度明显减少，淹没在噪声中。运动目标信号明显出现在显示器上。改善因子是衡量MTI雷达工作质量的一个重要指标，定义为输出信号杂波功率比和输入信号杂波功率比之比值。经过上述MTD滤波器处理后，目标凸现。MTD滤波器组中8个滤波器对杂波的改善因子分别是(58．6245，58．8137，58．8260，66．8277，68．0534，59．0719，58．5206，57．8894)。表2给出了在给定发现概率的情况下，使用MTD滤波器前后系统所需的信噪比，可以看出：对信噪比的要求有所降低，因此可以更好检测目标。