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      基于寬帶掃頻數(shù)據(jù)的雷達回波仿真方法與流程

      文檔序號:11914394閱讀:來源:國知局

      技術(shù)特征:

      1.基于寬帶掃頻數(shù)據(jù)的雷達回波仿真方法,其特征在于,所述方法包括如下步驟:

      (1)獲取靜止目標的寬帶掃頻數(shù)據(jù);

      (2)將所述掃頻數(shù)據(jù)進行去載頻處理,再進行離散傅里葉逆變換,得到靜止目標的距離像;

      (3)設(shè)置仿真時的線性調(diào)頻波形參數(shù);

      (4)對所述距離像做離散傅里葉逆變換,得到靜止目標的線性調(diào)頻中頻回波信號;

      (5)添加相位影響因子,生成運動目標的線性調(diào)頻中頻回波信號。

      2.如權(quán)利要求1所述的雷達回波仿真方法,其特征在于,步驟(1)所述寬帶掃頻數(shù)據(jù),其在步進頻率波形脈沖串內(nèi),第i個步進頻率的回波信號表達式為:

      <mrow> <msub> <mi>s</mi> <mi>r</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>M</mi> </munderover> <msqrt> <msub> <mi>&sigma;</mi> <mi>k</mi> </msub> </msqrt> <mi>exp</mi> <mo>{</mo> <mo>-</mo> <mi>j</mi> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <mi>&pi;</mi> </mrow> <mi>c</mi> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>c</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>i</mi> <mi>&Delta;</mi> <mi>f</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>r</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>}</mo> <mo>;</mo> <mo>-</mo> <mi>N</mi> <mo>/</mo> <mn>2</mn> <mo>&le;</mo> <mi>i</mi> <mo>&le;</mo> <mi>N</mi> <mo>/</mo> <mn>2</mn> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

      式中,j=sqrt(-1),N為頻率步進個數(shù),σk為靜止目標第k個散射中心的散射強度,c為光速,fc為中心頻率,Δf為頻率步進量,rk為靜止目標第k個散射中心與參考點的相對距離。

      3.如權(quán)利要求2所述的雷達回波仿真方法,其特征在于,步驟(2)將所述掃頻數(shù)據(jù)進行去載頻處理,其表達式為:

      <mrow> <msub> <mi>s</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>F</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>M</mi> </munderover> <msqrt> <msub> <mi>&sigma;</mi> <mi>k</mi> </msub> </msqrt> <mi>exp</mi> <mo>{</mo> <mo>-</mo> <mi>j</mi> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <mi>&pi;</mi> </mrow> <mi>c</mi> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mi>&Delta;</mi> <mi>f</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>r</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>}</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

      將頻域數(shù)據(jù)進行離散傅里葉逆變換,得到靜止目標的距離像,其表達式為:

      <mrow> <msqrt> <mrow> <msub> <mi>&sigma;</mi> <mi>k</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>r</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msqrt> <mo>=</mo> <mi>I</mi> <mi>D</mi> <mi>F</mi> <mi>T</mi> <mo>{</mo> <msub> <mi>s</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>F</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>f</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>}</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> </mrow>

      4.如權(quán)利要求1所述的雷達回波仿真方法,其特征在于,步驟(3)所述線性調(diào)頻波形參數(shù)包括脈沖寬度Tp、信號中頻帶寬BIF、中頻信號采樣頻率Fs、運動目標速度V和運動目標加速度a。

      5.如權(quán)利要求3所述的雷達回波仿真方法,其特征在于,步驟(4)對所述距離像做離散傅里葉逆變換,得到靜止目標的線性調(diào)頻中頻回波信號,其表達式為:

      <mrow> <msub> <mi>s</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>F</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mover> <mi>t</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>,</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>M</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msqrt> <msub> <mi>&sigma;</mi> <mi>k</mi> </msub> </msqrt> <mo>&CenterDot;</mo> <mi>exp</mi> <mo>{</mo> <mi>j</mi> <mn>2</mn> <msub> <mi>&pi;f</mi> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mi>t</mi> <mo>}</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

      式中,為線性調(diào)頻斜率,為總時間,tm為慢時間,為快時間。

      6.如權(quán)利要求1所述的雷達回波仿真方法,其特征在于,步驟(5)相位影響因子由所述運動目標速度V和所述運動目標加速度a產(chǎn)生。

      7.如權(quán)利要求6所述的雷達回波仿真方法,其特征在于,步驟(5)中添加所述相位影響因子后,生成運動目標的線性調(diào)頻中頻回波信號表達式為:

      <mrow> <msub> <mi>s</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>F</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mover> <mi>t</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>,</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>M</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msqrt> <msub> <mi>&sigma;</mi> <mi>k</mi> </msub> </msqrt> <mo>&CenterDot;</mo> <mi>exp</mi> <mo>{</mo> <mi>j</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&Phi;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&Phi;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&Phi;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>}</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

      其中:

      <mrow> <msub> <mi>&Phi;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mover> <mi>t</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>,</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mn>4</mn> <msub> <mi>&pi;f</mi> <mi>c</mi> </msub> <mfrac> <msub> <mi>r</mi> <mi>k</mi> </msub> <mi>c</mi> </mfrac> <mo>+</mo> <mn>8</mn> <mi>&pi;</mi> <mi>&gamma;</mi> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>r</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>&CenterDot;</mo> <msub> <mi>R</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> <msup> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>9</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

      <mrow> <msub> <mi>&Phi;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mover> <mi>t</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>,</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mn>4</mn> <mi>&pi;</mi> <mfrac> <msub> <mi>r</mi> <mi>k</mi> </msub> <mi>c</mi> </mfrac> <mi>&gamma;</mi> <mover> <mi>t</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>+</mo> <mn>4</mn> <mi>&pi;</mi> <mo>{</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>f</mi> <mi>c</mi> </msub> <mi>&gamma;</mi> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>R</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <msub> <mi>r</mi> <mi>k</mi> </msub> </mrow> <mi>c</mi> </mfrac> <mo>}</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>V</mi> <mi>T</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mi>c</mi> </mfrac> <mi>&gamma;</mi> <mover> <mi>t</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>10</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

      <mrow> <msub> <mi>&Phi;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mover> <mi>t</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>,</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mn>4</mn> <mi>&pi;</mi> <mi>&gamma;</mi> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>r</mi> <mi>k</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <msup> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <mo>+</mo> <mn>4</mn> <mi>&pi;</mi> <mi>&gamma;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>V</mi> <mi>T</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mi>c</mi> </mfrac> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>V</mi> <mi>T</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mi>c</mi> </mfrac> <msup> <mover> <mi>t</mi> <mo>^</mo> </mover> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <mi>&pi;</mi> <mi>a</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&lsqb;</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>f</mi> <mi>c</mi> </msub> <mi>c</mi> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>&gamma;</mi> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>R</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <msub> <mi>r</mi> <mi>k</mi> </msub> </mrow> <msup> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <mo>)</mo> <mo>&rsqb;</mo> <msup> <mover> <mi>t</mi> <mo>^</mo> </mover> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>11</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

      上述式中,

      為第k個散射中心產(chǎn)生的回波信號的初相,為目標第k個散射中心與參考點的相對距離,為相位,是經(jīng)過回波信號的傅里葉變換后距離像中的強散射點位置產(chǎn)生的平移量,為殘余視頻相位。

      8.如權(quán)利要求4所述的雷達回波仿真方法,其特征在于,中頻信號采樣頻率Fs大于兩倍的靜止目標的線性調(diào)頻中頻回波信號;

      所述靜止目標的線性調(diào)頻中頻回波信號的頻率由所述目標的尺寸確定,其公式為:

      <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mi>max</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&gamma;</mi> </mrow> <mi>c</mi> </mfrac> <mi>L</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>12</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

      式中,L為目標的尺寸。

      9.如權(quán)利要求8所述的雷達回波仿真方法,其特征在于,中頻信號采樣頻率Fs大于兩倍的運動目標的線性調(diào)頻中頻回波信號;

      所述運動目標的線性調(diào)頻中頻回波信號的頻率為

      <mrow> <msubsup> <mi>F</mi> <mi>max</mi> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&gamma;</mi> </mrow> <mi>c</mi> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mo>+</mo> <msub> <mi>&Delta;</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>13</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

      其中:ΔL為距離像展寬尺度,且:

      ΔL≈2V·Tp (14)

      由公式(13)和公式(14)得到所述運動目標速度V的表達式為:

      <mrow> <mi>V</mi> <mo>&lt;</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mi>c</mi> <mo>&CenterDot;</mo> <msub> <mi>F</mi> <mi>s</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>B</mi> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mi>L</mi> <msub> <mi>T</mi> <mi>p</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>15</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> </mrow>

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