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雷达杂波的建模与仿真研究

作　者: 张毅
导　师: 张振川
学　校: 东北大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 雷达杂波模拟零记忆非线性变换法球不变随机过程法参数估计检验谱估计雷达杂波库
分类号: TN955
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

雷达杂波信号模拟是雷达信号模拟中不可缺少的一部分。本研究的目的就是在于总结现有的杂波模型和模拟方法,并根据典型模型,通过计算机模拟产生杂波信号,研究模拟方法的有效性,产生各种类型的杂波提供给内场仿真实验系统使用。杂波产生机理复杂,可用随机过程来描述,其重点特征是杂波的幅度分布和相关特性(或谱)。常用的幅度分布模型有瑞利分布、对数正态分布、威布尔分布和K分布。功率谱模型有高斯谱、柯西谱和全极化谱。所谓杂波模拟,就是找到一种准确快速的算法,产生出既要满足一定幅度分布条件又要满足一定相关特性的随机序列。典型的方法有两类：ZMNL(零记忆非线性变换法)和SIRP(球不变随机过程法),两类方法各有优缺点,根据不同的杂波模型和要求选择使用。本文在总结相关文献的基础上,给出了四种常用幅度分布模型在三种功率谱情况下的模拟实现方法和仿真步骤。对杂波仿真过程中相关高斯序列的产生方法进行了详细的探讨,给出了相关高斯序列的时域和频域产生方法,并在不同的杂波仿真中加以选择应用。结合数理统计理论和现代谱估计技术,给出了几种常用的分布参数提取和检验方法,并把它们用于参数提取和仿真数据的检验,以检验结果的有效性和可靠性。并将仿真杂波概率密度分布曲线图和功率谱密度曲线图分别与理论曲线比较,仿真结果验证了本文提出的杂波仿真模型和算法的有效性。最后把四种幅度分布模型、三种功率谱密度模型,共十二种雷达杂波模型封装成Simulink模块供仿真调用。

全文目录

中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题背景与研究意义  10
  1.2 杂波建模与仿真的主要研究内容和国内外研究现状  10-15
    1.2.1 杂波建模  10-12
    1.2.2 杂波仿真  12-14
    1.2.3 国内外研究现状  14-15
  1.3 本文的研究内容  15-16
第2章杂波性质、分类及其数学模型  16-28
  2.1 杂波的性质  16-18
    2.1.1 后向散射系数定义  16-17
    2.1.2 杂波的一般特性  17-18
  2.2 杂波的分类  18-20
    2.2.1 体杂波  18
    2.2.2 地面杂波  18-19
    2.2.3 海面杂波  19-20
  2.3 杂波模型  20-27
    2.3.1 杂波的幅度分布统计模型  20-25
    2.3.2 杂波的功率谱(相关)模型  25-27
  2.4 小结  27-28
第3章杂波模拟的算法实现与检验  28-52
  3.1 ZMNL方法模拟杂波  28-34
    3.1.1 算法基本原理  28-29
    3.1.2 Rayleigh分布杂波的ZMNL算法仿真  29-30
    3.1.3 LogNormal分布杂波的ZMNL算法仿真  30-32
    3.1.4 Weibull分布杂波的ZMNL算法仿真  32-34
  3.2 SIRP方法模拟杂波  34-37
    3.2.1 算法基本原理  34-35
    3.2.2 K分布杂波的SIRP算法仿真  35-37
  3.3 相关高斯序列的产生  37-42
    3.3.1 相关高斯序列频域产生方法  37-38
    3.3.2 相关高斯序列时域产生方法  38-42
  3.4 分布参数的估计量  42-46
    3.4.1 分布参数估计方法  42-44
    3.4.2 四种分布模型参数的估计量  44-46
  3.5 分布统计拟合优良度的检验  46-49
    3.5.1 偏度、峰度检验  46-48
    3.5.2 卡方检验  48-49
  3.6 相关(谱)特性检验  49-51
  3.7 小结  51-52
第4章常规脉冲雷达杂波仿真与结果分析  52-72
  4.1 Rayleigh分布杂波仿真  52-57
    4.1.1 产生Rayleigh分布杂波的步骤  52
    4.1.2 仿真环境与仿真结果  52-56
    4.1.3 仿真结果分析  56-57
  4.2 LogNormal分布杂波仿真  57-61
    4.2.1 产生LogNormal分布杂波的步骤  57
    4.2.2 仿真环境与仿真结果  57-61
    4.2.3 仿真结果分析  61
  4.3 Weibull分布杂波仿真  61-66
    4.3.1 产生Weibull分布杂波的步骤  62
    4.3.2 仿真环境与仿真结果  62-66
    4.3.3 仿真结果分析  66
  4.4 K分布杂波仿真  66-71
    4.4.1 产生K分布杂波的步骤  66
    4.4.2 仿真环境与仿真结果  66-71
    4.4.3 仿真结果分析  71
  4.5 小结  71-72
第5章生成雷达杂波模块库  72-80
  5.1 S函数的基本工作原理  72-76
    5.1.1 S函数的运行机理  72-74
    5.1.2 S函数模板  74-76
  5.2 添加M文件S函数模块  76-77
  5.3 将杂波模块添加到Simulink Library Browser  77-79
  5.4 小结  79-80
第6章结论  80-82
  6.1 研究工作小结  80
  6.2 不足和展望  80-82
参考文献  82-84
致谢  84

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