机载雷达单目标跟踪系统仿真

摘要

雷达仿真技术是数字仿真技术与雷达技术结合的产物，随着近些年电子技术和计算机数字模拟技术的飞速发展，雷达仿真技术逐渐成为国内外军事研究领域的一个热门研究方向，并得到大力的发展。作为雷达仿真技术的一个重要应用领域，雷达系统仿真模拟器以其经济、安全、灵活、逼真等独特的优点，成为现代雷达研发、生产以及军事训练中必不可少的辅助工具和手段。 作为机载火控雷达系统仿真软件开发的一部分，本文的主要工作是对机载雷达单目标跟踪系统进行计算机建模与仿真，构建该系统完整的仿真过程，结合软件开发技术实现了单目标跟踪工作模式。本文首先介绍了本课题的意义和研究现状；然后介绍了机载火控雷达跟踪系统的基本组成和结构，分析了单目标跟踪基本原理及基本的仿真方法，给出了跟踪系统总体的仿真结构框架和功能模块划分；建立了跟踪系统中信号处理相关的模型，分析了仿真中常用的几个坐标系以及坐标系间的基本转换关系，给出了雷达天线仿真模型，详细阐述了单脉冲和差波束原理及其在角跟踪中的作用；随后分析了相参雷达脉冲信号下的目标回波模型以及目标的起伏特性、机动特性和噪声信号模型；分析了雷达杂波的地面散射特性、地杂波统计模型，用距离环地面散射单元划分法对地杂波进行了仿真计算；分析了简化的接收机原理，动目标显示实现方法，多普勒滤波、恒虚警处理基本模型，给出了基本跟踪卡尔曼滤波器的模型和仿真方法；接下来给出单目标跟踪中的关键环节的仿真，给出了距离跟踪门选通和接收机仿真流程，速度跟踪门选通及信号处理流程方法，根据测量误差确立了目标参数测量调整因子，给出了极坐标下跟踪滤波器参数设置方法，以及天线伺服系统模型和仿真方法；最后，给出了跟踪系统软件仿真整体实现和测试结果分析，给出了软件的主要运行流程，信号处理流程和跟踪状态控制方法，给出了系统软件部分功能的仿真测试结果，并进行了一定的分析研究。 本文的工作主要在MATLAB7和VC++6.0上完成，实现了单目标跟踪的系统仿真，具有良好的效果，对跟踪仿真的研究与软件应用具有一定的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引 言

1.1系统仿真意义

1.2国内外现状

1.3本文主要工作

第二章单目标跟踪仿真系统概述

2.1脉冲多普勒雷达跟踪系统

2.2单目标跟踪基本原理

2.3仿真方法概述

2.4单目标跟踪仿真系统总体结构

第三章环境与信号处理相关模型仿真

3.1相关坐标系

3.2雷达天线模型

3.2.1天线辐射方向图

3.2.2单脉冲和差波束

3.3雷达信号与目标模型

3.3.1目标回波模型

3.3.2目标特性数学模型

3.3.3噪声信号

3.4雷达杂波模型

3.4.1后向散射特性

3.4.2杂波统计模型与仿真

3.4.3杂波仿真计算

3.5雷达接收机

3.6信号处理主要模型

3.6.1动目标显示(MTI)

3.6.2多普勒滤波

3.6.3恒虚警处理

第四章单目标跟踪关键仿真实现

4.1距离跟踪门选通及接收机仿真

4.2速度跟踪门选通及信号处理仿真

4.3目标参数测量仿真

4.4跟踪滤波仿真

4.4.1跟踪滤波器模型

4.4.2跟踪滤波器参数设置

4.5伺服系统仿真

第五章单目标跟踪系统仿真与分析

5.1软件系统仿真实现

5.1.1跟踪软件流程图

5.1.2跟踪状态控制

5.1.3脉冲重复频率控制

5.2单目标跟踪系统测试与分析

5.2.1仿真系统参数设置

5.2.2跟踪仿真结果及性能分析

第六章结束语

致 谢

参考文献

在学期间发表的学术论文