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1、基于labview和matlab混合编程的雷达仿真信号摘 要雷达信号是获取所需目标情况的重要信息来源,对雷达信号的仿真也成为电子对抗研究、开发的重要基础手段之一。简单雷达信号是雷达信号中最常用的信号，为了能更好的利用脉冲信号，人们把宽脉冲通过匹配滤波器压缩成窄脉冲信号，从而获得更加真实有用的信息。针对Labview环境图形化、结构化、人性化等特点,对脉冲雷达信号进行了仿真，又由于脉冲压缩信号设计到强大的计算能力，为此本设计还利用了Matlab脚本节点，利用Matlab 对脉冲压缩雷达信号处理系统进行了仿真，用得到了雷达系统中各个处理点上的具体信号形式。又它们二者的结合，使得整个系统界面美观，清
2、晰,分为参数设置区和波形显示区两大块,设计是由多个子程序块与M脚本综合集成,他们具有一定的独立性，便于维护和升级,操作简单,使用方便，界面美观大方。关键词: 雷达信号 LabVIEW MATLAB 简单脉冲信号 脉冲压缩信号 仿真Based on matlab and mixing programming of labview radar simulation signalAbstractRadar signal get the target is an important source of information in, the simulation of the radar signal
3、 also become electronic countermeasure research and development of important basic means one. Simple radar signal is the most commonly used in radar signal of the signal, in order to make better use of the pulse signal, the people who matched filter through wide pulse compression into narrow pulse s
4、ignal, so as to obtain more real useful information. According to environmental graphical Labview, structured, humanization characteristics of the pulse radar signal simulation, and because pulse compression signal design to the powerful computation ability, therefore this design use Matlab script n
5、ode, the use of Matlab pulse compression radar signal processing system is simulated, got a radar system with individual processing point of the specific signal form. And they are the combination of two, make the whole system interface aesthetics, clear, divided into the parameters set area and wave
6、form display two block, the design is by more than one block and M script comprehensive integration, they have the certain independence, easy to maintain and upgrade, simple operation, easy to use, interface beautiful and easy. Keywords: radar signal LabVIEW MATLAB Simple pulse signal Pulse compress
7、ion signal simulation 目 录摘 要.IAbstract.II第一章 绪论11.1 本课题的研究背景11.2 国内外研究概况及发展趋势21.3 研究内容及实验方案31.4 研究意义41.5 目标、主要特色及工作进度4第二章 雷达原理及简单脉冲信号和脉冲压缩信号的介绍22.1 雷达信号及其发展2.2 雷达信号的特征2.3 我国雷达技术发展历程.2.4 简单脉冲信号介绍2.5 脉冲压缩信号原理第三章 LABVIEW和MATLAB的简单介绍3.1 MATLAB的介绍3.2 LABVIEW的介绍3.3 MATLAB和LABVIEW的特点第四章 简单脉冲信号和复杂信号的设计 4.1
8、简单脉冲的实现4.2 脉冲压缩信号的实现第五章 结论与技术展望5.1 结论5.2 展望参考文献附 录 第一章 绪 论11 本课题的研究背景 近年来，国内外雷达技术研究进展迅速，各种新雷达相继问世，对雷达信号处理器地处理能力，存储能力，可扩展性，软件开发及数据传输与互连能力等各方面都提出了更高的要求。雷达已广泛的应用于国防和国民经济建设之中，雷达信号处理在雷达系统中起着关键作用。雷达，将电磁能量以定向方式发射到空间之中，由接受空间内存在物体所反射的电波，可以计算出该物体的方向，高度和速度，并且还可以探测物体的形状，以地面为目标地雷达可以探测地面的形状。雷达所起的作用和眼睛差不多，当然，它不是大自
9、然的杰作，同时雷达信号的信息载体是无线电波。雷达是英文Radar的音译，是“无线电探测和测距”的意思。事实上，不论是可见光，还是无线电波，在本质上是相同的一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速C，差别就在于他们各自占据的波段不相同。雷达向空间某一空城发射具有一定功率的电磁波，同时接收目标反射的电磁波。脉冲压缩技术是指对雷达发射的宽脉冲信号进行调制（如线性调频，非线性调频。相位编码），并在接收端对回波宽脉冲信号进行脉冲压缩处理后得到的窄脉冲的实现过程。脉冲压缩有效地解决了雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾，可以在保证雷达在一定作用距离下提高距离分辨率。并且随着计算机技术的飞速发展，虚拟仪器的概
10、念逐步为工业界和学术界所认为，经过20年的技术进步与发展，已成为21世纪测试技术发展的一个重要方向，并在具有很高的性价研究，制造和开发等众多领域得到广泛应用。采用虚拟仪器构建测试仪器，开发效率高，可维护性强，测试精度，稳定性和可靠性能够的到充分保证，具有很高的性价比，节省投资，便于设备和功能的转换与补充。因此，虚拟仪器在产品性能测试，设备故障诊断，生产过程中得到普遍的应用，其研究的意义非常重要。 在工程领域中，LABVIEW和MATLAB是倍受程序开发人员青睐的两种语言。LABVIEW 是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LABVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制
11、、数据分析、数据 显示及数据存储，等等。LABVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。 LABVIEW图形化虚拟仪器编程语言直观，可视化强，在虚拟仪器技术上已得到了广泛的应用。它整合了数据采集卡等硬件通信的全部功能，还内置了便于应用的TCPIP的软件标准的库函数。通过这些强大的硬件接口能力，LABVIEW可以方便与其它硬件系统通信，采集数据。但是在对各种算法的支持方面，LABVIEW的工具箱非常有限，在进行一些需要大量数据运算处理的复杂应用，以及复杂的控制算法的时候，LABVIEW就显得有些力不从心。而MATLAB
12、具有LABVIEW不可比拟的强大计算能力，完备的工具箱，以及复杂的算法。MATLAB是MATHWORKS公司开发的“演算纸”式的程序设计语言。MATLAB有高效的数值计算及符号计算功能能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来; 并具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化; MATLAB以其强大的科学计算功能、大量稳定可靠的运算库，已成为数学计算工具方面事实上的标准。它提供了强大的矩阵运算和图形处理功能，编程效率高，几乎在所有的工程计算领域都提供了准确、高效的工具箱。MATLAB简单易用的程序语言，出色的图形处理功能，但MATLAB也有不足之处，例如界面开发能力较差，并且数据输入、网络通
13、信、硬件控制等方面都比较烦琐。通过LABVIEW与MATLAB的接口，把LABVIEW采集到的数据送到MATLAB中进行复杂的运算处理，最后再通过M节点把数据送达LABVIEW进行输出或显示。实现LABVIEW与MATLAB的编程，充分发挥两者的优势，从而可以快速开发功能强大的智能化虚拟仪器，具有非常实用的价值。二、国内外研究概况及发展趋势（函文献中所述）：现代雷达系统日益变得复杂，难以用简单直观地分析法进行处理，往往需要借助计算机来完成对系统的各项功能和性能的仿真。利用计算机来进行雷达系统的仿真具有方便，灵活以及经济的特点。而LABVIEW可以直观地展示系统的特点，MATLAB可以进行各种强
14、大的数学运算，因而得到了现代社会的认可。LABVIEW即Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench，是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LABVIEW集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232 和 RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX 等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的程序语言，又称为 “G
15、” 语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LABVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。 MATLAB是一种公认的首选的科学计算软件，是美国MathWorks公司的产品。从1996起，已经在中国的很多领域内得到深入应用，知名度比较高。其工程领域也非常广阔，从信号处理，自动控制到通信电子，机械乃至社会经济等各领域。MATLAB的主要特点是打破了
16、传统的计算机编程方式，是一种比较易学易用的计算机软件。LABVIEW与MATLAB混合编程有多种方法，如应用Activex自动化，COM,DLL,DDE,技术以及一些具有强大运算功能的复杂工程，通过强大的外部接口调用MATLAB工具箱，实现了对MATLAB的自动化控制，运行速度快，与LABVIEW的兼容性好，但是过程相对繁琐。LABVIEW提供了HD Script 节点，通过它也可以方便地与MATLAB，excel，word等进行通信。另外LABVIEW的MathWorks中有一个M的节点，可以很方便的把MATLAB和LABVIEW链接起来，用MATLAB中强大的算法来代替LABVIEW中繁琐
17、的连图表达式，减少了工作量。常用的混合编程方法是调用MATLAB脚本节点，即MATLAB Script节点。通过这种方式，用户可以在LABVIEW中使用MATLAB强大的运算功能。它主要的方便就是，一个硬件的情况下，可以通过改变软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常方便，是相当于软件即硬件！现在的图形化主要是上层的系统，国内现在已经开发出图形化的单片机编程系统（支持32位的嵌入式系统，并且可以扩展的），不断完善中(大家可以搜索 CPUVIEW 会有更详细信息。三、研究内容及实验方案： 课题要求设计一个基于LABVIEW和MATLAB混合编程的虚拟仪器，以实现雷达信号的仿真。该系统利用LAB
18、VIEW设计用户图形界面，实现虚拟仪器面板，利用MATLAB在后台提供算法供LABVIEW调用，从而实现不同的脉冲信号。实验方案LABVIEW能够方便地编写友好的用户界面，对各个输入输出参数进行即时设置和调试，程序运行结果直观，但它在数据处理.分析和算法工具等方面的效率不高。因此对于虚拟仪器中需要进行大型数据运算处理的复杂应用，LABVIEW还是显得有些力不从心。而MATLAB具有强大的数值运算功能.丰富的工具箱，但由于其不能直接实时操作和控制，能与之直接通讯的硬件设备不多。所以将两者联合起来，利用MATLAB与LABVIEW各自得优势，进行混合编程的参数调用。LABVIEW与MATLAB混合
19、编程有多种方法，如应用Activex自动化、COM、DLL、DDE技术等，通过LABVIEW强大的外部接口调用MATLAB工具箱，实现了对MATLAB的自动化控制，运行速度快，与LABVIEW的兼容性好，但是过程相对繁琐。LABVIEW提供了HIQ Script节点，通过它也可以方便地与MATLAB、Excel、word等进行通信。常用的混合编程方法是调用MATLAB脚本节点，即MATLAB Script节点，通过这种方式，用户可以在LABVIEW中使用MATLAB强大的数值运算功能。这种方法不能控制MATLAB服务器，打开脚本的速度慢，当节点中的脚本执行完毕后，MATLAB也不能自动关闭。所
20、以虽然快捷方便，但不利于较大应用程序开发。但这是NI公司提供的一种相对容易的方式也是LABVIEW开发组推荐使用的方式。四、研究的意义 发射宽脉冲信号，接收和处理回波后输出的窄脉冲的雷达。为获得脉冲压缩的效果，发射的宽脉冲采取编码形式，并在接收机中经过匹配滤波器的处理。脉冲压缩雷达的优点是能获得大的作用距离和具有很高的距离分辨力。初期的脉冲雷达，发射的是固定载频的脉冲，其距离分辨力反比与发射脉冲宽度。要增加作用距离，就要求加大发射脉冲宽度，这样必然会降低距离分辨力。雷达作用距离和雷达分辨能力正是雷达的两项重要性能指标。因此，必须解决这一矛盾。自从40年代提出匹配滤波器理论和50年代初P.M.伍
21、德沃德提出雷达模糊原理之后，人们认识到雷达的距离分辨力与发射脉冲宽度无关，而是正比于发射脉冲频带宽度。五、目标、主要特色及工作进度工作安排如下：1查阅文献，翻译英文资料，作开题报告 第1周第4周2设计及仿真调试 第5周第13周3撰写毕业论文 第14周第15周4总结、准备答辩 第16周第17周第二章 雷达原理 雷达（Radar）是英文“Radar Detection and Ranging”缩写的译音，意思是无线电检测和定位。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。雷达发射机产生足够的电磁能量
22、，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达
23、接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2其中，S：目标距离，T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间，C：光速。雷达使用的是微波。雷达就是靠发电磁波，通过接受物体反射的回波，探测目标定位的装置。发射一穿特定波形的信号。计算每个波形发射返回的时间差。用已知光速，乘以时间除以二就是目标的距离、老式的雷达有两套扫描发射接收天线。一个水平旋转，用以确定方向，一个上下磕头，确定海拔高度。方向准确回波最强。再老一点的雷达，连计算机都没有。将发生波形。与反射回波波形，投在屏幕上，看两者波形相位角大小。利用事先确定的常数标尺估算距离。也就是二战计算机发明以前的雷达。我们常常看见战
24、斗影片中有雷达有一个屏幕，由两个波浪曲线组成，就是这个。而原型扫描屏幕，是信号经过再处理生成的屏幕。 计算机发明以后，这种雷达已经淘汰，或改做气象雷达了。第二代雷达自然是配备了计算机技术，能够精确确定目标了，虽然可以探测到多个目标，但是只能跟踪一个目标。当前世界上主流采用的是第三代雷达。记相控阵雷达，与传统雷达原理是一样好的，但它的天线非常多像矩阵一样。如同昆虫的复眼，每个天线，只负责扫描一小片区域。接收机也是如此，个单元联合作战。通过计算机分析每个单元的信号特征，可精确定位锁定多个目标进行追踪（拦截导弹）。不需要像传统雷达一样时时刻刻都都要转动。而且抗干扰能力强，能够通过雷达特征，一定程度上
25、区分敌我。近年来更广义的Radar的定义为：利用电磁波对目标检测/定位/跟踪/成像/识别。雷达是战争中关键的侦查系统之一，它提供的信息是决策的主要基础。雷达可用于战区侦查，也可用于战场侦查。装有雷达导引头的导弹，灵巧炸弹能精确地，有效地杀伤目标。在泛洲际弹道导弹系统，反战术弹道导弹系统中，雷达是主要的探测器。雷达技术在导航，海洋，气象，环境，农业，森林，资源勘查，走私检查等方面都起到了重要作用。下面简要叙述雷达技术发展简史。雷达技术首先在美国应用成功。美国在1922年利用连续波干涉雷达监测到木船，1933年6月利用连续波干涉雷达首次监测到飞机，该种雷达不能测距。1934年美国海军开始发展脉冲雷
26、达。英国于1935年开始研究脉冲雷达，1937年4月成功验证了CH（chain Home）雷达站，1938年大量的CH雷达站投入运行。英国于1939年发展飞机截击雷达。1940年由英国设计的10cm波长的磁控管由美国生产。磁控管的发展是实现微波雷达的最重要的贡献。1940年11月，美国开发微波雷达，在二次世界大战末期生产出了10cm的SCR-584炮瞄雷达，使高射炮命中率提高了十倍。二战中，俄，法，德，意，日等国都独立发展了雷达技术。但除美国，英国外，雷达频率都不超过600MHz。二战中，由于雷达的很大作用，产生了对雷达的电子对抗。研制了大量的对雷达的电子侦察与干扰设备，并成立了反雷达特种部队
27、。 二战后，特别是五，六十年代，由于航空航天技术的飞速发展，用雷达探测飞机，导弹，卫星，以及反洲际导弹的需要，对雷达提出了远距离，高精度，高分辨率及多目标测量的要求，雷达进入蓬勃发展阶段，解决了一系列关键性问题：脉冲压缩技术，单脉冲雷达技术，微波高功率管，脉冲多卜勒雷达，微波接收机低噪放大器，相控阵雷达。2.1 雷达信号及其发展2.1.1 组成各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但基本形式是一致的，包括五个基本组成部分：发射机，发射天线，接收机，接收天线以及显示器。还有电源设备，数据录取设备，抗干扰设备等辅助设备。2.1.2 工作原理雷达所起的作用和眼睛相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它
28、的信息载体是无线电波。事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速C，差别在于它们各自占据的波段不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波，雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息（目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度，方位，高度等）。测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。两侧仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。测量速度是雷达根据自身和
29、目标之间有相对运动产生的频率多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。2.1.3 雷达在生活中的应用 雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾，云，鱼的阻挡，具有全天候，全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展（如气象预测，资源探测，环境监测等）和科学研究（天体研究，大气物理，电离层结构研究等）。星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器。以地面为目标的雷达可以探
30、测地面的精确形状。其空间分辨力可达几米到几十米，且与距离无关。雷达在洪水检测，海冰检测，土壤湿度调差，森林资源清查，地质调差等方面显示了很好的应用潜力。2.1.4 雷达的种类雷达的种类很多，可按多种方法分类：（1）按定位方法可分为：有源雷达、半有源雷达和无源雷达。（2）安装设地点可分为；地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。（3）按辐射种类可分为：脉冲雷达和连续波雷达。（4）按工作被长波段可分：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达。（5）按用途可分为：目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等。 相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达。它不但具
31、有传统雷达的功能，而且具有其它射频功能。有源电扫阵列的最重要的特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。它与机械扫描天线系统相比，有许多显著的优点。例如、相控阵省略了整个天线驱动系统，其中个别部件发生故障时，仍保持较高的可靠性，平均无故障时间为10万小时，而机械扫描雷达天线的平均无故障时间小于1000小时。下面简单介绍一下先进的相控阵雷达。 相控阵，就是由许多辐射单元排成阵列形式构成的走向天线，各单元之间的辐射能量和相位关是可以控制的。典型的相控阵是利用电子计算机控制移相器改变天线孔径上的相位分布来实现波束在空间扫描，即电子扫描，简称电扫。相位控制可采用相位法、实时法、频率法和电子馈电开关法。在一
32、维上排列若干辐射单元即为线阵，在两维上排列若干辐射单元称为平面阵。辐射单元也可以排列在曲线上或曲面上这种天线称为共形阵天线。共形阵天线可以克服线阵和平面阵扫描角小的缺点，能以一部天线实现全空域电扫。通常的共形阵天线有环形阵、圆面阵、圆锥面阵、圆柱面阵、半球面阵等。综上所述，相控阵雷达因其天线为相控阵型而得名。相控阵雷达之所以具有强大的生命力，因为它优胜于一般机械扫描雷达。它具有以下特点： （1）能对付多目标。相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割原理或多波束，可实现边搜索边跟踪工作方式，与电子计算机相配合，能同时搜索、探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标，并能同时制导多枚导弹攻击多
33、个空中目标。因此，适用于多目标、多方向、多层次空袭的作战环境。 （2）功能多，机动性强。相控阵雷达能够同时形成多个独立控制的波束，分别用以执行搜索、探测、识别、跟踪、照射目标和跟踪、制导导弹等多种功能。一部相控阵雷达能起到多部专用雷达的作用，如“爱国者”的一部多功能相控阵雷达可以完成相当于“霍克”和“奈基”2型9部雷达的功能，而且还远比它们能够同时对付的目标多。因此，可大大减少武器系统的设备，从而提高系统的机动能力。 （3）反应时间短、数据率高。相控阵雷达可不需要天线驱动系统，波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，从而缩短了对目标信号检测、录取、信息传递等所需的时间，具有较高的数据率。相控阵天线
34、通常采用数字化工作方式，使雷达与数字计算机结合起来，能大大提高自动化程度，简化了雷达操作，缩短了目标搜索、跟踪和发控准备时间，便于快速、准确地实施畦达程序和数据处理。因而可提高跟踪空中高速机动目标的能力。 （4）抗干扰能力强。相控阵雷达可以利用分布在天线孔径上的多个辐射单元综合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可以根据不同方向上的需要分配不同的发射能量，易于实现自适应旁瓣抑制和自适应抗各种干扰，有利于发现远离目标和小雷达反射面目标（如隐形飞机），还可提高抗反辐射导弹的能力。 （5）可靠性高。相控阵雷达的阵列组较多，且并联使用，即使有少量组件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能
35、性最小。此外，随着固态器件的发展，格控阵雷达的固态器件越来越多，甚至已生产出全固态儿控阵雷达，如美国的。“爱国者”雷达，其天线的平均故障间隔时间高达15万小时，即使有10单元损坏也不会影响雷达的正常工作。 当然，相控阵雷达不是十全十美的，也有其缺点。主要是造价贵，典型的相控阵雷达比一般雷达的造价要高出若干倍。此外，相控阵雷达对于短程弹道导弹的袭击可以说是无能为力，这也是美国及台湾为什么担心大陆方面在福建沿海部署东风导弹的原因。而1991年，海湾战争期间，伊拉克用“飞毛腿”导弹袭击以色列的时候，其“爱国者”导弹根本无法有效将其击掉。2.1.5 雷达的历史1922年美国泰勒和杨建议在两艘军舰上装备
36、高频发射机和接收机以搜索敌舰。1924年英国阿普利顿和巴尼特通过电离层反射无线电波测量赛层的高度。美国布莱尔和杜夫用脉冲波来测量赛层。1931年美国海军研究实验室利用拍频原理研制雷达，开始让发射机发射连续波，三年后改用脉冲波1935年法国古顿研制出用磁控管产生16厘米波长的雷达波，可以在雾天或黑夜发现其他船只。这是雷达和平利用的开始。1936年1月英国W.瓦特在索夫克海岸架起了英国第一个雷达站。英国空军又增设了五个，它们在第二次世界大战中发挥了重要作用。1937年美国第一个军舰雷达XAF试验成功。 1941年苏联最早在飞机上装备预警雷达。1943年美国麻省理工学院研制出机载雷达平面位置指示器，
37、可将运动中的飞机拍摄下来，他胶发明了可同时分辨几十个目标的微波预警雷达。1947年美国贝尔电话实验室研制出线性调频脉冲雷达。50年代中期美国装备了超距预警雷达系统，可以探寻超音速飞机。不久又研制出脉冲多普勒雷达。 1959年美国通用电器公司研制出弹道导弹预警雷达系统，可发跟踪3000英里外，600英里高的导弹，预警时间为20分钟。 1964年美国装置了第一个空间轨道监视雷达，用于监视人造地球卫星或空间飞行器。1971年加拿大伊朱卡等3人发明全息矩阵雷达。与此同时，数字雷达技术在美国出现。2.2雷达信号特征雷达信号占用的典型频段是从500兆赫-18兆赫，毫米波雷达的工作频段达到40兆赫甚至更高，
38、雷达侦察系统事先不能确切知道会有哪些雷达将要工作，也不可能知道这些雷达发出信号的频率。实际上，雷达侦察系统很重要的任务之一就是要截获到雷达的信号，测量出信号的频率。因此，就 上说，一部雷达往往工作在某一个频率上，或者某个很有限的频率范围内，通常限制在中心工作频率的10%范围内。例如中心频率是5兆赫的雷达，工作频率范围一般在4.75-5.25兆赫范围内。而侦查系统要侦查各种类型的雷达，就需要能工作在雷达信号可能存在的所有频率上，就是说需要有极宽的工作频率范围。有许多支援侦查系统就具有从500兆赫-18兆赫，或从100兆赫-40兆赫的工作频率范围。雷达侦查的宽频带特点与雷达设备有着极大的差别。在方
39、向性上，雷达可能处在侦查系统的任何一个方向上，如果希望侦查系统反应迅速，能够抓住一闪即逝的雷达信号，就要求它具有侦查的全方向性。 雷达信号特征，严格来说应该包括在时域和频域上对雷达信号内，脉间以及脉组间的调制，编码及变化特性等。近年来已涌现出大量的文章，分别介绍了采用各种独具特点的分析方法对雷达信号采样数据的分析结果。尽管这些方法分别对某些类型的雷达信号具有优异的分析性能，但从总体上来说，还没有一种分析方法能适应所有的雷达类型。因此，对采集的雷达信号数据，还必须根据雷达信号的自身特点，采取有针对分析方法，才能得到理想的分析结果。2.3我国雷达技术发展历程雷达种类较多，发展历程较多不尽相同，起步
40、有早有晚，仿制和自行设计互有交叉。为常规武器配套的雷达一般是仿制与自行设计并举，新体制的雷达，自动化作战指挥系统，激光红外雷达和导弹，卫星无线电测控系统等则是随着雷达技术的发展在自力更生基础上自行设计研制开发而制成的。但从我国雷达技术和产品发展总体来说，大致经历了修配，仿制，自行设计和发展提高四个阶段。 50年来，我国已研制，生产了几百个型号几万部各种陆，海，空军用和军民两用雷达，初步建立了国土防空雷达情报网，航天测量控制网，对海雷达情报网，防空高炮及地空导弹电子系统，雷达敌我识别系统以及气象雷达探测网等。为导弹，卫星等尖端武器和飞机，舰艇，坦克等常规武器配套研制了各种雷达。同时，军用技术转为
41、民用为能源，交通，水利，气象，交织，医疗等传统产业提供了大批先进的电子设备，为市场提供了大批电子产品。跟踪国外雷达先进技术的发展，突破了一个个关键技术，研制出新型雷达以满足国防和民用的需要。现在对雷达的“三超”，“四抗”技术积极开展研究，有的已取得明显成果。80年代以后，已有数十种雷达出口，显示了我国雷达技术和雷达工业已接近了世界先进行列。国土防空雷达网基本覆盖全国中高空领空，装备了远程警戒雷达，中程警戒雷达，测高雷达，引导雷达和三坐标雷达等，担负对空警戒和引导的双重任务。50年来，我雷达兵部队为保卫祖国领空，保障空军飞行训练及其他任务的顺利完成，立下了卓著功勋。抗美援朝中所用的雷达保证了向我
42、军提供空情情报。在抗美援朝战斗中，远程警戒雷达性能优越，以及掌握了美机情况，立下了战功。相控阵远程预警雷达，多次完成了对外空目标观察任务，1979年7月成功地预报了美国“天空实验室”的坠落时间和地点，较之实际坠落时间仅差4分钟。1983年初又预报了苏联核动力卫星坠落的时间和地点。航天无线电测控网已初具规模。我国目前已基本建成了覆盖面广，遍及全国几十个台站以及远洋测量船的庞大而复杂的测量网，参加；了导弹，卫星试验和应用发射，成功地跨越了战导弹跟踪测量，卫星返回测控，地球同步轨道卫星定点测控三个台阶，为我国国防现代化作出了重大贡献。1970年4月24日，单脉冲精密测量雷达完成了我国第一颗人造卫星“
43、东方红”发射的测控任务，准确及时地预报了卫星入轨参数和运行轨迹。1980年5月18日，我国向太平洋预报海域成功地发射了远程实验火箭，沿航区所有地面和船载测控系统，以及装在弹上和弹头上的7种应答机，信标机和安全指令接收机，全部正常工作，激光和红外系统均获得了再入段的数据，圆满完成了任务。1984,1986,1988年先后成功地发射了三颗同步通信卫星，圆满地完成了对运载火箭和卫星的测控任务。我国每年都有多少卫星等的发射，都有测控系统在执行任务。 对祖国数千公里的海岸及海岛各观通站，岸炮和导弹阵地配备了各种海岸警戒雷达，安防侦察校射雷达和岸舰导弹武器系统的地面跟踪雷达，初步建成了对海雷达网，用于搜索
44、，跟踪空海目标，控制岸炮和导弹等武器射击。我人民海军现已拥有各种先进的舰艇，这些舰艇上都已装备各种型号雷达设备，无论是战术功能，技术水平和使用质量，均达到了相当的水平。 在我空军的歼击机，轰炸机，运输机等各种飞机上装配了与其配套的各种机载雷达，为我国国防事业和民用航空事业做出了巨大贡献。为防空高炮和防空导弹配套的炮瞄雷达，指挥仪和地空导弹制导雷达大量装备了我军防空部队，在保卫国土安全，打击入侵敌机中屡建奇功。60年代初美制U-2高空侦察机窜犯大陆领空，被我军装备制导雷达的地空导弹部队首次击落，前后共击落了6架U-2飞机，使U-2飞机再也不敢入侵。在抗美援朝战斗中，装备有炮瞄雷达和指挥仪的防空部
45、队共击落敌机600多架。此外，为陆军部队装备了地面战场侦察雷达，炮位侦察校射雷达，火炮指挥仪和探雷器等。其中一些产品在边境反击战中立下了战功。经过五十年的艰苦奋斗，雷达行业已成为我国国防现代化建设和参与国民经济主战场的一支实力雄厚的产业大军，形成了中央与地方相结合，沿海与内地相结合，军用与民用结合，专业和门类比较齐全的工业体系。一批产品的性能指标已跨入先进行列。同时，培养和造就了一支素质高，能打硬仗的技术队伍。更可喜的是涌现了一大批年轻有为的雷达技术人员，培养和造就了一批高素质的跨世纪科技人才，从而使我国雷达工业以崭新的姿态迈入21世纪。 但我们还应清醒地看到，我国的雷达技术与装备水平距发达国
46、家还有一定的差距，在某些领域还相当落后，落后就要挨打，这就要求我们的雷达科研人员牢记自己所肩负的圣神使命，刻苦攻关，发奋努力，研制出具有世界一流水平的雷达装备，为我国国防现代化事业做出了应有的贡献。2.4 简单脉冲信号介绍脉冲和脉冲宽度这三个参数均固定不变的信号,早期的时候雷达广泛使用这种信号。现在,简单脉冲信号仍作为某些雷达的主要信号,也作为多功能雷达的信号形式。简单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达，它每发射一个脉冲信号，天线能同时形成多个波束，将各波束回波信号的振幅及相位进行比较，当目标位于天线轴上时，各波束回波信号的振幅及相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴上时，各波束回波信号的振幅和相位不相等，产生信号差，驱动天线转向目标直到天线轴线对准目标，这便可测出目标的高低角和方位角。从各波束接收的信号之和，便可测出目标的距离，从而实现对目标的测量及跟踪。简单脉冲雷达通常有振幅比较单脉冲和相位比较单脉冲雷达两大类。它有较高地测角精度、分辨率和数据率，但设备较复杂。简单脉冲雷达早在60年代就已广泛使用。日本、英国、法国和美国等国军队大量装备简单脉冲雷达，主要用于弹道导弹预警和跟踪、靶场精密跟踪测量、目标识别、导弹再入弹道测量、