【雷达】基于圆拟合（circfit）算法抑制雷达信号处理中的直流分量附matlab代码

1 内容介绍

在现代脉冲雷达系统中,相位编码信号以其较好的抗干扰性能,越来越被重视和使用.MATLAB作为一种仿真工具,经常被用于雷达信号处理方案设计中.本文用MATLAB对相位编码信号的信号处理过程进行仿真,对信号处理过程中各节点信号进行分析,为雷达系统的总体设计提供了参考依据.

2 部分代码

clc;

close all;

clear all;

%% 雷达参数

Tx_Number = 2; %发射天线

Rx_Number = 4; %接收天线

Range_Number = 128; %距离点数（每个脉冲128个点）

Doppler_Number = 128; %多普勒通道数(总共128个重复脉冲数)

global Params;

Params.NChirp = Doppler_Number; %1帧数据的chirp个数

Params.NChan = Rx_Number; %RxAn数,ADC通道数

Params.NSample = Range_Number; %每个chirp ADC采样数

Params.Fs = 2.5e6; %采样频率

Params.c = 3.0e8; %光速

Params.startFreq = 77e9; %起始频率

Params.freqSlope = 60e12; %chirp的斜率

Params.bandwidth = 3.072e9; %真实带宽

Params.lambda=Params.c/Params.startFreq; %雷达信号波长

Params.Tc = 144e-6; %chirp周期

global FFT2_mag;

%% 坐标计算

[X,Y] = meshgrid(Params.c*(0:Params.NSample-1)*Params.Fs/2/Params.freqSlope/Params.NSample, ...

(-Params.NChirp/2:Params.NChirp/2 - 1)*Params.lambda/Params.Tc/Params.NChirp/2);

%% 距离时域信号直流分量去除

load ReIm_Data_All.mat ;

fft1d_before=ReIm_Data_All;

AmR=zeros(Range_Number,Doppler_Number);

dataR=zeros(Range_Number,Doppler_Number,Tx_Number*Rx_Number);

for antenna=1:Tx_Number*Rx_Number

for Range=1:Range_Number

%1.估计每个扫频周期时间内的基带复信号中频信号的幅值

AmR(Range,:)=fft1d_before(Range,:,antenna);

%2.幅值时间序列和已知的初始相位时间序列得到复平面上的离散点

% figure(2);

% plot(fft1d(:,doppler,1),'o');

% title([num2str(doppler)]);

%3.一个距离门上的所有多普勒点进行圆拟合

xdataR=real(AmR(Range,:));

ydataR=imag(AmR(Range,:));

%最小二乘法拟合

k0 = ones(1,3);

F = @(k)(xdataR-k(1)).^2+(ydataR-k(2)).^2-k(3)^2;

[k,resnorm] = lsqnonlin(F,k0);

%k(1)是圆心的x坐标

%k(2)是圆心的y坐标

%k(3)的绝对值是圆的半径

% r0 = [k(1),k(2)];

% R = abs(k(3));

% xx = k(1)-R:0.01*R:k(1)+R;

% y1_h = sqrt(R.^2 - (xx - r0(1)).^2) + r0(2);

% y2_h = -sqrt(R.^2 - (xx - r0(1)).^2) + r0(2);

% figure(1);

% plot(xx,y1_h,'b')

% hold on

% plot(xx,y2_h','b')

% plot(xdata,ydata,'*r')

% title('距离维圆拟合');

% xlabel('实部');

% ylabel('虚部');

% axis equal %axis square

%4.修正补偿

%获取拟合圆的圆心

x=k(1);

y=k(2);

%将圆心移到零点（0，0）

xdataR=xdataR-x;

ydataR=ydataR-y;

%5.得到新的点的时间序列相位

dataR(Range,:,antenna)=complex(xdataR,ydataR);

% hold off;

end

end

%% 速度维 圆拟合

AmV=zeros(Range_Number,Doppler_Number);

dataV=zeros(Range_Number,Doppler_Number,Tx_Number*Rx_Number);

for antenna=1:Tx_Number*Rx_Number

for doppler=1:Doppler_Number

%1.估计每个扫频周期时间内的基带复信号中频信号的幅值

AmV(:,doppler)=dataR(:,doppler,antenna);

%2.幅值时间序列和已知的初始相位时间序列得到复平面上的离散点

% figure(2);

% plot(fft1d(:,doppler,1),'o');

% title([num2str(doppler)]);

%3.一个距离门上的所有多普勒点进行圆拟合

xdataV=real(AmV(:,doppler));

ydataV=imag(AmV(:,doppler));

%最小二乘法拟合

k0 = ones(1,3);

F = @(k)(xdataV-k(1)).^2+(ydataV-k(2)).^2-k(3)^2;

[k,resnorm] = lsqnonlin(F,k0);

%k(1)是圆心的x坐标

%k(2)是圆心的y坐标

%k(3)的绝对值是圆的半径

% r0 = [k(1),k(2)];

% R = abs(k(3));

% xx = k(1)-R:0.01*R:k(1)+R;

% y1_h = sqrt(R.^2 - (xx - r0(1)).^2) + r0(2);

% y2_h = -sqrt(R.^2 - (xx - r0(1)).^2) + r0(2);

% figure(1);

% plot(xx,y1_h,'b')

% hold on

% plot(xx,y2_h','b')

% plot(xdata,ydata,'*r')

% axis equal %axis square

%4.修正补偿

%获取拟合圆的圆心

x=k(1);

y=k(2);

%将圆心移到零点（0，0）

xdataV=xdataV-x;

ydataV=ydataV-y;

%5.得到新的点的时间序列相位

dataV(:,doppler,antenna)=complex(xdataV,ydataV);

% hold off;

end

end

%% 1D FFT

fft1d= zeros(Range_Number,Doppler_Number,Tx_Number*Rx_Number);

for antenna =1:Tx_Number*Rx_Number

for Range=1:Range_Number

fft1d(Range,:,antenna) = fft((dataV(Range,:,antenna)));

end

end

FFT1_mag=abs(fft1d(:,:,1));

figure();

mesh(FFT1_mag);

xlabel('采样点数');ylabel('脉冲数');zlabel('幅度');

title('圆拟合 1D-FFT结果');

%% 2D-FFT

fft2d= zeros(Range_Number,Doppler_Number,Tx_Number*Rx_Number);

for antenna=1:Tx_Number*Rx_Number

for doppler=1:Doppler_Number

fft2d(:,doppler,antenna) =fftshift( fft((fft1d(:,doppler,antenna))));

end

end

FFT2_mag=(abs(fft2d(:,:,1)));

figure();

mesh(X,Y,FFT2_mag);

xlabel('距离维(m)');ylabel('速度维(m/s)');zlabel('幅度');

title('圆拟合 2D-FFT结果');

%% END

3 运行结果

4 参考文献

[1]殷俊丽, 丁康利, 郝鹏飞. 基于MATLAB的雷达信号处理仿真[J]. 电子技术与软件工程, 2017(18):1.

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