1、 創新實驗姓名：*班級：* 學號：*雷達的后向投影算法一，實驗目的 學習matlab的基本用法和基本代碼。用此軟件畫出雷達工作時的模擬圖像。 學習基本的雷達知識和一些關于電磁波的基本概念和算法。 熟悉基本的雷達工作原理，學習BP成像算法，用matlab仿真出BP算法。了解合成孔徑雷達成像的原理。二，實驗內容。 雷達：雷達，是英文Radar的音譯，源于radio detection and ranging的縮寫，意思為"無線電探測和測距"，即用無線電的方法發現目標并測定它們的空間位置。因此，雷達也被稱為“無線電定位”。雷達是利用電磁波探測目標的電子設備。雷達發射電磁波對目標進

2、行照射并接收其回波，由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。 雷達方程：利用已知的平臺軌跡信息，計算成像空間中各散 射點距離運動平臺的距離歷史，然后利用該距離歷史在 數據空間中提取包含該散射點散射系數信息的復數值， 補償該散射點的多普勒相位并相干累加，從而重 BP算法 ：也稱誤差反向傳播（Error Back Propagation, BP）算法。BP算法的基本思想是，學習過程由信號的正向傳播與誤差的反向傳播兩個過程組成。由于多層前饋網絡的訓練經常采用誤差反向傳播算法，人們也常把將多層前饋網絡直接稱為BP網絡。后向投影算法（Back Projection A

3、lgorithm）是一種對 時域回波數據進行成像處理的算法 BP算法的基本思路： 利用已知的平臺軌跡信息，計算成像空間中各散 射點距離運動平臺的距離歷史，然后利用該距離歷史在 數據空間中提取包含該散射點散射系數信息的復數值， 補償該散射點的多普勒相位并相干累加，從而重建該散 射點信息 。 合成孔徑概念；合成孔徑雷達是一種高分辨率成像雷達，可以在能見度極低的氣象條件下得到類似光學照相的高分辨雷達圖像。利用雷達與目標的相對運動把尺寸較小的真實天線孔徑用數據處理的方法合成一較大的等效天線孔徑的雷達，也稱綜合孔徑雷達。合成孔徑雷達的特點是分辨率高，能全天候工作，能有效地識別偽裝和穿透掩蓋物。所得到的高

4、方位分辨力相當于一個大孔徑天線所能提供的方位分辨力。真實孔徑的小天線相對于目標運動，使得雷達天線能在等 間隔的位置上發射、接收相干脈沖信號，對來自同一目標單元 的回波信號進行疊加，從而獲得窄波束。從效果來看，它等效 于等間隔的天線陣元在空間上合成了一個長的實孔徑天線，因 而可以獲得高分辨力。實際上是以時間為代價換的方位分辨力 的提高。 BP算法 程序如下：clear all;close all;% 參數設置nt=5000; %時間采樣的點數c=3*108; %電磁波的傳播速度target_pos_x=3; %目標的位置target_pos_y=2; %目標的位置TR_pos_num=24; %

5、空間采樣數T_pos_x=linspace(0,4.6,TR_pos_num); %發射天線的位置，都位于X軸上R_pos_x=linspace(0.2,4.8,TR_pos_num); %接收天線的位置，都位于X軸上% 回波信號% for i=1:TR_pos_num% delay_t_T(i)=sqrt(T_pos_x(i)-target_pos_x)2+target_pos_y2);% delay_t_R(i)=sqrt(R_pos_x(i)-target_pos_x)2+target_pos_y2);% delay_t(i)=delay_t_T(i)+delay_t_R(i);% en

6、ddelay_T=sqrt(T_pos_x-target_pos_x).2+target_pos_y2); %目標到發射天線的距離delay_R=sqrt(R_pos_x-target_pos_x).2+target_pos_y2); %目標到接收天線的距離delay_t=(delay_T+delay_R)/c; %目標的雙程回波延時t=linspace(0,10*10(-8),nt); sinc=sin(109.5*t)./(109.5*t); %發射信號for TR_pos_num_i=1:TR_pos_numecho(TR_pos_num_i,:)=sin(109.5*(t-delay_

7、t(TR_pos_num_i)./(109.5*(t-delay_t(TR_pos_num_i);end %不同空間采樣點接收的回波信號figure(1);plot(t, echo(15,:);title('第15個空間采樣點的回波信號');xlabel('時間');ylabel('幅度');% 成像nx_num=256;ny_num=256;x=linspace(0,5,nx_num);y=linspace(0,5,ny_num); scene=zeros(nx_num,ny_num); %成像區域5m*5m，劃分為256*256個像素點tem

8、p=zeros(nx_num,ny_num); for TR_pos_num_i=1:TR_pos_num for m=1:nx_num for n=1:ny_num r1=sqrt(T_pos_x(TR_pos_num_i)-x(m)2+y(n)2); r2=sqrt(x(m)-R_pos_x(TR_pos_num_i)2+y(n)2); tao=(r1+r2)/c; %每個像素點到空間采樣點的雙程延時 nn=round(tao*nt/(10*10(-8); scene(m,n)=scene(m,n)+echo(TR_pos_num_i,nn); temp(m,n)=temp(m,n)+ec

9、ho(TR_pos_num_i,nn); end end temp=abs(temp)/max(max(abs(temp);figure; imagesc(x,y,abs(temp.');title('第',num2str(TR_pos_num_i),'個空間采樣點的圖像');xlabel('x / m');ylabel('y / m');axis xy;axis equal; axis tight;colormap;colorbar; pause(3);endscene=abs(scene)/max(max(abs(sc

10、ene);figure; imagesc(x,y,abs(scene.');title('目標的圖像');xlabel('x / m');ylabel('y / m');axis xy;axis equal; axis tight;colormap;colorbar;四，實驗結果處理。第15個空間采樣點的回波信號 空間采樣點圖像。1 2 34 5 6 7 8 9 10 11 1213 14 1516 17 1819 20 2122 23 24目標圖像 距離壓縮 對不同時刻接收到的回波信號進行距離壓縮，實 現觀測目標在距離向的聚焦。 計算延遲時間 計算場景中每個像素點在某個方位時刻相對于雷達 載機平臺的延遲時間 距離向數據插值 距離向回波數據為離散形式，而步驟2中計算出的回波 延時為實數，為了獲得校為準確的信號回波信息，需要根據 步驟2得到的回波延遲對距離向回波信號進行插值 慢時間相干積累 將不同方位向回波信號對所有像素點補 償其回波延遲，并進行相干積累得到每個像素 點的散射信息。發送信號參數：辛格脈沖 目標位置（3,2）天線陣列：24 個單發單收像素點劃分： 256*256五，實驗結論 BP算法參考了“時延-疊加”的思想，在雷達應用中，