第2章 脉冲雷达ppt课件.ppt
现 代 雷 达 技 术,第2章 脉冲雷达,本章介绍,本章简介脉冲雷达测距最优滤波动目标显示（MTI）雷达动目标检测（MTD）雷达脉冲多普勒（PD）雷达,脉冲雷达测距,脉冲雷达测距脉冲延时法：最直接、应用最广的测距法R = c tR/2，1ms = 150m简单雷达显示器直接测读现代雷达距离门（波门）选通,具有机械距离刻度标尺的 显示器荧光屏画面,脉冲雷达测距,距离门测距测读回波脉冲延时的距离增量（单元）模拟雷达：按时间顺序开闭的一组高速电子开关，每个开关开启时间为一距离门数字雷达：采样间隔为一距离门,脉冲雷达测距,脉冲雷达测距范围最小可测距离：脉宽t + 收发转换时间 t0 最大不模糊距离：脉冲重复周期影响测距精度的因素电波传播速度变化大气折射：视在距离和真实距离,距离模糊雷达作用距离 最大不模糊距离：距离模糊若测得回波延迟 tR，PRT = Tr，模糊值mR视在 = 0.5 c tR R真实= 0.5 c (mTr + tR),脉冲雷达测距,脉冲雷达测距,距离盲区收发共用天线雷达，在发射脉冲和收发转换期间不接收信号：tB = t + t0存在距离模糊时，tB 所对应的各真实距离处的目标将被屏蔽，形成距离盲区，宽度 0.5 c tB若目标回波延时正好是PRT的整数倍，则该目标将落在距离盲区内而不被发现,脉冲雷达测距,解距离模糊方法多重脉冲重复频率法可得到更大的不模糊距离可解决发射脉冲遮挡造成的距离盲区问题示踪脉冲法（给各脉冲加标签）脉冲舍弃法（舍去脉冲串中的一个脉冲）,脉冲雷达测距,多重PRF解距离模糊雷达以 fr1 和 fr2 为PRF交替发射相参脉冲串，目标回波的真实延时 tR 为n1 和 n2 分别为用 fr1 和 fr2 时的测距模糊数。通常取 a = 1，则 n1 = n2 或 n1 = n2 1,脉冲雷达测距,幻影（Ghost）若有两个同向同速的目标出现在不同的距离上，采用两重PRF解距离模糊时将出现配对模糊，即有两组配对方式，一组是真实的，另一组则为幻影。例： fr1： 两个目标R视在11 R视在12 fr2： 两个目标R视在21 R视在22 配对1： R视在11 R视在21 R视在12 R视在22 配对2： R视在11 R视在22 R视在12 R视在21 增加第三重PRF可去幻影,脉冲雷达测距,中国余数定理（孙子点兵定理）解模糊真实距离 Rc = (C1A1+C2A2+C3A3) mod(m1m2m3) 其中 Ai 为模糊（视在）距离mi 为PRF比值 C1 = b1m2m3; C2 = b2m1m3; C3 = b3m1m2b1 是使 b1m2m3 mod(m1) = 1 成立的最小整数，b2 和b3 与此类似,脉冲雷达测距,例：设 m1 = 7, m2 = 8, m3 = 9; A1 = 3, A2 = 5, A3 = 7，Ai 为距离门序号，t 为距离门宽度，则有m1m2m3 = 504b3 = 5, 578 = 280 mod 9 1， C3 = 280b2 = 7, 779 = 441 mod 8 1， C2 = 441b1 = 4, 489 = 288 mod 7 1， C1 = 288 C1A1 + C2A2 + C3A3 = 5029得不模糊距离门序号 Rc = 5029 mod 504 = 493目标真实距离为R = 0.5Rc ct = 246.5 ct,最优滤波,最优滤波器的频率响应HM( f )：单脉冲波形匹配滤波HC( f )：多脉冲杂波对消HM2( f )：窄带多普勒滤波，脉冲串相参积累窄带多普勒滤波器组频率覆盖范围：- fr / 2 fr / 2,最优滤波,匹配滤波器白噪声背景中检测信号的最佳线性滤波器，其传输函数是输入信号频谱的复共轭， 脉冲响应是输入信号的镜像函数匹配滤波器的输出SNR在时刻 t0 达到最大N0 是输入噪声谱密度，E是输入信号能量,动目标显示雷达,动目标显示（MTI）雷达目标相对径向速度 vr，多普勒频移 fr = 2vr/l单路解调后，脉冲串被多普勒频率调幅正交双通道（I、Q）处理无盲相,动目标显示雷达,MTI雷达原理固定目标：等幅脉冲串，脉间相差0运动目标： 调幅脉冲串，脉间相差 2p fdTr相邻脉冲相减滤除固定杂波，保留运动目标滤除固定杂波后，原来被强杂波背景淹没的运动目标回波信号将在终端显示器上显现出来，故称动目标显示一次相消器，（运动杂波抑制滤波器）,动目标显示雷达,动目标显示雷达,脉冲雷达发射信号频谱等幅脉冲串：被 sinc 函数调幅的周期线谱天线方向图调幅脉冲串：被 sinc 函数调幅的周期带状谱。复杂目标：频谱展宽运动目标回波将发射信号频谱搬至( f0 +fd )正交双通道处理：单边低通滤波,动目标显示雷达,MTI,动目标检测雷达,动目标检测（MTD）MTI 雷达改善因子一般在 20dB 左右窄带多卜勒滤波器组：一组相邻且部分重叠的滤波器组覆盖整个多卜勒频率范围白噪声时，窄带滤波器组使SNR提高 N 倍MTD = MTI + 窄带多卜勒滤波器组,MTD,动目标检测雷达,多卜勒滤波器组的实现方法硬件：N 抽头横向滤波器，各脉冲加权后求和实际：N点加窗DFT实现，第 k 个滤波器中心频移：,横向滤波器,(n = -N/2-1, ,-1,0,1,N/2),动目标检测雷达,加窗FFT实现多卜勒滤波器组问题：由DFT实现的窄带滤波器的频谱副瓣较高，如第一副瓣峰-13.2dB，副瓣渗入的强杂波或强干扰剩余剩余仍然很强，导致通带内的信杂比较低，不利于检测较弱的运动目标越靠近杂波中心的滤波器，副瓣渗漏影响越大解决方案：先对消主杂波，再进行加窗DFT加窗目的：压低窄带滤波器副瓣相参脉冲数：通常2的幂次+2，可利用FFT,动目标检测雷达,杂波图将雷达监视空间分割成许多距离-方位单元，储存在各个单元中的杂波强度构成杂波图作用：对中放增益控制：杂波强度随距离快速变化检测0多普勒强目标：MTI造成速度盲区实现：Y(n) = (1-K1)X(n)+K1Y(n-1),动目标检测雷达,多普勒模糊（测速模糊）多普勒滤波器组频率覆盖范围：- fr / 2 fr / 2 | fd | fr / 2 时，频率混迭 = 多普勒模糊解模糊：多重PRF配合中国余数定理，或HPRF多个同距同向目标解模糊，配对错误导致幻影多普勒盲区（盲速 / 测速盲区）MTI对消器 = 零多普勒附近成为多普勒盲区多普勒模糊时，k fr 附近的目标速度称为盲速减少多普勒盲区大小：多重PRF ，或HPRF,动目标检测雷达,PRF选取HPRF：测距模糊，测速不模糊，杂波强度高LPRF：测距不模糊，测速模糊MPRF：测距、测速都有模糊，杂波强度下降距离-多普勒二维盲区8/3准则：一种常用的多重MPRF选择方案，又称“3:8”准则，即利用8个不同PRF中的3个来检测某一目标回波以避开距离-多普勒二维盲区在选取的3个MPRF中，2个用来解模糊，第3个用来去幻影,动目标检测雷达,自适应最佳滤波 相参脉冲序列S = s1 s2 sN T 最佳滤波器权值为信杂比改善因子,脉冲多普勒雷达,脉冲多普勒（PD）雷达利用多普勒效应检测运动目标的脉冲雷达狭义定义，对付机载下视雷达的强杂波，特征采用HPRF，无速度模糊能实现多普勒滤波因HPRF，目标有距离模糊广义定义能实现对雷达信号脉冲串的多普勒滤波具有分辨运动目标速度的能力,
