雷达信号处理PPT电子教案第一讲绪论.ppt

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1、学 习 方 法,讲授课堂讨论专题讲座习题文献阅读,平时作业：30%，程序打印文档期末考试：70%,课程安排,相关书籍：(1)雷达信号处理，马晓岩，湖南科技出版社(2)现代雷达原理，美伊伏斯，电子工业出版社(3)机载雷达导论，美Stimson，电子工业出版社(4)雷达原理，丁鹭飞，西安电子科技大学出版社,第一讲 绪论,RADAR,Radio Detection and Ranging,雷达的基本组成框图,雷达的测距原理,雷达的距离分辨率，如何提高分辨率？,雷达的峰值功率和平均功率,发射能量,脉冲压缩处理的原理示意图,雷达的扫描和目标检测方式,距离单元,距离向,方位向,雷达的工作环境：杂波干扰噪声

2、信号,基于门限的检测方法，虚警概率Pf，检测概率Pd,雷达的外形和显示设备,雷达的用途和载体,雷达的用途军用：探测,预警,侦察,制导,炮瞄等民用：航空管制,探地,气象,测绘,汽车雷达,测速等雷达载体：地基,车载,舰载,气球载,机载,星载,第一讲绪论 主要内容,任务地位和组成发展非相参和相参处理本质非相参雷达的自动检测和处理相参检测和处理AMTI、AMTD数字脉压雷达信号处理的发展趋势,第一讲 绪论 任务,一、检测,从噪声、杂波、干扰下 发现目标(S/N)in=0 dB,-3 dB(S/C)in=-20-50 dB判决：H1 有目标 H0 无目标 满足 Pd=50%90%,检测方法分类 非相参和

3、相参积累 噪声下的检测 杂波抑制 MTI，MTD AMTI,AMTD,二、测量 R，,第一讲 绪论 任务,三、识别 人工：区分几十种目标 自动：波形，极点，频谱，特征，成像,第一讲 绪论 地位和组成,一、地位,雷达头：发射机，天线，接收机（中频和射频）信号处理：零中频；数字化；抑噪、杂、干；R；估值和识别数据处理：航迹相关，编批，二次显示（综显），情报处理 信号处理：占1/3，发展空间最大,第一讲 绪论 地位和组成,二、组成,第一讲 绪论 地位和组成,A/D：816 bits,100 KHz1000 MHz脉压：发射扩频宽脉压，接收匹配滤波压成窄脉冲非相参积累：求模后对幅度积累，改善S/N动目

4、标处理：MTI,MTD,AMTI,AMTD(相参处理)CFAR：恒虚警率处理点迹：对波束内点迹进行处理，给出R,(或)及A（幅度）,二、组成,第一讲 绪论 发展,一、暴力法,增加Pt：发射功率增大G：天线增益降低噪声系数Nf和损耗L，可以提高作用距离,各向同性天线辐射Pt瓦功率时，距离R处的功率密度（PD）,方向性增益为G的天线辐射Pt瓦功率时，距离R处的功率密度（PD1）,后向散射面积为的目标反射回雷达的功率密度（PD2）,有效接收面积为Ae的雷达天线接收到的功率（PDr）,第一讲 绪论 发展,二、人工检测和录取工作方式,优点：Pf低，有自适应能力，能部分识别缺点：批少，精度差，反应慢，检测

5、性能不稳，不能入计算机,第一讲绪论 发展,三、自动检测与录取,优点：多批，多层次，大容量，反应快，多站组网功能：自动检测，一定识别，R,自动估值，送计算机,幅度量化：A/D；距离量化：一般为；视频积累：相参或非相参；自动检测：CFAR，门限判决；方位和距离估值：点迹录取,三、自动检测与录取,第一讲绪论 非相参和相参处理的本质,发射信号:,实窄带带通信号的复包络表示方法,复包络,调制信号,实信号,下变频,负频率轴部分,正频率轴部分,正交解调,I(t),Q(t),实际接收信号,恢复出基带信号(复包络),正交解调,第一讲绪论非相参和相参处理本质,回波:I,Q正交信号,其中，fd为多普勒频率,运动目标

6、回波,第一讲绪论 非相参和相参处理本质,非相参处理：对SR(t)包络检波，只利用u(t-t0)信息相参处理:将SR(t)搬到零中频，同时用u(t-t0)和,第一讲绪论 非相参雷达的自动检测和处理,一、可用信息,宽度：信号，一般杂波宽，噪声窄。（反宽反窄）幅度：大于噪声和杂波才能检测和识别，幅度起伏识别,回波串信息：击中数MM个目标回波相关性积累 S/NM个回波受天线调制方向图加权积累，更优M长度：噪声长M，差别位置信息：天线每次扫描，动目标R,变动，而地杂波不动噪声随机乱动，目标有规律运动,一、可用信息,第一讲绪论 非相参雷达的自动检测和处理,二典型系统70年代：美 ITTC,Digitrac

7、 System;FAA:RVDP System杂波抑制和CFAR差,第一讲绪论非相参雷达的自动检测和处理,三CFARCA单元平均CAMA前后单元平均选大CAMI前后单元平均选小分类参量型：瑞利CA等；非瑞利对数正态，韦布尔，K分布非参量型：秩检测OS,自适应门限调整示意图,第一讲绪论 相参检测和处理,一适用范围全相参雷达，回波相位确定（非随机）固定目标或地杂波：各次回波无相位差（有fd=0）动目标：各次回波间相位差固定（有fd）,相参检测和处理，MTI/MTD,动目标的情况下，连续多个脉冲之间的相位变化关系,动目标信号频谱和PRF的关系,包含动目标信号和静态杂波的信号频谱示意图,如何消掉杂波？

8、,各次回波同一距离上的信号,二脉冲对消MTI示意图，Y(n)=X(n)-X(n-1),二MTI：种类：二脉冲对消，三脉冲对消，多脉冲对消（FIR,IIR)二脉冲对消：相邻两周期回波相减，消杂波，留动目标,第一讲绪论 相参检测和处理,第一讲绪论相参检测和处理,三MTD：70年代末模型,MTD滤波器组,第一讲绪论相参检测和处理,IS/N:Filter Bank相参积累，S/N改善n倍(非相参积累,S/N改善仅)IS/C:MTI 2030dB;MTD=4060dB实现:FFT 运算量小,不灵活 FIR 性能好,灵活,但运算量大分类:BMTD成组 MTD 运算量小,方位精度低 SMTD滑动 MTD 运

9、算量大,方位精度高MTD与FA（频率捷变）兼容:难,第一讲 绪论AMTI，AMTD,一AMTI动杂波速度估计 ATMI:单杂波,形状宽度不可变,简单,指标差.谱估计AMTI(MEM):理想白化,多杂波,复杂,AMTI，地杂波+动杂波谱和滤波器频率响应,第一讲绪论AMTI，AMTD,二AMTDAMTI+目标恢复+Filter Bank 预白化 防止目标白化 匹配滤波用途:时变杂波中检测有用目标,第一讲绪论 数字脉压,一目的解决威力和距离分辨率间矛盾二波形调相：二相码，四相码，多相码调频：线性，非线性压缩比：BT,B带宽，T 时宽压后时宽：1/B,匹配滤波器结构示意图,第一讲绪论 数字脉压,三、实

10、现 匹配滤波：频域快速卷积：,第一讲绪论 数字脉压,四指标：主副比：20 dB45 dB展宽系数：(实际压后宽度)/S/N损失：比理想S/N改善减少的部分fd容限：保持各项指标的fd范围对通道误差的稳健性,线性调频脉压结果，时宽200us，带宽1MHz,第一讲 绪论 雷达信号处理的发展趋势,智能化:自适应,专家系统,自动判断识别综合化:组网,融合新理论：小波，分形，分数维，混沌，高阶累积量,神 经网络,支持向量基,MIMO等成像：一维，二维，三维像 SAR，ISAR，INSAR,CLSAR无源和它源雷达信号处理：多接收站时差测量定位 多站DOA估计电台,基站和卫星照射探测实时系统：并行信号处理系统、信号处理专用芯片,SOC,