雷达信号处理PPT电子教案第一讲绪论.ppt

学 习 方 法Ø讲授Ø课堂讨论Ø专题讲座Ø习题Ø文献阅读Ø平时作业：30%，程序＋打印文档Ø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RADARRadio 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＋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Ø军用： 探测, 预警, 侦察, 制导,炮瞄等Ø民用： 航空管制, 探地, 气象, 测绘,汽车雷达, 测速等雷达载体：Ø地基, 车载, 舰载,气球载, 机载, 星载 第一讲绪论 主要内容Ø任务Ø地位和组成Ø发展Ø非相参和相参处理本质Ø非相参雷达的自动检测和处理Ø相参检测和处理ØAMTI、AMTDØ数字脉压Ø雷达信号处理的发展趋势第一讲 绪论 任务一、检测 Ø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%Ø 检测方法分类p 非相参和相参积累 —噪声下的检测p 杂波抑制 — MTI，MTD — AMTI,AMTD二、 测量  R，，  第一讲 绪论 任务三、识别Ø 人工：区分几十种目标Ø 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Ø 信号处理：占信号处理：占1/31/3，发展空间最大，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ØA/D：8－16 bits, 100 KHz－1000 MHzØ脉压：发射扩频宽脉压，接收匹配滤波压成窄脉冲Ø非相参积累：求模后对幅度积累，改善S/NØ动目标处理：MTI, MTD, AMTI, AMTD(相参处理)ØCFAR：恒虚警率处理Ø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Ø　增加　Pt：发射功率Ø　增大　G：天线增益Ø　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Ø工作方式Ø优点：Pf低，有自适应能力，能部分识别Ø缺点：批少，精度差，反应慢，检测性能不稳，不能入计算机．第一讲　绪论 发展三、自动检测与录取Ø优点：多批，多层次，大容量，反应快，多站组网Ø功能：自动检测，一定识别，R,,自动估值，送计算机Ø幅度量化：A/D；Ø距离量化：一般为；Ø视频积累：相参或非相参；Ø自动检测：CFAR，门限判决；Ø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Ø发射信号: 实窄带带通信号的复包络表示方法实窄带带通信号的复包络表示方法复包络复包络调制信号调制信号实信号实信号下变频下变频负负频率轴部分频率轴部分正正频率轴部分频率轴部分正交解调正交解调I(t)I(t)Q(t)Q(t)实际接收信号实际接收信号恢复出基带信号恢复出基带信号( (复包络复包络) )正交解调正交解调第一讲　绪论　非相参和相参处理本质Ø回波: I, Q正交信号其中，fd为多普勒频率, 运动目标回波第一讲　绪论 　非相参和相参处理本质Ø非相参处理： 对SR(t)包络检波，只利用u(t-t0)信息Ø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Ø宽度：信号，一般杂波宽，噪声窄。

反宽反窄）Ø幅度：大于噪声和杂波才能检测和识别，幅度起伏识别Ø回波串信息：击中数　M－M个目标回波相关性积累 S/N－M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Ø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　　Ø70年代：美 ITTC, Digitrac System; FAA: RVDP SystemØ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．CFARØCA－单元平均ØCAMA－前后单元平均选大ØCAMI－前后单元平均选小Ø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Ø全相参雷达，回波相位确定（非随机）Ø固定目标或地杂波：各次回波无相位差（有fd=0）Ø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？如何消掉杂波？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：Ø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Ø模型MTD滤波器组第一讲　绪论　相参检测和处理ØIS/N: Filter Bank相参积累，S/N改善n倍(非相参积累, S/N改善仅 ) ØIS/C: MTI 20－30dB; MTD=40－60dBØ实现: FFT 运算量小, 不灵活 FIR 性能好,灵活,但运算量大Ø分类: BMTD－成组 MTD 运算量小,方位精度低 SMTD－滑动 MTD 运算量大,方位精度高ØMTD与FA（频率捷变）兼容: 难第一讲 　绪论　AMTI，AMTD一．AMTIØ动杂波速度估计 ATMI: 单杂波,形状宽度不可变,简单,指标差.Ø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．AMTDØAMTI + 目标恢复 + Filter Bank 预白化 防止目标白化 匹配滤波Ø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、实现　　　　　　　　　　　　　　 Ø匹配滤波：　Ø频域快速卷积：　　　　　　　　　　　　　　　第一讲　绪论 数字脉压四　指标：Ø主副比：20 dB－45 dBØ展宽系数：(实际压后宽度)/ØS/N损失：比理想S/N改善减少的部分Øfd容限：保持各项指标的fd范围Ø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Ø智能化: 自适应, 专家系统, 自动判断识别Ø综合化: 组网, 融合Ø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Ø成像：一维，二维，三维像 SAR，ISAR，INSAR, CLSARØ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Ø实时系统：并行信号处理系统、信号处理专用芯片, SOC。