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经典雷达资料-第17章脉冲多普勒(PD)雷达

经典雷达资料-第17章脉冲多普勒(PD)雷达
经典雷达资料-第17章脉冲多普勒(PD)雷达

系统损耗

下面讨论采用数字信号处理的PD 雷达所固有的但不一定是独有的某些损耗。

量化噪声损耗

量化噪声损耗是由模/数转换处理过程中所引入的噪声产生的,以及由信号处理电路中

有限字长的截断效应产生的[45]。

CFAR 损耗

这是由检测门限非理想估值与理想的门限相比所造成的。估计值的波动迫使门限均值高于理想门限值,因而产生了损耗。

多普勒滤波器的跨接损耗

由于目标并不总是位于多普勒滤波器的中心,因而造成了多普勒滤波器的跨接损耗。假设目标多普勒频率在一个滤波器频率范围内是均匀分布的,则可算出该损耗,而且它是FFT 副瓣加权的函数。

幅度加权损耗

滤波器副瓣加权使多普勒滤波器的噪声带宽增加,从而导致了幅度加权损耗。这种损耗可用多普勒滤波器噪声带宽的增量来考虑,而不看做另外的某种损耗。

脉冲压缩失配损耗

脉冲压缩失配损耗是由于为了降低时间(距离)副瓣而引入失配产生的。

保护消隐损耗

这是由保护通道寄生消隐造成的主信道检测损耗,如图17.9所示。

遮挡和距离波门跨接损耗

由于遮挡,因此按式(17.20)给出的距离R 0可能是零或最大值之间的任意值,这取决于脉间目标回波的确切位置。当PRF 较高时,会出现许多距离模糊,则扫描间的距离延迟可认为是随机的,且在脉间均匀分布。在这种情况下,一种近似的性能度量是首先计算从零到脉冲间间隔全部模糊距离的平均检测曲线。为获得与采用匹配波门接收发射脉冲无跨接时相同的检测概率,遮挡和距离波门跨接损耗等于系统所要求的信噪比提高。由于检测概率的曲线形状不同,所以损耗取决于所选择的检测概率。一种粗略的近似是脉间平均信噪比与匹配条件下的信噪比进行比较。在M 个宽度为的相邻距离波门情况下,这些波门占据了除宽度为的发射脉冲之外的整个脉冲间隔,在信噪比基础上的平均的遮挡和跨接损耗为

遮挡和跨接损耗= )

1(3+M Y g t ττ= (17.21) 式中,Y 1=(1-R )(2+R ) M =1;

Y =(1-R )(1-R +2X )+2+1.75(M -2) M >1, R ≥0.618;

Y =(1-R )(1+R +Z )+(Z -R )[Z (Z +X )]+(1-Z )[Z (Z +1)+1]+1+1.75(M -2) M >1, R <0.618; Z =1/(1+X );X

=R -1;R =b /;b =第一个波门消隐的宽度;

=发射脉冲t 和接收波门g 的宽度;M =相邻波门的数目。

图17.19画出了损耗曲线。在每个发射脉冲之后的时间b 内不能接收信号,是由于发射机缓慢关断或收发开关或接收机保护电路恢复时间的原因。

图17.19 在M 个相邻距离波门、相等的发射脉宽和距离波门宽度情况下,

遮挡和跨接损耗与接收波门数和消隐宽度的函数关系

尽管式(17.21)假设距离波门是相邻的,但波门重叠可降低损耗,其代价是须使用额外的硬件和可能产生更多的距离虚假目标。

虚警概率

PD 雷达通常采用多次检测准则来解决距离模糊。那么在波束扫过目标期间(驻留时间),雷达就须发射多重PRF ,并且只有当雷达不止一次得到门限检测结果时才能输出目标数据。如果用多普勒滤波器组对每个距离波门进行相参积累处理,且也许后面还有检波后积累器,那么为获得给定虚警报告时间T FR 所要求的在每个距离波门多普勒滤波器中的虚警概率P FA 可近似表示为

m T N m n T N P /1FR g d F FA 693.01???

? ??= (17.22) 式中,N F 为在多普勒通带内可见的独立的多普勒滤波器数(非消隐滤波器数/FFT 加权因子);n 为在驻留时间内观测的次数;m 为通报一个目标所要求的检测次数(如,8重PRF 中3次检测到目标,则m =3,n =8);T d 为多重PRF 的总驻留时间,包括检波后积累时间(如果有的话)

和休止时间;

???

? ??m n 为二项式系数n !/[m !(n -m )!];N g 为输出不模糊距离间隔内的距离波门数(显示距离/距离波门的宽度);T FR 为虚警报告时间[根据Marcum 的定义,如果虚警概率为0.5,则在虚警报告时间内至少出现一次虚警(参考资料46)]。

式(17.22)适用于输出目标报告不需多普勒相关的情况。假如同时使用距离相关和多普勒相关,则所要求的P FA 为

m

m W T N N m n T P /11FR fu g d FA 693.0-???

? ??= (17.23) 式中,N fu 为在不模糊多普勒频域内独立的多普勒滤波器数;W 为用于起始检测之后的相关窗宽度(在滤波器中)。

检测概率

第2章介绍的检测概率曲线已推广到包括多次观测检测的准则中,并且在参考资料47中以广义的形式出现,即用gR /R 0来表示该曲线。其中,因子g 为非相参积累脉冲数和虚警概率的函数。对相参积累而言,N =1,那么

4/1FA )]ln([P g -= (17.24)

图17.20画出了不同虚警概率和不同脉冲积累数的g 因子曲线。

图17.20 Swerling 因子g 与P FA 和N 的函数关系曲线(见参考资料47)

考虑到参数在很宽变化范围内所取得的Marcum 曲线[46]

都非常相似,为了得到广义检测概率曲线,可以使用如图17.21所示的通用Marcum 曲线。该图是根据参考资料47的通用曲线画出的,不同之处是本图针对不起伏目标。图中指出,在积累样本数N 在1~100、虚警概

P FA 在10-3~10-8及检测概率在1%~99%的整个范围内,通用曲线的精度均在1dB 以内。要使用图17.21,首先要从如图17.20所示中求得因子g (P FA , N )的值,然后再用该值将图中的gR /R 0转化为R /R 0或信噪比值。

图17.21 通用Marcum 曲线

广义曲线

利用通用Marcum 曲线,可求得如图17.22所示的几种检测条件下的检测概率曲线。它们都针对Swerling 型目标,即目标幅度在扫描间起伏是不相关的,并且在驻留时间内是固定的。这些曲线除了起伏损耗外没有包括其他损耗,因此诸如距离波门跨接和遮挡之类的损耗可在计算R 0时计入。 Swerling 型目标的单次扫描检测曲线可很精确地近似为

P P b a FA )]SNR /(1[d += (17.25)

式中,P d 为单次扫描检测概率;P FA 为虚警概率;SNR 为信噪比= (R 0/R )4

常数a 和b 可由置换方法求出,首先由如图17.22所示中得到两对P d 和gR /R 0值,然后将gR /R 0换算成SNR ,最后求解联立方程。

图17.22 用于扫描间、Swerling 型、瑞利起伏目标的归一化的单次扫描检测概率曲线

累计检测概率P Ck (K 次扫描中至少有一次发现目标的概率)的定义为:

∏--==k

i i P P 1d C )](1[1k (17.26)

式中,P d (i )为第i 次扫描的检测概率。在满足1/N 发现准则的条件下,积累可以在多次扫描上进行(扫描次数是可变的),如从P d (i )近似等于零处开始或在规定的扫描次数上进行,则如图17.22所示的单次扫描检测概率曲线可以用来计算出变扫描次数的85%的积累检测概率,如图17.23所示。R 是以固定速度径向飞行目标在相邻扫描间隔内的距离变化量。 受杂波限制的情况

上述讨论都假设目标落在多普勒频带中那些受噪声限制的区域(即无杂波区)。如果目标落在副瓣杂波区,那么测距性能会降低,这是因为与目标抗争的总功率(系统噪声加杂波)增大了的缘故。但是通过把R 0表示为信号等于副瓣杂波加上系统噪声时的距离,上述讨论也

适用于副瓣杂波区[48]~[50]。由于目标检测区内的杂波发生变化时,门限也随之变化的缘故,故

CFAR 的损耗也可能更高。

图17.23 用于扫描间、Swerling型、瑞利起伏目标的广义的85%积累检测概率曲线

参考资料

1 Skolnik, M. I.: Fifty Years of Radar, Proc. IEEE, vol. 73, pp. 182-197. February 1985.

2 Perkins, L. C., H. B. Smith, and D. H. Mooney: The Development of Airborne Pulse Doppler Radar ,

IEEE Trans., vol. AES-20, pp. 290-303, May 1984.

3 Clarke, J., D. E. N. Davies, and M. F. Radford: Review of United Kingdom Radar, IEEE Trans.,

vol. AES-20, pp. 506-520, September 1984.

4 Moaveni, M. K.: Corrections to “Radio Interference in Helicopter-Borne Pulse Doppler Radars,”

IEEE Trans., vol. AES-14, p. 688, July 1978.

5 Moaveni, M. K.: Radio Interference in Helicopter-Borne Pulse Doppler Radars, IEEE Trans., vol.

AES-14, pp. 319-328, March 1978.

6 Ringel, M. B., D. H. Mooney, and W. H. Long: F-16 Pulse Doppler Radar (AN/APG-66) Performance,

IEEE Trans., vol. AES-19, pp. 147-158, January 1983.

7 Skillman, W. A.: Utilization of the E-3A Radar in Europe, Proc. Mil. Electron. Def. Expo'78,

Wiesbaden, Germany, 1978.

8 Skillman, W. A.: Microwave Technology, Key to AWACS Success, Proc. IEEE MTT/S, Boston, 1983.

9 Clarke, J.: Airborne Early Warning Radar, Proc. IEEE, vol. 73, pp. 312-324, February 1985.

10 Doviak, R. J., D. S. Zrnic, and D. S. Sirmans: Doppler Weather Radar, Proc. IEEE, vol. 67,

no. 11, pp. 1522-1553, 1979.

11 Stimson, G. W.: “Introduction to Airborne Radar,” Hughes Aircraft Company, Ei Segundo, Calif.,

1983, pt. 7.

12 Hovanessian, S. A.: Medium PRF Performance Analysis, IEEE Trans., vol. AES-18, pp. 286-296,

May 1982.

13 Aronoff, E., and N. M. Greenblatt: Medium PRF Radar Design and Performance, 20th Tri-Service

Radar Symp., 1974. Reprinted in Barton, D. K.: "CW and Doppler Radars,"vol. 7, Artech House, Norwood, Mass., 1978, sec. IV-7, pp. 261-276.

14 Long, W. H., and K. A. Harriger: Medium PRF for the AN/APG-66 Radar, Proc. IEEE, vol. 73, pp.

301-311, February 1985.

15 Goetz, L. P., and J. D. Albright: Airborne Pulse Doppler Radar, IRE Trans., vol. MIL-5, pp.

116-126, April 1961. Reprinted in Barton, D. K.: “CW and Doppler Radars,” vol. 7. Artech House, Norwood, Mass., 1978, sec. IV-3, pp. 215-225.

16 Skolnik, M. I.: “Introduction to Radar Systems,”2d ed., McGraw-Hill Book Company, New York,

1984, chap. 4.

17 Finn, H. M., and R. S. Johnson: Adaptive Detection Mode with Threshold Control as a Function

of Spatially Sampled Clutter-Level Estimates, RCA Rev., pp. 414-464, September 1968.

18 Steenson, B. O.: Detection Performance of a Mean-Level Threshold, IEEE Trans., vol. AES-4,

pp. 529-534, July 1968.

19 Rohling, H.: Radar CFAR Thresholding in Clutter and Multiple Target Situations, IEEE Trans.,

vol. AES-19, pp. 608-621, July 1983.

20 Hansen. V. G.: Constant False Alarm Rate Processing in Search Radars, Proc. IEEE Int. Radar

Conf., pp. 325-332, London, 1973.

21 Farrell. J., and R. Taylor: Doppler Radar Clutter, IEEE Trans., vol. ANE-11, pp. 162-172,

September 1964. Reprinted in Barton, D. K.: “CW and Doppler Radars,”vol. 7, Artech House, Norwood, Mass., 1978, sec. VI-2, pp. 351-361.

22 Helgostam, L., and B. Ronnerstam: Ground Clutter Calculation for Airborne Doppler Radar, IEEE

Trans., vol. MIL-9, pp. 294-297, July-October 1965.

23 Friedlander, A. L., and L. J. Greenstein: A Generalized Clutter Computation Procedure for

Airborne Pulse Doppler Radars, IEEE Trans., vol. AES-6, pp. 51-61, January 1970. Reprinted in Barton, D. K.:“CW and Doppler Radars,”vol. 7, Artech House, Norwood, Mass., 1978, sec.

VI-3, pp. 363-374.

24 Ringel, M. B.: An Advanced Computer Calculation of Ground Clutter in an Airborne Pulse Doppler

Radar, NAECON'77 Rec. 'pp. 921-928. Reprinted in Barton, D. K.:“CW and Doppler Radars,”

vol. 7, Artech House, Norwood, Mass., 1978, sec. VI-4, pp. 375-382.

25 Jao, J. K., and W. B. Goggins: Efficient, Closed-Form Computation of Airborne Pulse Doppler

Clutter, Proc. IEEE Int. Radar Conf., pp. 17-22, Washington. 1985.

26 Harvey, D. H., and T. L. Wood: Designs for Sidelobe Blanking Systems. Proc. IEEE Int. Radar

Conf., pp. 410-416, Washington, 1980.

27 Maisel, L.: Performance of Sidelobe Blanking Systems, IEEE Trans., vol. AES-4, pp. 174-180,

March 1968.

28 Finn, H. M., R. S. Johnson, and P. Z. Peebles: Fluctuating Target Detection in Clutter Using

Sidelobe Blanking Logic,

IEEE Trans. Vol. AES-7, pp. 147-159, May 1971.

29 Mooney, D. H.: Post Detection STC in a Medium PRF Pulse Doppler Radar, U.S. Patent 690, 754,

May 27, 1976.

30 Skillman, W. A.:“SIGCLUT: Surface and Volumetric Clutter-to-Noise. Jammer and Target

Signal-to-Noise Radar Calculation Software and User's Manual,”Artech House, Norwood, Mass., 1987.

31 Ziemer, R. E., and J. A. Ziegler: MTI Improvement Factors for Weighted DFTs , IEEE Trans.,

vol. AES-16, pp. 393-397, May 1980.

32 Skillman, W. A.:“Radar Calculations Using the TI-59 Programmable Calculator,”Artech House,

Norwood, Mass., 1983, p.308.

33 Skillman, W. A.:“Radar Calculations Using Personal Computers,”Artech House, Norwood, Mass.,

1984.

34 Ward, H. R.: Doppler Processor Rejection of Ambiguous Clutter, IEEE Trans., vol. AES-11, July

1975. Reprinted in Barton, D. K.:“CW and Doppler Radars,”vol. 7, Artech House, Norwood, Mass., 1978, sec. IV-11, pp. 299-301.

35 Fletcher, R. H., Jr., and D. W. Burlage: An Initialization Technique for Improved MTI

Performance in Phased Array Radar. Proc. IEEE, vol. 60, pp. 1551-1552, December 1972.

36 Skillman, W. A., and D. H. Mooney: Multiple High-PRF Ranging, Proc. IRE Conf. Mil. Electron.,

PP. 37-40, 1961. Reprinted in Barton, D. K.:“CW and Doppler Radars,”vol. 7, Artech House, Norwood, Mass., 1978, sec. IV-1, pp. 205-213.

37 Hovanessian, S. A.: An Algorithm for Calculation of Range in Multiple PRF Radar, IEEE Trans.,

vol. AES-12, pp. 287-289, March 1976.

38 Ore, O.:“Number Theory and Its History,”McGraw-Hill Book Company, New York, 1948, pp. 246-249.

39 Goetz, L. P., and W. A. Skillman: Master Oscillator Requirements for Coherent Radar Sets,

IEEE-NASA Symp. Short Term Frequency Stability, NASA-SP-80, November 1964.

40 Raven. R. S.: Requirements for Master Oscillators for Coherent Radar. Proc. IEEE. Vol. 54,

pp. 237-243, February 1966. Reprinted in Barton, D. K.: "CW and Doppler Radars," vol.7. Artech House, Norwood, Mass., 1978, sec. V-1, pp. 317-323.

41 Gray, M., F. Hutchinson, D. Ridgely, F. Fruge. and D. Cooke: Stability Measurement Problems

and Techniques for Operational Airborne Pulse Doppler Radar, IEEE Trans., vol. AES-5, pp.

632-637, July 1969.

42 Acker, A. E.: Eliminating Transmitted Clutter in Doppler Radar Systems, Microwave J., vol.

18, pp. 47-50, November 1975. Reprinted in Barton, D. K.:“CW and Doppler Radars,”vol.7, Artech House, Norwood, Mass., 1978, sec. V-3, pp. 331-336.

43 Black, H. S.:“Modulation Theory,”D. Van Nostrand Company, Princeton, N.J., 1953.p. 265.

44 Barton, D. K.:“Radar Systems Analysis,”Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J., 1964, p. 206.

45 Ziemer, R. E., T. Lewis, and L. Guthrie: Degradation Analysis of Pulse Doppler Radars Due to

Signal Processing, NAECON 1977 Rec., pp. 938-945. Reprinted in Barton, D. K.: "CW and Doppler Radars,"vol. 7, Artech House, Norwood, Mass., 1978, sec. IV-12, pp. 303-312.

46 Marcum, J. I.: A Statistical Theory of Target Detection by Pulsed Radar, IRE Trans., vol. IT-6,

pp. 59-267, April 1960.

47 Swerling, P.: Probability of Detection for Fluctuating Targets, IRE Trans., vol. IT-6, pp.

269-308, April 1960.

48 Mooney, D., and G. Ralston: Performance in Clutter of Airborne Pulse MTI, CW Doppler and Pulse

Doppler Radar, IRE Conv. Rec., vol. 9, pt. 5, pp. 55-62, 1961. Reprinted in Barton, D. K.:“CW and Doppler Radars,”vol. 7, Artech House, Norwood, Mass., 1978, sec. VI-1, pp. 343-350.

49 Ringel, M. B.: Detection Range Analysis of an Airborne Medium PRF Radar, IEEE NAECON Rec.,

Dayton, Ohio, pp. 358-362, 1981.

50 Holbourn, P. E., and A. M. Kinghorn: Performance Analysis of Airborne Pulse Doppler Radar,

Proc. IEEE Int. Radar Conf., pp. 12-16, Washington, 1985.

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脉冲多普勒雷达测速仿真汇总(可编辑修改word版)

任务书 雷达进行PD测速主要是利用了目标回波中携带的多普勒信息,在频域实现目标和杂波的分离,它可以把位于特定距离上、具有特定多普勒频移的目标回波检测出来,而把其他的杂波和干扰滤除。因此要求雷达必须具备很强的抑制杂波的能力,能在较强的杂波背景中分辨出运动目标的回波。 如今,不管是在军用还是民用上,雷达都在发挥着它很早重要的作用,与早期雷达采用距离微分方法测速相比,基于脉冲多普勒理论的雷达测速技术具有实时性好、精度高等优点。特别是现代相控阵技术在雷达领域的应用,实现了波束的无惯性扫描和工作方式的快速切换,更便于应用脉冲多普勒技术进行雷达测速。 本篇课程设计目的在于介绍脉冲多普勒雷达测速的原理,并对这种技术进行介绍和仿真。

摘要 脉冲多普勒(PD)雷达以其卓越的杂波抑制性能受到世人瞩目。现代飞行器性能的改进和导航手段的加强,使其能在低空和超低空飞行,因此防御低空入侵己成重要问题,由此要求机载雷达,包括预警机雷达和机载火控雷达具有下视能力,即要求能在强的地杂波背景中发现微弱的目标信号,所以现代的预警机雷达和机载火控雷达皆采用PD体制。脉冲多普勒雷达包含了连续波雷达和脉冲雷达两方面的优点,它具有较高的速度分辨能力,从而可以更有效地解决抑制极强的地杂波干扰问题;此外,脉冲多普勒雷达能够同时敏感地测定距离和速度信息;能够利用多普勒处理技术实现高分辨率的合成孔径图像;而且亦具有良好的抗消极干扰能力和抗积极干扰能力。 本文介绍了脉冲多普勒雷达测速的原理,信号处理。并用matlab简单的仿真了 雷达系统对信号的处理. 关键词:脉冲多普勒雷达恒虚警脉冲压缩线性调频 Abstact Pulse Doppler (PD) radar is famous for it`s outsdanding clutter suppression.Modern aircraft`s function and GPS has been strengthen.now.it makes the aircraft can fly lower and lower.So.nowadays,Defensing.Low altitude invasion has been an important problem.so we require airborne radar. Early warning radar and airborne fire control radar have the ability to look down.That is to say.The radar is be required the ability to find Weak target signal in the strong Groung clutter.So .The modern airborne early warning radar and airborne fire control radar use the PD system.Pulse Doppler (PD) radar concludes two adervantages of Continuous wave radar and impulse radar.It has a higher velocity resolution.thus it can effectively .soveing the problem of strong ground clutter.what`s more.Pulse Dppler (PD) radar can Sensitive text the Distance and speed on the same time.Itcan use Doppler processing technology to realise Synthetic aperture images with high resolution. This article sinply introduced principle of pulse Doppler radar and signal

6、多普勒天气雷达原理与应用

第六部分多普勒天气雷达原理与应用(周长青) 我国新一代天气雷达原理;天气雷达图像识别;对流风暴的雷达回波特征;新一代天气雷达产品 第一章我国新一代天气雷达原理 一、了解新一代天气雷达的三个组成部分和功能 新一代天气雷达系统由三个主要部分构成:雷达数据采集子系统(RDA)、雷达产品生成子系统(RPG)、主用户处理器(PUP)。 二、了解电磁波的散射、衰减、折射 散射:当电磁波束在大气中传播,遇到空气分子、大气气溶胶、云滴和雨滴等悬浮粒子时,入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来,这种现象称为散射。 衰减:电磁波能量沿传播路径减弱的现象称为衰减,造成衰减的物理原因是当电磁波投射到气体分子或云雨粒子时,一部分能量被散射,另一部分能量被吸收而转变为热能或其他形式的能量。 折射:电磁波在真空中是沿直线传播的,而在大气中由于折射率分布的不均匀性(密度不同、介质不同),使电磁波传播路径发生弯曲的现象,称为折射。 三、了解雷达气象方程 在瑞利散射条件下,雷达气象方程为: 其中Pr表示雷达接收功率,Z为雷达反射率,r为目标物距雷达的距离。Pt表示雷达发射功率,h为雷达照射深度,G为天线增益,θ、φ表示水平和垂直波宽,λ表示雷达波长,K表示与复折射指数有关的系数,C为常数,之决定于雷达参数和降水相态。 四、了解距离折叠 最大不模糊距离:最大不模糊距离是指一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离,Rmax=0.5c/PRF, c为光速,PRF为脉冲重复频率。 距离折叠是指雷达对雷达回波位置的一种辨认错误。当距离折叠发生时,雷达所显示的回波位置的方位角是正确的,但距离是错误的(但是可预计它的正确位置)。当目标位于最大不模糊距离(Rmax)以外时,会发生距离折叠。换句话说,当目标物位于Rmax之外时,雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置,我们称之为‘距离折叠’。 五、理解雷达探测原理。 反射率因子Z值的大小,反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度,反射率越大,说明单位体积中,降水粒子的尺度大或数量多,亦即反映了气象目标强度大。 反射率因子(回波强度): 即反射率因子为单位体积内中降水粒子直径6次方的总和。 意义:一般Z值与雨强I有以下关系: 层状云降水 Z=200I1.6 地形雨 Z=31I1.71 雷阵雨 Z=486I1.37 新一代天气雷达取值 Z=300I1.4 六、了解雷达资料准确的局限性、资料误差和资料的代表性 由于雷达在探测降水粒子时,以大气符合标准大气情况为假定,与实际大气存在一定的差别,使雷达资料的准确度具有一定的局限性,且由于雷达本身性能差异及探测方法的固有局限,对探测目标存在距离折叠及速度模糊现象,对距离模糊和速度模

脉冲多普勒雷达

脉冲多普勒雷达(pulse Doppler Radar) 学习笔记 1:PD雷达简介 PD雷达的广泛定义应为:能实现对雷达信号脉冲串频谱单根谱线滤波(频域滤波),具有对目标进行速度分辨能力的雷达 PD雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。通常工作在一组较高的脉冲频率上,并采用主振放大链型的信号源和距离门窄带滤波器链的信号处理器. 它具有较高的速度分辨能力,从而可以更有效的解决抑制极强的地杂波干扰的问题。 PD 雷达有多种工作模式,下图给出了PD雷达的各种工作模式。 它们各具特点,分别适用不同的环境。低重PD雷达测距不会产生模糊,旁瓣杂波电平较低,但测速模糊。高重PD雷达与之相反,测距产生模糊,旁瓣杂波由于距离重叠效应,电平比较高,但测速是清晰的。中重PD雷达的距离和多普勒频移都产生模糊,通过辅助方法可以解测距和测速模糊。 1:测速原理 雷达对目标速度的测量主要利用电磁波照射在运动目标上时产生的多普勒效应来进行。对雷达而言,当雷达与目标之间存在相对运动时,多普勒效应体现在回波信号的频率与发射信号的频率不相等。雷达发射电磁波信号后,当遇到一个向着雷达运动的目标时,由于多普勒效应,雷达接收到从这个目标返回的电磁波信号的频率将高于雷达的发射频率。而当雷达发射的电磁波遇到一个在远离雷达方向运动的目标时,则雷达收到的是低于雷达发射频率的电磁波信号。多普勒雷达正是利用两者频率之间的差值,即多普勒频移df来实现对目标速度的测量。 2:距离模糊产生原因 雷达的最大单值测距范围由其脉冲重复周期T r(PRT)决定。为保证单值测距, 通常应R max 选取T R>2 C

R max为被测目标的最大作用距离。 有时雷达重复频率的选择不能满足单值测距的要求, 例如在脉冲多普勒雷达或远程雷达, 这时目标回波对应的距离R为 R=c (m×T r+t r) 式中,t r为测得的回波信号与发射脉冲间的时延。这时将产生测距模糊, 为了得到目标的真实距离R, 必须判明式(2.1.7)中的模糊值m。 2:

多普勒雷达原理

汽笛声变调的启示--多普勒雷达原理 1842年一天,奥地利数学家多普勒路过铁路交叉处,恰逢一列火车从他身 旁驰过,他发现火车由远而近时汽笛声变响,音调变尖(注:应为“汽笛声的音频频率变高”);而火车由近而远时汽笛声变弱,音调变低(应为“汽笛声的音频频率降低了”)。他对这种现象感到极大兴趣,并进行了研究。发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动,使观察者听到的声音频率不同于振源频率的缘故,称为频移现象。因为这是多普勒首先提出来的,所以称为多普勒效应。 由于缺少实验设备,多普勒当时没有用实验进行验证。几年后有人请一队小号手在平板车上演奏,再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化,验证了该效应。 为了理解这一现象,需要考察火车以恒定速度驶近时,汽笛发出的声波在传播过程中表现出的是声波波长缩短,好像波被“压缩”了。因此,在一定时间间隔内传播的波数就增加了,这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因;相反,当火车驶向远方时,声波的波长变大,好像波被“拉伸”了。因此,汽笛声听起来就显得低沉。 用科学语言来说,就是在一个物体发出一个信号时,当这个物体和接收者之间有相对运动时,虽然物体发出的信号频率固定不变,但接收者所接收到的信号频率相对于物体发出的信号频率出现了差异。多普勒效应也可以用波在介质中传播的衰减理论解释,波在介质中传播,会出现频散现象,随距离增加,高频向低频移动。 多普勒效应不仅适用于声波,它也适用于所有类型的波,包括电磁波。 多普勒效应被发现以后,直到1930年左右,才开始应用于电磁波领域中。常见的一种应用是医生检查就诊人用的“彩超”,就是利用了声波的多普勒效应。简单地说,“彩超”就是高清晰度的黑白B超再加上彩色多普勒。超声振荡器产生一种高频的等幅超声信号,向人体心血管器官发射,当超声波束遇到运动的脏器和血管时,便产生多普勒效应,反射信号为换能器所接受,根据反射波与发射波的频率差可以求出血流速度,根据反射波的频率是增大还是减小判定血流方向。 20世纪40年代中期,也就是多普勒发现这种现象之后大约100年,人们才将多普勒效应应用于雷达上。多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位,测速,测距等的雷达。当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时,如遇到活动目标,回波的频率与发射波的频率出现频率差(称为多普勒频率),根据多普勒频率的大小,可测出目标对雷达的径向相对运动速度;根据发射脉冲和接收的时间差,可以测出目标的距离。20世纪70年代以来,随着大规模集成电路和数字处理技术的发展,多普勒雷达广泛用于机载预警、导航、导弹制导、卫星跟踪、战场侦察、靶场测量、武器火控和气象探测等方面,成为重要的军事装备以及科学研究、业务应用装置。 多普勒天气雷达,是以多普勒效应为基础,当大气中云雨等目标物相对于雷达发射信号波有运动时,通过测定接收到的回波信号与发射信号之间的频率差异就能够解译出所需的信息。它与过去常规天气雷达仅仅接收云雨目标物对雷达发射电磁波的反射回波进了一大步。这种多普勒天气雷达的工作波长一般为5~10厘米,除了能起到常规天气雷达通过回波测定云雨目标物空间位置、强弱分布、垂直结构等作用,它的重大改进在于利用多普勒效应可以测定降水粒子的运

脉冲多普勒雷达的总结

脉冲多普勒雷达的总结 1、适用范围 脉冲多普勒(PD)雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达体制。这种雷达具有脉冲雷达的距离分辨力和连续波雷达的速度分辨力,有更强的抑制杂波的能力,因而能在较强的杂波背景中分辨出动目标回波。 2、PD雷达的定义及其特征 (1)定义:PD雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。 (2)特征:①具有足够高的脉冲重复频率(简称PRF),以致不论杂波或所观测到的目标都没有速度模糊。 ②能实现对脉冲串频谱单根谱线的多普勒滤波,即频域滤波。 ③PRF很高,通常对所观测的目标产生距离模糊。 3、PD雷达的分类 图1 PD雷达的分类图 ①MTI雷达(低PRF):测距清晰,测速模糊 ②PD雷达(中PRF):测距模糊,测速模糊,是机载雷达的最佳波形选择 ③PD雷达(高PRF):测距模糊,测速清晰 4、机载下视PD雷达的杂波谱分析 机载下视PD雷达的地面杂波是由主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线杂波所组成的。 、PRF 的选择 (1)高、中、低脉冲重复频率的选择 ①机载雷达在没有地杂波背景干扰的仰视情况下,通常采用低PRF加脉冲压缩。 ②迎面攻击时高PRF优于中PRF。尾随时,在低空,中PRF优于高PRF ;在高空,高PRF优于中PRF。 ③交替使用中、高PRF的方法,或者再加上在下视时采用低PRF的方法,并在低、中PRF时配合采用脉冲压缩技术,将是在所有工作条件下得到远距离探测性能的最有效的方

法。 (2)高PRF时重复频率的选择 ①使迎面目标谱线不落人旁瓣杂波区中: ②为了识别迎面和离去的目标: A、当接收机单边带滤波器对主瓣杂波频率固定时: B、当接收机单边带滤波器相对发射频率是固定时: 注:单边带滤波器的通带范围应从,单边带滤波器的中心频率是固定的,但偏离应为。 6、PD雷达的信号处理系统 PD雷达的信号处理系统主要由单边带滤波器、主瓣杂波抑制滤波器、零多普勒频率抑制滤波器、多普勒滤波器组、检波积累、转换器和门限等部分组成,下面总结各组成部分的特点及其实现方法。 (1)单边带滤波器 特点:带宽近似等于脉冲重复频率fr, 一般设置在中频; 从回波频谱中只滤出单根谱线; 避免了后面信号处理过程中可能产生的频谱折叠效应; 距离选通波门必须设在单边带滤波器之前; 要求带外抑制至少要大于60dB; 实现方法:采用石英晶体滤波器 (2)主瓣杂波抑制滤波器 特点:比目标回波能量要高出60-80dB; 主瓣杂波抑制滤波器的幅一频特性应是主瓣杂波频谱包络的倒数; 相当于一个白化滤波器,经过主瓣杂波抑制之后,后面的多普勒滤波器可以 按照白噪声中的匹配滤波理论来进行设计; 实现方法:首先确定它的频率,用一个混频器先消除变化的,就可以用一个固定频率的滤波器将其滤除. 确定主瓣杂波中心频率有两种方法:一种方法是利用频率跟踪; 另一种是由天线指向和载机飞行速度计算出主瓣杂波应有的多普勒频移,直接控制压 控振荡器去产生的振荡濒率。 (3)零多普勒频率抑制滤波器 特点:用于高度杂波的滤除; 同时抑制发射机直接进人到接收机的泄漏; 实现方法:①只需断开滤波器组中落人高度杂波区的那些子滤波器的输出; ②使用可防止检测高度线杂波专用的CFAR电路; ③使用航迹消隐器除去最后输出的高度线杂波。 (4)多普勒滤波器组 特点:是覆盖预期的目标多普勒频移范围的一组邻接的窄带滤波器; 起到了实现速度分辨和精确测量的作用; 可以设在中频,也可以设在视频;

雷达总结

雷达气象学是一门与大气探测、大气物理,天气系统探测相关联的学科 Radar:通过无线电技术对目标物的探测和定位。测定目标位置的无线电技术范畴 气象雷达:是用于探测气象要素和各种天气现象的雷达,“千里眼、顺风耳”。 雷达气象学:利用气象雷达,进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科,它是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。雷达气象学在突发性、灾害性天气的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。 气象雷达的分类:探空雷达、测雨雷达、声雷达、多普勒雷达、激光雷达 南方:S波段为主,北方:C波段为主 雷达机的主要构成 RDA -雷达数据采集子系统RPG -雷达产品生成子系统PUP -主用户处理器子系统其次包括:通讯子系统、附属安装设备RDA 主要结构:天伺系统、发射机、接收机、信号处理器 定义:用户所使用的雷达数据的采集单元。 功能:产生和发射射频脉冲,接收目标物对这些脉冲的散射能量,并通过数字化形成基数据。 雷达的硬件系统! RDA的扫描方式:雷达在一次体积扫描中使用多少角度和时间。 RDA的天气模式:1.晴空模式:VCP11或VCP21 2.降水模式:VCP31或VCP32 新一代雷达:降水模式 VCP:雷达天线体扫模式 RPG(雷达产品生成系统) 定义:(指令中心)由宽带通讯线路从RDA接收数字化的基本数据,对其进行处理和生成各种雷达数据产品,并将产品通过窄带通讯线路传给用户 功能:产品生成、产品分发、雷达控制台(UCP) PUP(主用户处理系统) 功能:获取、存贮和显示雷达数据产品。预报员通过这一界面获取所需要的雷达产品,并将它们以适当的形式显示在监视器上 用处:(1)产品请求(获取),(2)产品数据存贮和管理,(3)产品显示,(4)状态监视,(5)产品编辑注释。 粒子对电磁波有散射,衰减,折射的作用 散射:当电磁波束在大气中传播,遇到空气介质或云滴、雨滴等悬浮粒子时,入射电磁波会从这些介质或粒子上向四面八方传播开来,这种现象称为散射现象。 主要物质:大气介质、云滴、水滴,气溶胶等。其它散射现象:光波、声波等 散射的类型:瑞利散射:d<<λ;米(Mie)散射:d≈λ 瑞利散射 散射函数或方向函数: 后向散射能量:雷达天线接收到的只是粒子散射中返回雷达方向(θ=π)的那一部分能量,这部分能量称为后向散射能量。瑞利散射性质 ①粒子的散射能力与波长的四次方成反比。波长越短,散射越强。 ②粒子的散射能力与直径的6次方成正比。粒子半径越大,散射越强。 ③粒子的前向散射和后向散射为最大,粒子无侧向散射。散射截面为纺锤形。 散射截面或后向散射截面 定义:设有一个理想的散射体,其截面为σ,它能全部接收射到其上的电磁波能量,并全部均匀地向四周散射,该理想散射体散射回雷达天线处的电磁波能流密度,恰好等于同距离上实际散体返回雷达天线的电磁波能流密度,则该理想散射体的截面σ就是实际散射体的后向散射截面。 意义:用来表示粒子后向散射能力的强弱。后向散射截面越大,粒子的后向散射能力越强,在同样条件下,所产生的回波信号也越强。 反射率η:单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和。 反射率因子(Z):Z的不同取值,意味着不同天气状况。通常Z的取值从0dBz~70dBz,因此要求天气雷达必需有非常大的检测范围。新一代天气多普勒雷达的接收机动态范围是90~100dBz以内。

脉冲多普勒雷达的总结

脉冲多普勒雷达的总结 1、 适用范围 脉冲多普勒(PD )雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达体制。这种雷达具有脉冲雷达的距离分辨力和连续波雷达的速度分辨力,有更强的抑制杂波的能力,因而能在较强的杂波背景中分辨出动目标回波。 2、 PD 雷达的定义及其特征 (1) 定义:PD 雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。 (2) 特征:①具有足够高的脉冲重复频率(简称PRF ),以致不论杂波或所观 测到的目标都没有速度模糊。 ②能实现对脉冲串频谱单根谱线的多普勒滤波,即频域滤波。 ③PRF 很高,通常对所观测的目标产生距离模糊。 3、 PD 雷达的分类 图1 PD 雷达的分类图 ① MTI 雷达(低PRF ):测距清晰,测速模糊 ② PD 雷达(中PRF ):测距模糊,测速模糊,是机载雷达的最佳波形选择 ③ PD 雷达(高PRF ):测距模糊,测速清晰 4、 机载下视PD 雷达的杂波谱分析 机载下视PD 雷达的地面杂波是由主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线杂波所组成的。 表 1

5、PRF的选择 (1)高、中、低脉冲重复频率的选择 ①机载雷达在没有地杂波背景干扰的仰视情况下,通常采用低PRF加脉冲压缩。 ②迎面攻击时高PRF优于中PRF。尾随时,在低空,中PRF优于高PRF ;在高空,高PRF优于中PRF。 ③交替使用中、高PRF的方法,或者再加上在下视时采用低PRF的方法,并在低、中PRF时配合采用脉冲压缩技术,将是在所有工作条件下得到远距离探测性能的最有效的方法。 (2)高PRF时重复频率的选择 ①使迎面目标谱线不落人旁瓣杂波区中: ②为了识别迎面和离去的目标: A、当接收机单边带滤波器对主瓣杂波频率固定时: B、当接收机单边带滤波器相对发射频率是固定时: 注:单边带滤波器的通带范围应从,单边带滤波器的中心频率是固定的,但偏离应为。6、PD雷达的信号处理系统 PD雷达的信号处理系统主要由单边带滤波器、主瓣杂波抑制滤波器、零多普勒频率抑制滤波器、多普勒滤波器组、检波积累、转换器和门限等部分组成,下面总结各组成部分的特点及其实现方法。 (1)单边带滤波器 特点:带宽近似等于脉冲重复频率fr, 一般设置在中频; 从回波频谱中只滤出单根谱线;

脉冲多普勒雷达的汇总

脉冲多普勒雷达的汇总

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脉冲多普勒雷达的总结 1、适用范围 脉冲多普勒(PD)雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达体制。这种雷达具有脉冲雷达的距离分辨力和连续波雷达的速度分辨力,有更强的抑制杂波的能力,因而能在较强的杂波背景中分辨出动目标回波。 2、PD雷达的定义及其特征 (1)定义:PD雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。 (2)特征:①具有足够高的脉冲重复频率(简称PRF),以致不论杂波或所观测到的目标都没有速度模糊。 ②能实现对脉冲串频谱单根谱线的多普勒滤波,即频域滤波。 ③PRF很高,通常对所观测的目标产生距离模糊。 3、PD雷达的分类 图1 PD雷达的分类图 ①MTI雷达(低PRF):测距清晰,测速模糊 ②PD雷达(中PRF):测距模糊,测速模糊,是机载雷达的最佳波形选择 ③PD雷达(高PRF):测距模糊,测速清晰 4、机载下视PD雷达的杂波谱分析 机载下视PD雷达的地面杂波是由主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线杂波所组成的。 表1

多普勒中心频率变化范围特点 主瓣杂波①强度比雷达接收机的噪声强70-90dB ②与天线主波束的宽度 、方向角 、载机速度 、发射信号波长 有关 旁瓣杂波①当PD雷达不运动时,旁瓣杂波与主瓣杂波在频域上相重合; ②当PD雷达运动时,旁瓣杂波与主瓣杂波就分布在不同的频域上 高度线杂波①机载下视PD雷达做平行于地面的运动 ②在零多普勒频率处总有一个较强的“杂波” 无杂波区①恰当选择雷达信号的PRF,使得其地面杂波既不重叠也不连接 ②其频谱中不可能有地面杂波,只有接收机内部热噪声的部分 5、PRF的选择 (1)高、中、低脉冲重复频率的选择 ①机载雷达在没有地杂波背景干扰的仰视情况下,通常采用低PRF加脉冲压缩。 ②迎面攻击时高PRF优于中PRF。尾随时,在低空,中PRF优于高PRF ;在高空,高PRF优于中PRF。 ③交替使用中、高PRF的方法,或者再加上在下视时采用低PRF的方法,并在低、中PRF时配合采用脉冲压缩技术,将是在所有工作条件下得到远距离探测性能的最有效的方法。 (2)高PRF时重复频率的选择 ①使迎面目标谱线不落人旁瓣杂波区中: ②为了识别迎面和离去的目标: A、当接收机单边带滤波器对主瓣杂波频率固定时: B、当接收机单边带滤波器相对发射频率是固定时: 注:单边带滤波器的通带范围应从,单边带滤波器的中心频率是固定的,但偏离应为。6、PD雷达的信号处理系统 PD雷达的信号处理系统主要由单边带滤波器、主瓣杂波抑制滤波器、零多普勒频率抑制滤波器、多普勒滤波器组、检波积累、转换器和门限等部分组成,下面总结各组成部分的特点及其实现方法。 (1)单边带滤波器 特点:带宽近似等于脉冲重复频率fr, 一般设置在中频; 从回波频谱中只滤出单根谱线;

雷达测速与测距 ()

雷达测速与测距 GZH 2016/3/29 系统流程图 模块分析 1 脉冲压缩 1.1 原理分析 雷达的基本功能是利用目标对电磁波的散射而发现目标,并测定目标的空 间位置。雷达分辨力是雷达的主要性能参数之一。所谓雷达分辨力是指在各 种目标环境下区分两个或两个以上的邻近目标的能力。一般说来目标距离不 同、方位角不同、高度不同以及速度不同等因素都可用来分辨目标,而与信 号波形紧密联系的则是距离分辨力和速度(径向)分辨力。两个目标在同一角 度但处在不同距离上,其最小可区分的距离称为距离分辨力,雷达的距离分 辨力取决于信号带宽。对于给定的雷达系统,可达到的距离分辨力为 (1.1) 其中c为光速,为发射波形带宽。 雷达的速度分辨率可用速度分辨常数表征,信号在时域上的持续宽度越大, 在频域上的分辨率能力就越好,即速度分辨率越好。 对于简单的脉冲雷达,,此处,为发射脉冲宽度。因此,对 于简单的脉冲雷达系统,将有 (1.2)在普通脉冲雷达中,由于信号的时宽带宽积为一常数(约为1),因此不 能兼顾距离分辨力和速度分辨力两项指标。 雷达对目标进行连续观测的空域叫做雷达的探测范围,也是雷达的重要 性能数,它决定于雷达的最小可测距离和最大作用距离,仰角和方位角的探 测范围。而发射功率的大小影响作用距离,功率大则作用距离大。发射功率 分脉冲功率和平均功率。雷达在发射脉冲信号期间 内所输出的功率称脉冲功 率,用Pt表示;平均功率是指一个重复周期Tr内发射机输出功率的平均值, 用Pav表示。它们的关系为 (1.3) 脉冲压缩(PC)雷达体制在雷达脉冲峰值受限的情况下,通过发射宽脉 冲而获得高的发能量,以保证足够的最大作用距离,而在接收时则采用相应

雷达知识点总结

雷达知识点总结 1.雷达的工作原理 1 雷达测距原理 超高频无线电波在空间传播具有等速、直线传播的特性,并且遇到物标有良 好的反射现象。 用发射机产生高频无线电脉冲波,用天线向外发射和接收无线电脉冲波,用显示器进行计时、计算、显示物标的距离,并用触发电路产生的触发脉冲使它们同步工作。 2 雷达测方位原理 (1)利用超高频无线电波的空间直线传播; (2)雷达天线是一种定向型天线; (3)用方位扫描系统把天线的瞬时位置随时准确地送到显示器,使荧光屏上的扫描线和天线同步旋转,于是物标回波也就按它的实际方位显示在荧光屏上。雷达基本组成 (1)触发电路(Trigger Circuit) 作用:每隔一定的时间产生一个作用时间很短的尖脉冲(触发脉冲),分别送到发射机、接收机和显示器,使它们同步工作。 (2)发射机(Transmitter) 作用:在触发脉冲的控制下产生一个具有一定宽度的大功率高频的脉冲信号(射频脉冲),经波导馈线送入天线向外发射。 参数:X波段:9300MHz—9500MHz (波长3cm) S波段:2900MHz—3100MHz (波长10cm) (3)天线(Scanner; Antenna) 作用:把发射机经波导馈线送来的射频脉冲的能量聚成细束朝一个方向发射出去,同时只接收从该方向的物标反射的回波,并再经波导馈线送入接收机。参数:顺时针匀速旋转,转速:15—30r/min (4)接收机(Receiver) 作用:将天线接收到的超高频回波信号放大,变频(变成中频)后,再放大、检波,变成显示器可以显示的视频回波信号。 (5)收发开关(T-R Switch) 作用:在发射时自动关闭接收机入口,让大功率射频脉冲只送到天线向外辐射而不进入接收机;在发射结束后,能自动接通接收机通路让微弱的回波信号顺利进入接收机,同时关闭发射机通路。 (6)显示器(Display)

DSP多普勒雷达测速测距

DSP 实验课大作业设计 一 实验目的 在DSP 上实现线性调频信号的脉冲压缩、动目标显示(MTI )和动目标检测(MTD),并将结果与MATLAB 上的结果进行误差仿真。 二 实验内容 2.1 MATLAB 仿真 设定带宽、脉宽、采样率、脉冲重复频率,用MATLAB 产生16个脉冲的LFM ,每个脉冲有4个目标(静止,低速,高速),依次做 2.1.1 脉压 2.1.2 相邻2脉冲做MTI ,产生15个脉冲 2.1.3 16个脉冲到齐后,做MTD ,输出16个多普勒通道 2.2 DSP 实现 将MATLAB 产生的信号,在visual dsp 中做脉压,MTI 、MTD ,并将结果与MATLAB 作比较。 三 实验原理 3.1 脉冲压缩原理及线性调频信号 雷达中的显著矛盾是:雷达作用距离和距离分辨率之间的矛盾以及距离分辨率和速度分辨率之间的矛盾。雷达的距离分辨率取决于信号带宽。在普通脉冲雷达中,雷达信号的时宽带宽积为一常量(约为1),因此不能兼顾距离分辨率和速度分辨力两项指标。脉冲压缩(PC )采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率,保证足够的最大作用距离,而在接收时则采用相应的脉冲压缩法获得窄脉冲,以提高距离分辨率,因而能较好地解决作用距离和分辨能力之间的矛盾。 一个理想的脉冲压缩系统,应该是一个匹配滤波系统。它要求发射信号具有非线性的相位谱,并使其包络接近矩形;要求压缩网络的频率特性(包括幅频特性和相频特性)与发射脉冲信号频谱(包括幅度谱和相位谱)实现完全的匹配。 脉冲压缩按信号的调制规律(调频或调相)分类,可分为以下四种: (1)线性调频脉冲压缩 (2)非线性调频脉冲压缩 (3)相位编码脉冲压缩 (4)时间频率编码脉冲压缩 本实验采用的是线性调频脉冲压缩。 线性调频信号是指频率随时间的变化而线性改变的信号。线性调频可以同时保留连续信号和脉冲的特性,并且可以获得较大的压缩比,有着良好的距离分辨率和径向速度分辨率,所以将线性调频信号作为雷达系统中一种常用的脉冲压缩信号。 接收机输入端的回波信号是经过调制的宽脉冲,所以在接收机中应该设置一个与发射信号频率匹配的滤波器,使回波信号变成窄脉冲,同时实现了宽脉冲的能量和窄脉冲的分辨能力。解决了雷达发射能量及分辨率之间的矛盾。 匹配滤波器是指输出信噪比最大准则下的最佳线性滤波器。根据匹配理论, 匹配滤波器的传输特性: 0)()(*t j e KS H ωωω-=

经典雷达资料-第17章脉冲多普勒(PD)雷达

系统损耗 下面讨论采用数字信号处理的PD 雷达所固有的但不一定是独有的某些损耗。 量化噪声损耗 量化噪声损耗是由模/数转换处理过程中所引入的噪声产生的,以及由信号处理电路中 有限字长的截断效应产生的[45]。 CFAR 损耗 这是由检测门限非理想估值与理想的门限相比所造成的。估计值的波动迫使门限均值高于理想门限值,因而产生了损耗。 多普勒滤波器的跨接损耗 由于目标并不总是位于多普勒滤波器的中心,因而造成了多普勒滤波器的跨接损耗。假设目标多普勒频率在一个滤波器频率范围内是均匀分布的,则可算出该损耗,而且它是FFT 副瓣加权的函数。 幅度加权损耗 滤波器副瓣加权使多普勒滤波器的噪声带宽增加,从而导致了幅度加权损耗。这种损耗可用多普勒滤波器噪声带宽的增量来考虑,而不看做另外的某种损耗。 脉冲压缩失配损耗 脉冲压缩失配损耗是由于为了降低时间(距离)副瓣而引入失配产生的。 保护消隐损耗 这是由保护通道寄生消隐造成的主信道检测损耗,如图17.9所示。 遮挡和距离波门跨接损耗 由于遮挡,因此按式(17.20)给出的距离R 0可能是零或最大值之间的任意值,这取决于脉间目标回波的确切位置。当PRF 较高时,会出现许多距离模糊,则扫描间的距离延迟可认为是随机的,且在脉间均匀分布。在这种情况下,一种近似的性能度量是首先计算从零到脉冲间间隔全部模糊距离的平均检测曲线。为获得与采用匹配波门接收发射脉冲无跨接时相同的检测概率,遮挡和距离波门跨接损耗等于系统所要求的信噪比提高。由于检测概率的曲线形状不同,所以损耗取决于所选择的检测概率。一种粗略的近似是脉间平均信噪比与匹配条件下的信噪比进行比较。在M 个宽度为的相邻距离波门情况下,这些波门占据了除宽度为的发射脉冲之外的整个脉冲间隔,在信噪比基础上的平均的遮挡和跨接损耗为 遮挡和跨接损耗= ) 1(3+M Y g t ττ= (17.21) 式中,Y 1=(1-R )(2+R ) M =1;

基于Simulink的脉冲多普勒雷达系统建模仿真

基于Simulink的脉冲多普勒雷达系统建模仿真 胡海莽1,杨万海 (西安电子科技大学电子工程学院,陕西 西安 710071) 摘要:利用计算机仿真技术的可控制性,可重复性,无破坏性,安全性,经济性等特点与优势对雷达电子对抗装备及其技术与战术运用等进行仿真与效能评估,是当前和未来雷达与电子对抗领域研究中的一种重要手段。本文的工作是建立一个基于Simulink的雷达系统仿真库,因为MATLAB的使用广泛性,因此基于其上的雷达系统仿真库较易推广。该雷达系统仿真库不仅可以协助设计雷达系统而且可以帮助学生学习雷达系统。 关键词:雷达;建模;仿真 Modeling and Simulation of PD Radar System Based on Simulink HU Hai-Mang, YANG Wan-Hai (Xidian Univ, Xi’an 710071, China) Abstract: The modeling and simulation of radar systems with system simulation tools make it possible to complete scheme reasoning and performance evaluation efficiently. This paper constructs some radar function blocks and models and simulates a pulse Doppler radar system based on Simulink5.0.The software is perfectly applied in the study of algorithms in radar signal processing and displays the system’s performance. Keywords: radar; modeling; simulation; Simulink; 1 引言 在雷达信号处理系统中系统级仿真占有极其重要的地位,经过系统级仿真能够保证产品在最高层次上的设计正确性。因为外场模拟真实战场复杂电磁环境是非常困难的,同时也耗资巨大。外场试验的次数有限,难以全面反映雷达系统在各种复杂环境下的性能,外场测试和设计修改使得试验周期长,并造成巨大浪费。 以往的工作多是基于EDA平台如SPW和SystemView,这些软件专业性很强,而且价格较贵,因此基于这些平台的雷达系统仿真库也较难推广。本文的工作是建立一个基于Simulink的雷达系统仿真库,因为MATLAB的广泛性使用,因此基于其上的雷达系统仿真库较易推广。该雷达系统仿真库不仅可以协助设计雷达系统而且可以帮助学生学习雷达系统。 Simulink是一种开放性的,用来模拟线性或非线性的以及连续或离散的或者两者混合的动态系统的强有力的系统级仿真工具。它是MATLAB的一个附加组件,用来提供一个系统级的建模与动态仿真工作平台。Simulink是用模块组合的方法来使用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机模型的。另外,Simulink还提供一套图形动画的处理方法,使用户可以方便地观察到仿真的整个过程。 Simulink5.0在软硬件的接口方面有了长足的进步,Simulink已经可以很方便地进行实时的信号控制和处理、信息通信以及DSP的处理。仿真程序经过编译可以直接下载到DSP等硬件设备中去,使得从系统级仿真到硬件实现可以一气呵成。 本文的仿真基于MATLAB6.5及其所带的Simulink5.0。 2 脉冲多普勒雷达系统仿真 脉冲多普勒(PD)雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达体制。这种雷达具 作者简介:胡海莽(1977-),男,江苏省淮安市人,现为西安电子科技大学电路与系统学科硕士研究生,研究方向为信息处理,系统仿真。

雷达测速(窄波雷达)

精心整理测速抓拍系统 设 计 方 案 沈阳腾翔科技有限公司

一、概述 1.1前言 近年来,随着城市机动车数量的不断增长,在带来诸多便利的同时,也存在着一些问题。车辆违法行为层出不穷,交通事故频频发生,都给城市交通管理造成了一定的难度。在“向科技要警力、向科技要效率”的今天,充分利用高科技手段,开发和研制出可以纠正遏制交通违法行为,有效实现交通管理,提高交通运输效率的产品显的十分必要。目前国内外虽有类似产品先后被研发出并面世,但都或多或少存在着不足之处。产品大多采取标清摄像机加视频采集卡的方式实现对违法车辆的记录,虽然价格低廉,但稳定性欠缺,故障率较高,增加了维护成本和工作量。国外产品较为稳定,但功能相对比较单一,价格十分昂贵,不适宜全面推广,大多只应用在一些要求非常严格的高端智能测速抓拍领域。 针对上述情况,公司推出了新一代窄波高清一体化测速抓拍取证系统。它相对第一代测速仪有了很大的改进,像素200万、500万可选,采取触摸屏操作,操作简便明了。同时二代测速系统设计更加简单轻便,更加灵活,并且增加了一些智能调节功能。该系统紧密结合公安业务需求,综合吸收了国内外产品的优点,采用全嵌入式结构,系统稳定可靠、功能强大、安装方便,适宜全面推广。系统的设计还充分利用了公司在安防监控行业的技术优势,实现了安防监控与智能交通的完美结合,随着该系统的推出,将真正的解放警力,提高交警的工作效率,实现“科技强警”。 1.2设计依据 1.《中华人民共和国道路交通安全法》 2.《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》 3.《公路交通安全实施设计技术规范》(JTJ074-2003) 4.《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》(GA/T497-2009) 5.《公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求》(GA/T651-2006) 6.《公安交通管理外场设备基础施工通用要求》(GA/T652-2006) 7.《公安交通指挥系统工程设计制图规范》(GA/T515-2004) 8.《安全防范工程技术规范》(GB50348—2004)

脉冲多普勒雷达信号处理技术研究

脉冲多普勒雷达信号处理技术研究 发表时间:2019-08-20T08:43:14.537Z 来源:《防护工程》2019年10期作者:张炯[导读] 结合测速测距的实际要求,研究了线性调频脉冲信号处理的相关算法和实现方法. 浙江 摘要:经济在快速的发展,社会在不断的进步,脉冲多普勒(PD)雷达是一种依靠多普勒效应提高目标检测能力的全相参体制的雷达,它利用多普勒效应对目标信息进行提取和处理,具有较高的速度分辨率,可以有效的抑制强地杂波的干扰,完成相应的探测功能。论文首先研究了脉冲多普勒雷达测速测距原理,并从PD雷达模糊函数出发,以各个信号的模糊函数仿真为依据,讨论了如何设计波形以获得较高的分辨率。依据线性调频信号处理相关研究成果,结合测速测距的实际要求,研究了线性调频脉冲信号处理的相关算法和实现方法. 关键词:脉冲多普勒雷达;模糊函数;脉冲压缩 引言 本论文研究的是脉冲多普勒雷达信号处理关键技术,重点研究了脉冲多普勒雷达解距离模糊,地杂波特性以及地杂波抑制算法。简要介绍了海杂波特性,海杂波的抑制技术和发展方向,以及脉冲多普勒雷达抗干扰技术。首先简要介绍了脉冲多普勒雷达的发展概况,以及信号处理系统的基本构成和各部分的主要功能。其次,本文研究了脉冲多普勒雷达解距离模糊的问题。脉冲多普勒雷达存在距离或速度模糊,本文介绍了几种消除距离模糊的方法,并对这几种方法的优劣进行了比较。再次,本文研究了脉冲多普勒雷达杂波以及杂波抑制算法。分析了地杂波统计特性,研究了相关雷达杂波功率谱特性的AR模型及其模拟方法。介绍了几种典型的杂波抑制算法,对此几种方法进行了比较,并用LMS算法进行抑制。简要介绍了海杂波特性,海杂波的抑制技术及其发展方向。最后,本文研究了脉冲多普勒雷达的抗干扰性能。对脉冲多普勒雷达反电子侦察、抗噪声干扰能力、抗欺骗干扰能力等进行了分析。并给出几种抗干扰措施。 1 我国雷达的发展历程 现代雷达门类多,其发展历程也不尽相同,起步有早有晚,仿制和自行设计互有交叉。我国的雷达工业是在新中国成立后根据国防需要形成和发展起来的新型工业。在党和国家的支持下,经过广大科研人员的不懈努力,经历了从小到大,从维修、仿制到自发研制的发展历程。从我国雷达技术发展总体来说,大致可分为修配、仿制、自行研发和发展提高这四个阶段。(1)修配阶段这一阶段主要以修配美、口等强国的旧雷达为标志。1949年,我军接管了国民党雷达研究所,这标志着我国从此揭开了雷达工业发展的序幕。新中国成立以后,国家对雷达研究所从人力、物力等各个方面大力支持,对缴获的雷达器材和美、口在二战中遗留下的旧雷达进行维修和补缺,而这些修复的雷达大多都是警戒雷达。(2)仿制阶段这一阶段以建立雷达基地并仿制苏式雷达为主要标志。新中国成立后,在前苏联的帮助下,我国开始仿制苏式的雷达产品,包括炮瞄雷达、机载雷达、舰用雷达、警戒雷达和指导雷达等。1954年仿制的警戒雷达是我国的第一批国产雷达,而19_56年仿制出我国第一部采用微波对海技术的远程警戒雷达。此外,我国仿制的海用雷达包括搜索攻击专用雷达、海军警戒专用雷达、鱼雷快艇专用雷达、导弹制导雷达等。这一阶段仿制的雷达大部分都相当于前苏联四五十年代的水平,仿制的成功使得我国的雷达产品得到了扩展,也使我国基本掌握了雷达生产的基本过程。(3)自行设计1960年中央军委提出了以两弹为主,努力发展电子技术的方针,为我国雷达工业明确了方向。在弹道导弹预警系统方面,我国成功研制了大型的远程跟踪雷达,超视距试验雷达和大型相控阵雷达。与此同时,我国还自行研制出了一批与武器配套的雷达,包括机载火控雷达、轰炸瞄准雷达、测距雷达、多普勒导航雷达、导弹制导雷达等。除了军用雷达,我国还自行研制出了民用的气象雷达、空中交通管制雷达等。这一阶段我国脱离了国外产品的图纸和资料,自行研制和开发新雷达,所需原材料、元器件都立足于国内。并且开始大量生产,向国外出口。 2 脉冲多普勒雷达信号处理技术研究 2.1 脉冲多普勒雷达反电子侦察能力 电子干扰的针对性很强,有效的电子干扰需要知道雷达工作的时间、空间、频率等信息,所以现代电子干扰设备都有侦察功能。用侦察设备引导干扰机,使干扰机能把有限的干扰功率投向需要干扰的目标。干扰设备的工作过程大致可分为三个阶段:截获雷达信号;分选识别威胁源;组织实施干扰。如果破坏或延误其中的任何一步,都会降低干扰机的作战效能。如果使干扰机收不到雷达信号,雷达肯定不会受到敌意的干扰。即使雷达信号不能躲过干扰机的侦察,但能使干扰机无法确定所截获的信号是否值得干扰,使干扰机要么在干扰与不干扰之间犹豫不决而错过良机,要么不能采取有效的干扰样式或合适的干扰参数而达不到预期的干扰效果,同样能收到抗侦察的效果。 2.2 脉冲多普勒雷达抗箔条干扰能力分析 箔条使用简单、造价低,容易覆盖较宽的频带。在过去的较大战争中,都使用了箔条干扰。大面积的箔条云形成类似于地杂波的分布式干扰背景,雷达在这种干扰中检测目标类似于在高斯噪声背景中的日标检测。小面积的箔条云可形成假目标,起欺骗干扰作用。总之,对于只从时域检测目标的普通脉冲雷达,箔条有较好的干扰效果。PD雷达从频域检测目标,目标的多普勒频率由它的运动速度确定,箔条能否干扰PD雷达由箔条具有的速度确定。箔条通常是从具有一定初速度的载体上投放出来的,刚投放时具有载体的速度。箔条散开到有干扰作用需要一定时间。虽然刚投放的箔条有大的速度,但反射面积小。相反,反射面积大时,速度又小。箔条从载机投放后只需几秒钟,其速度就降为当时的风速。如此大的加速度,使其反射信号在每个多普勒滤波器中的停留时间太短。来不及建立起足以和目标信号相对抗的幅度。所以箔条的初速度对PD雷达的干扰作用很小。 2.3 PD雷达保护喇叭抗来自旁瓣的干扰 PD雷达中重复频率工作模式,目标检测是在旁瓣杂波中进行的。为防止地面大建筑物及类似反射体的强反射信号从天线旁瓣进入雷达,造成虚警干扰,PD雷达应有保护喇叭。干扰机可通过雷达天线旁瓣对雷达实施干扰。对此雷达可用保护喇叭对干扰信号进行对消或匿隐。主天线和保护喇叭的相对增益。若要对来自旁瓣的干扰匿隐,保护喇叭的增益应比天线主瓣的增益小,比天线旁瓣的增益大。因此经旁瓣进入雷达的干扰信号将在保护通道某个距离多普勒单元产生一个比主通道对应单元中更大的幅度响应。当主通道信号与保护通道信号之比较小时,表明该信号是自旁瓣进入的,比较器产生一个匿隐门来抑制主通道对该信号的检测。反之则认为信号来自天线主瓣,主通道对信号进行检测。利用对消的方法也可以抑制来自旁瓣的干扰。

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