现代雷达信号处理

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1、雷达空域及空时信号处理赵永波ybzhao@xidian.edu.cn雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理重点实验室内容简介主要内容：阵列信号处理在雷达中应用1、背景知识2、自适应旁瓣匿影（SLB）3、自适应旁瓣相消（SLC)4、自适应数字波束形成（ADBF）5、波达方向（DOA）估计6、动目标显示（MTI）和动目标检测（MTD）7、空时联合自适应处理技术（STAP）8、空时联合DOA估计9、米波雷达测高技术雷达信号处理重点实验室一、背景知识1、雷达信号处理内容雷达：一种重要的电磁传感器，在国防和国民经济中应用广泛，最大特点是全天时、全天候工作。雷达组成：

2、天线、发射机、接收机、信号处理机、终端显示等。雷达体制:机械扫描相控阵体制数字阵列体制雷达功能：探测、定位、识别（成像）。资源利用：时域、空域、频域、极化。雷达信号处理重点实验室一、背景知识1、雷达信号处理内容雷达信号处理重点实验室一、背景知识1、雷达信号处理内容雷达信号处理重点实验室一、背景知识1、雷达信号处理内容抗干扰：自适应旁瓣匿影（SLB）自适应旁瓣相消（SLC)自适应数字波束形成（ADBF）抗杂波：动目标显示（MTI）动目标检测（MTD）空时联合自适应处理技术（STAP）抗噪声：脉冲压缩（PC)脉冲相干/非相干积累检测和定位：恒虚警率（CFAR)检测

3、距离、角度（或DOA）估计雷达信号处理重点实验室一、背景知识雷达信号处理重点实验室一、背景知识雷达信号处理重点实验室一、背景知识雷达信号处理重点实验室一、背景知识接收MTI检测通信波束合成脉压（干扰相消）测高MTD定时控制（差分）雷达信号处理重点实验室一、背景知识2、阵列信号处理内容阵列信号处理:将多个传感器设置在空间的不同位置而组成传感器阵列，用传感器阵列来接收空间信号并对接收的信号进行处理。研究内容:自适应波束形成(ADBF，又称空域滤波)和波达方向(DOA)估计目的：通过对阵列接收的信号进行处理，增强所需要的有用信号，抑制无用的干扰和噪声，并提取有用的信

4、号特征以及信号所包含的信息。优点：与传统的单个定向传感器相比，传感器阵列具有灵活的波束控制、高的信号增益、极强的干扰抑制能力以及高的空间分辨能力等。雷达信号处理重点实验室一、背景知识由于空间传播波携带信号是空间位置和时间的四维函数，所以：连续：面天线空间采集{传播波{离散：传感器阵列的接收时间采所有传感器同步采样集：又称为快拍（snapshot）雷达信号处理重点实验室一、背景知识空时采样示意图如下：1N2LN元传感器阵列}M次同步采样MMM空时处理获取信息：波的到达方(DOA)、波形参数、极化参数估计、空间滤波与检测等雷达信号处理重点实验室一、背景知识3、阵列

5、信号模型θ12NdL第一个阵元收到的信号：x(t)=s(t)exp[j(ωt+ϕ)]1r**W*WWN=s(t)exp(jϕ)exp(jωt)12r=s(t)exp(jωt)雷达信号处理重点实验室一、背景知识第二个阵元收到的信号：x(t)=x(t+Δt)21=s(t+Δt)exp(jωt)exp(jωΔt)Δt=dsinθ/c假设复包络变缓慢（为窄带信号），则s(t+Δt)≈s(t)所以有x(t)=s(t)exp(jωt)exp(j2πdsinθ/λ)2雷达信号处理重点实验室一、背景知识若以阵元1为参考点，则各阵元接收信号可写成：xtste()=()jtω12

6、πjdsinθjtωxtsted()=()λ2M2πjNd()−1sinθjtωxtstee()=()λN雷达信号处理重点实验室一、背景知识写成矢量的形式：⎡⎤1⎡⎤xt()⎢⎥12π⎢⎥⎢⎥jdsinθxt()eλXa==⎢⎥2jtω⎢⎥=()ts()tes()()tθ⎢⎥M⎢⎥M⎢⎥⎢⎥xt2π⎢⎥⎣⎦N()jNd()−1sinθ⎣⎢⎥eλ⎦称a(θ)为方向矢量或导向矢量（SteeringVector）。在窄带条件下，只依赖于阵列的几何结构（已知）和波的传播方向（未知）。st()为复包络（视频），信号形式和不同的应用环境、处理的不同问题有关。雷达信号处理重

7、点实验室一、背景知识其中k=2π/λc雷达信号处理重点实验室一、背景知识以均匀圆阵中心为参考点雷达信号处理重点实验室一、背景知识4、阵列窄带信号的定义假设D为阵列的孔径，信号带宽为B,当信号在阵列上的最大延迟Δt(=D/c)<<1/B时,该信号为窄带信号。B=1/τ,τ为包络宽度。宽带信号可以通过分成多个子带来存处理雷达信号处理重点实验室一、背景知识5、常规波束形成（ConventionalBeamforing）波束形成（空域滤波）技术与时间滤θ波相类似，也是对（空域）采样数据12N作加权求和,输出为：dLHHyt()==WX()tst()Wa(θ)T**其中

8、W=[]WW,,,LW*W12NW1W