雷达系统_信号处理

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1、雷达系统主要内容一、雷达信号处理初步二、雷达波形与模糊函数简介三、脉冲压缩雷达四、脉冲多普勒雷达五、相控阵雷达六、其它补充内容•雷达数据处理•超视距雷达•多基地雷达•连续波雷达第一章雷达信号处理初步主要内容I.基带信号的概念II.雷达信号处理的实现III.信号检测的基本理论IV.恒虚警处理I.基带信号的概念1.射频信号射频信号均为带通实信号例：典型雷达发射（接收）信号为N个频射脉冲带：射频信号的一般频谱曲线：例：下图为雷达发射信号的频谱（N=1）：射频信号的特点：•为带通实信号：电子系统使用的信号•不便数字信号处理不便数字采样：频率高，从而要求采样速

2、率高不便数字处理：采样速率高，从而要求处理速度高解决方法：基带处理即：将射频信号变到基带信号再进行处理。对基带信号的要求：•不丢失信息•便于采样和处理2.基带信号基带信号的其他名称：复包络信号、零中频信号、正交双通道信号。射频信号、解析信号和基带信号的频谱关系：射频信号、解析信号和基带信号的时域表达式：()tat()sin()t不能由It()的希尔伯特变换得到3.雷达信号举例常规射频脉冲信号及基带信号发射信号：xtT()at()cos(2ft00)'接收信号：xt()katt()cos[2ftt()2ftt()]Rd0

3、0000katt()cos[2ftt()2ftt()]00000d（图见下页）TAAkAt0射频信号、解析信号和基带信号的频谱关系：AkAkAII.雷达信号处理的实现1.信号处理的概念一般来说：所有对信号进行的变换都是信号处理雷达信号处理的两个主要内容：通过对信号的变换，实现信号检测与参数估计信号检测：发现目标信号估计：测量目标参数，包括距离、方位、速度等本节主要介绍雷达信号检测与参数估计的基本实现方法。2.雷达信号处理的原理•雷达简化原理框图r(n)(某距离单元)信号处理机对经基带采样后的数字基带接收信号进行处理。•典型雷达信号处

4、理原理框图雷达信号处理主要包括MTI、MTD、求模、CFAR等多个环节(以后可看到,还包括脉冲压缩)，每个环节前（除求模外）均需要进行1帧数据的乒乓存储。（各模块详见下图）•典型雷达信号处理原理框图（MTI和MTD部分）•典型雷达信号处理原理框图（求模，CFAR部分）存储数据与数字基带信号的关系以单目标回波信号为例设脉冲重复周期为：T基带采样电路，将模拟基带接收信号变为数字基带接收信号。采样间隔为距离单元宽度=脉冲宽度。3.MTI处理•MTI是慢时间域的处理（采样间隔为T）•需要对不同距离单元进行相同的处理•MTI处理的物理与数学模型下图r(n)为数

5、字基带接收信号（某距离单元）二次对消MTI•MTI处理前的数据MTI处理后的数据k+1k+2经k次对消后会减少k个脉冲数据。图中的数据和右侧序号是k=1的（即一次对消）的情况。•MTI处理的作用MTI滤波器的频率特性（以一次对消为例）Xf()d可见：MTI滤波器可抑制多普勒频率为0的回波信号，即可抑制固定目标回波，例如地面雷达的地杂波。以某距离单元为例，MTI前后r(n)和y(n)的表达式为：y(n)与r(n)相比，仅是幅度与相位的差别。4.MTD处理•MTD也是慢时间域的处理：采样间隔为T，采样点数为N-K=L•MTD的处理算法：按距离单元进行相参

6、积累重画MTD处理前的存储数据：k+1k+2以某距离单元为例：n=k+1~N为频率为fd的复正弦信号，其幅度为cA，相参积累算法j2fdd(n1)Tj2fkT取权值：wn()ee即：jf20Tdwk(1)e1j21fdTwk(2)eN-k个wk(3)ej22fdT权系数…j2fd(1)NkTwN()ekkk积累前，每个取样取得模均为cA，即：yn()cA(1~nkN)Nk次积累后，其幅度值增加了Nk倍，即：PNkcA()实现了相参积累•相参积累的FFT实现现在的问题是：fd不知

7、道，故权也不能确定解决方法：试探法0111213111NKf,,,,,L取：dNKTNKTNKTNKTNKT共N-K个离散频率值共可得到N-K组权，利用每组权，可计算出P(0)~P(N-K-1)一般来说N-K为2的整数次方，如：N-K=8，32，64…..等。利用FFT可同时计算出P(0)~p(N-K-1)P(0)y(k+1)y(k+2)P(1)FFTy(k+3)P(2)……y(N)P(N-K-1)进行FFT运算后的存储数据：以K=1,N-K=8为例，对第j个距离单元的数据y(2)~y(9)进行FFT，便可得到P(0)~P(

8、7)。即：•MTD的作用：频谱分析，相参积累可用FFT窄带滤波器组的频率特性来解释（以N-K=8为例）NK