雷达信号处理

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1、雷达信号处理第第55章雷达信号处理雷达信息处理综述在20世纪70年代初出现的村船用ARPA设备中，将雷达、陀螺罗经、计程仪及其它传感器信息通过若干处理机和专用快速硬件，进行综合处理，从而实现后面将要讨论的船用ARPA的各种功能。可见，雷达信号、数据处理在包括船用ARPA系统等各种雷达应用系统中占有十分重要的地位。雷达信号处理用在目标回波信号检测之前，而数据处理（含数据录取、目标跟踪、识别、计算、危险判断等）则在检测之后。船用雷达ARPA系统包括传感器（俗称"雷达头'）和雷达信号处理、数据处理及ARP

2、A终端显示等部分部分，构成的雷达ARPA系统的简化原理框图，如图5－1所示。图5－1雷达ARPA系统简化原理框图雷达信号处理内容这里指的是从传感器（雷达头）取得目标的回波视频信号后进入"雷达信号处理器'，处理的内容包括原始视频信号的量化处理，即通过A／D处理和杂波处理。并在此基础上，进行目标信号检测并利用一定的方法来抑制海浪、雨雪、相邻同频段雷达以及机内噪声等各种干扰杂波，处理后的视频信号在和某个检测门限进行比较，若信号招过检测门限，则被判断为"发现'目标，过程是自动的，即目标自动检测，然后将目标信

3、号输送到"数据录取器'，以测量目标的距离、航向、航速等数据以及未来可能应用的其它一些目标特性。数据录取器输出的便是目标观测值的估计，称为目标点迹。数据录取是由ARPA计算机来实现的。由数据录取器输出的目标点迹数据，在"数据处理器'中完成各种相关处理。雷达数据处理这里指的是雷达从数据录取器取得目标的位置、运动参数（如径向距离、径向速度、方位等）后进行的对目标测量数据进行互联、跟踪、滤波、平滑预测等运算。这些处理可以有效地抑制测量过程中引入的随机误差，精确估计目标位置和有关的运动参数（如航向、航速等），

4、预测目标下一个时刻的位置，并继续进行跟踪，形成稳定的目标航迹。同时，还要进行船舶与船舶间的碰威判断、报警等的各种数据处理，形成船用ARPA系统相应的各种功能，而这些功能均可在终端显示屏上进行操控显示。观察雷达测量数据进行处理的层次看，倘若将雷达信号处理看成为"第一次处理'，那么雷达数据处理则称为"第二次处理'，而将军用雷达中的拦截判定、拦截指令计算、拦截方式和杀伤概率计算等或港口多雷达站需要进行的多部雷达信息传递、中心站汇总、再处理则可称为"第三次处理'。而从对测量数据进行处理的级别看，上述的分次处

5、理，可依次分别称为"一级处理'、"二级处理'、"三级处理'。要注意的是，不论是按依次或依级，没有前者的处理，就不可能进行后者的处理。亦即，二级处理基于一级处理，三级处理则基于一、二级处理。本篇将讨论与上述相关的雷达信息处理的一般原理与实现方法，讨论基本是针对船用ARPA系统各项功能进行的。雷达信号、数据的三级处理至今，船用雷达的信息处理还仅限于时域处理，其主要处理任务是将来自接收机的载有目标信息的回波视频信号进行加工处理，在终端显示屏上显示目标的存在，目标的坐标数据，目标运动数据，目标的运动态势，判

6、断目标有无碰撞危险以及安全航行的避让方案等。按照任务与内容的不同，船用雷达的信息处理可以分为三个处理等级（三个加工）以及与其相应的不同的三个处理过程。1.一级处理一级处理的任务是目标的自动检测和目标数据录取，具体有：1）在雷达接收机输出的回波视频信号中存在的海浪、雨雪、及接收机内部噪声等杂波干扰背景中，检测出有用的目标回波，判定目标的存在；2）录取目标的坐标数据和目标的其它参数，如；目标大小、类型，并对目标进行编号。2.二级处理一级处理的任务是对目标的自动跟踪、目标参数的自动计算以及目标是否存在碰撞

7、危险，并给出安全的避让方案，具体有：1）按照一次处理提供的信息，建立运动的航迹，计算并存储运动参数，并对目标进行R-/X-Y坐标变换；2）对目标进行跟踪，并判断每次天线扫描的回波信号是否为同一目标；3）预测并判断运动目标的未来状态，计算最接近距离（DCPA,由简称最接近点CPA）、到达最接近点CPA的时间（TCPA）,判断有无碰撞危险，计算安全航行方案等。33．三级处理在多站雷达系统中，如港口大型雷达系统，需要将分布在不同地点的多部雷达信息传递并汇总到中心站，虽然各分站雷达信息已经过两次处理，但汇总

8、到中心站后，任然需要进行三级处理，才能正常利用。具体任务是：1）将目标的坐标数据和运动参数统一于一个坐标系统和及时系统。这是因为一次、二次处理均按各站的坐标系统进行的，而各分站的工作所用坐标在时间时不同步的，需要统一坐标和时间的标准。2）将各分站的目标点迹数据（含目标的坐标、运动参数以及其它各种特征参数）加以识别，并归入相同的目标航迹数据中去。这是因为各雷达站（主要指在相邻雷达探测覆盖交叠区）的测量精度不同，数据计算和传递过程中所引入的误差也不同，因此，有不同各雷达所