《脉冲雷达》PPT课件.ppt

现 代 雷 达 技 术,第2章 脉冲雷达,本章介绍,本章简介 脉冲雷达测距 最优滤波 动目标显示（MTI）雷达 动目标检测（MTD）雷达 脉冲多普勒（PD）雷达,脉冲雷达测距,脉冲雷达测距 脉冲延时法：最直接、应用最广的测距法 R = c tR/2， 1ms = 150m 简单雷达 显示器直接测读 现代雷达 距离门（波门）选通,具有机械距离刻度标尺的 显示器荧光屏画面,距离门测距 测读回波脉冲延时的距离增量（单元） 模拟雷达：按时间顺序开闭的一组高速电子开关，每个开关开启时间为一距离门 数字雷达：采样间隔为一距离门,脉冲雷达测距,脉冲雷达测距范围 最小可测距离：脉宽t + 收发转换时间 t0 最大不模糊距离：脉冲重复周期 影响测距精度的因素 电波传播速度变化 大气折射：视在距离和真实距离,距离模糊 雷达作用距离 最大不模糊距离：距离模糊 若测得回波延迟 tR，PRT = Tr，模糊值m R视在 = 0.5 c tR R真实= 0.5 c (mTr + tR),脉冲雷达测距,脉冲雷达测距,距离盲区 收发共用天线雷达，在发射脉冲和收发转换期间不接收信号：tB = t + t0 存在距离模糊时，tB 所对应的各真实距离处的目标将被屏蔽，形成距离盲区，宽度 0.5 c tB 若目标回波延时正好是PRT的整数倍，则该目标将落在距离盲区内而不被发现,脉冲雷达测距,解距离模糊方法 多重脉冲重复频率法 可得到更大的不模糊距离 可解决发射脉冲遮挡造成的距离盲区问题 示踪脉冲法（给各脉冲加标签） 脉冲舍弃法（舍去脉冲串中的一个脉冲）,脉冲雷达测距,多重PRF解距离模糊 雷达以 fr1 和 fr2 为PRF交替发射相参脉冲串，目标回波的真实延时 tR 为 n1 和 n2 分别为用 fr1 和 fr2 时的测距模糊数。通常取 a = 1，则 n1 = n2 或 n1 = n2 1,脉冲雷达测距,幻影（Ghost） 若有两个同向同速的目标出现在不同的距离上，采用两重PRF解距离模糊时将出现配对模糊，即有两组配对方式，一组是真实的，另一组则为幻影。 例： fr1： 两个目标 R视在11 R视在12 fr2： 两个目标 R视在21 R视在22 配对1： R视在11 R视在21 R视在12 R视在22 配对2： R视在11 R视在22 R视在12 R视在21 增加第三重PRF可去幻影,脉冲雷达测距,中国余数定理（孙子点兵定理）解模糊 真实距离 Rc = (C1A1+C2A2+C3A3) mod(m1m2m3) 其中 Ai 为模糊（视在）距离 mi 为PRF比值 C1 = b1m2m3 ; C2 = b2m1m3; C3 = b3m1m2 b1 是使 b1m2m3 mod(m1) = 1 成立的最小整数， b2 和b3 与此类似,脉冲雷达测距,例：设 m1 = 7, m2 = 8, m3 = 9; A1 = 3, A2 = 5, A3 = 7，Ai 为距离门序号，t 为距离门宽度，则有 m1m2m3 = 504 b3 = 5, 578 = 280 mod 9 1， C3 = 280 b2 = 7, 779 = 441 mod 8 1， C2 = 441 b1 = 4, 489 = 288 mod 7 1， C1 = 288 C1A1 + C2A2 + C3A3 = 5029 得不模糊距离门序号 Rc = 5029 mod 504 = 493 目标真实距离为 R = 0.5Rc ct = 246.5 ct,最优滤波,最优滤波器的频率响应 HM( f )：单脉冲波形匹配滤波 HC( f )：多脉冲杂波对消 HM2( f )：窄带多普勒滤波，脉冲串相参积累 窄带多普勒滤波器组频率覆盖范围：- fr / 2 fr / 2,最优滤波,匹配滤波器 白噪声背景中检测信号的最佳线性滤波器，其传输函数是输入信号频谱的复共轭， 脉冲响应是输入信号的镜像函数 匹配滤波器的输出SNR在时刻 t0 达到最大 N0 是输入噪声谱密度，E是输入信号能量,动目标显示雷达,动目标显示（MTI）雷达 目标相对径向速度 vr，多普勒频移 fr = 2vr/l 单路解调后，脉冲串被多普勒频率调幅 正交双通道（I、Q）处理无盲相,动目标显示雷达,MTI雷达原理 固定目标：等幅脉冲串，脉间相差0 运动目标： 调幅脉冲串，脉间相差 2p fdTr 相邻脉冲相减滤除固定杂波，保留运动目标 滤除固定杂波后，原来被强杂波背景淹没的运动目标回波信号将在终端显示器上显现出来，故称动目标显示 一次相消器，（运动杂波抑制滤波器）,动目标显示雷达,动目标显示雷达,脉冲雷达发射信号频谱 等幅脉冲串：被 sinc 函数调幅的周期线谱 天线方向图调幅脉冲串：被 sinc 函数调幅的周期带状谱。复杂目标：频谱展宽 运动目标回波将发射信号频谱搬至( f0 +fd ) 正交双通道处理：单边低通滤波,动目标显示雷达,MTI,动目标检测雷达,动目标检测（MTD） MTI 雷达改善因子一般在 20dB 左右 窄带多卜勒滤波器组：一组相邻且部分重叠的滤波器组覆盖整个多卜勒频率范围 白噪声时，窄带滤波器组使SNR提高 N 倍 MTD = MTI + 窄带多卜勒滤波器组,MTD,动目标检测雷达,多卜勒滤波器组的实现方法 硬件：N 抽头横向滤波器，各脉冲加权后求和 实际：N点加窗DFT实现，第 k 个滤波器中心频移：,横向滤波器,(n = -N/2-1, ,-1,0,1,N/2),动目标检测雷达,加窗FFT实现多卜勒滤波器组 问题：由DFT实现的窄带滤波器的频谱副瓣较高，如第一副瓣峰-13.2dB，副瓣渗入的强杂波或强干扰剩余剩余仍然很强，导致通带内的信杂比较低，不利于检测较弱的运动目标 越靠近杂波中心的滤波器，副瓣渗漏影响越大 解决方案：先对消主杂波，再进行加窗DFT 加窗目的：压低窄带滤波器副瓣 相参脉冲数：通常2的幂次+2，可利用FFT,动目标检测雷达,杂波图 将雷达监视空间分割成许多距离-方位单元，储存在各个单元中的杂波强度构成杂波图 作用： 对中放增益控制：杂波强度随距离快速变化 检测0多普勒强目标：MTI造成速度盲区 实现： Y(n) = (1-K1)X(n)+K1Y(n-1),动目标检测雷达,多普勒模糊（测速模糊） 多普勒滤波器组频率覆盖范围：- fr / 2 fr / 2 | fd | fr / 2 时，频率混迭 = 多普勒模糊 解模糊：多重PRF配合中国余数定理，或HPRF 多个同距同向目标解模糊，配对错误导致幻影 多普勒盲区（盲速 / 测速盲区） MTI对消器 = 零多普勒附近成为多普勒盲区 多普勒模糊时，k fr 附近的目标速度称为盲速 减少多普勒盲区大小：多重PRF ，或HPRF,动目标检测雷达,PRF选取 HPRF：测距模糊，测速不模糊，杂波强度高 LPRF：测距不模糊，测速模糊 MPRF：测距、测速都有模糊，杂波强度下降 距离-多普勒二维盲区 8/3准则：一种常用的多重MPRF选择方案，又称“3:8”准则，即利用8个不同PRF中的3个来检测某一目标回波以避开距离-多普勒二维盲区 在选取的3个MPRF中，2个用来解模糊，第3个用来去幻影,动目标检测雷达,自适应最佳滤波 相参脉冲序列 S = s1