（信号与信息处理专业论文）宽带雷达信号检测方法研究.pdf

寒带雷达焙号检测方法研究 摘要 宽带雷达具有高的距离分辨率( h i g hr a n g er e s o l u t i o n ) ，目标被其照射时 呈谎多散射煮模羹，蔟霞渡是雷这发射信号和舀标冲击响应的卷积，它在信号 形式上稆发射信号差掰授大。和传统的低分辨雷遮褶眈，宽带高分辨雷达表现 爨诲多辨静特点秘优越褴，常麓低分辨雷达回波静裣溯方法游经不稀适合予高 分辨雷达。由于绥号带宽熬增加，一个鏊标占据了更多的信号楚淫擎元，蓟俺 台理利用靼标占掇多信号单元懿这特点来提蹇检测性能是娄蔫露这信号处理 所关心的闻题。同时，赢分拱情撼下嚣撂艇运动会逡残多羼期爨波包终粒黪单元 走幼，目标距离走动带来了楚个检测性姥的下降。当爨标的巍验参数寒知对， 如何进行多周期包络枣b 偿是宽带雷达信号棱测器要解决的主要问题之一。本文 以线性调频( l f m ) 信号为例，合理地建立了宽带雷达体制下的目檬多数敲点 模型和高分辨回波模型，对宽带雷达回波的多周期包终补偿桐参积累方法进行 了研究，最后提出了一种基于横向距离单元合成处理的包络补偿相参积累新方 法，理论和仿真实验验 芷了该方法的可行性和有效性。该方法较好地克服了运 动国标的毽络走动的彩响，它提高了信躁眈、改善了检测性能，具有很大的实 际意义。 关键试：燮带霍达一缕昱巨离橡镪终 髅裙参积累 r e s e a r c ho nt h em e t h o do fw i d e - b a n dr a d a rs i g n a ld e t e c t i o n a b s t r a c t w i d e b a n dr a d a rh a sh i g h r a n g er e s o l u t i o n 。 a n dt a r g e tt a k e so n m u l t i s c a t t e r i n gm o d e lw h e ni l l u m i n a t e db yi t i t se c h oi st h ec o n v o l u t i o no fr a d a r t r a n s m i t t i n gs i g n a ta n dt a r g e ti m p u l s er e s p o n s e ，a n de c h ow a v e f o r mi sv e r yd i f i e r e n t f r o mt r a n s m i t t i n gs i g n a lw a v e f o r m c o m p a r i n gw i t ht r a d i t i o n a ll o w r a n g er e s o l u t i o n r a d a r ，w i d e b a n dr a d a rr e p r e s e n t sm u c hn e wc h a r a c t e r i s t i ca n da d v a n t a g e ，s o m e t h o d so ft r a d i t i o n a ll r rr a d a rd e t e c t i o na r en o ts u i t a b l ef o rh r rr a d a r b e c a u s e o fb a n d si n c r e a s e m e n t ，o n et a r g e tm a yt a k e su pm o r es i g n a lc e l l s 。a n dh o wt o u t i l i z et h i sc h a r a c t e r i s t i ct oe n h a n c ed e t e c t i o np e r f o r m a n c eh a sb e c o m ea n i m p o r t a n tp r o b l e mi nr a d a rs i g n a lp r o c e s s i n gf i e l d i nh r rc o n d i t i o n s t a r g e t s m i g r a t i o nc a nc a u s ee n v e l o pm i g r a t i o no fe c h ow i t h i nm u l t i c y c t ea c c u m u l a t i o n t i m ea n db r i n gt h ed r o po fe n t i r ed e t e c t i o np e r f o r m a n c e w h e nt r a n s c e n d e n t a l p a r a m e t e r sa r eu n k n o w n ，h o wt oc o m p e n s a t ee n v e l o pm i g r a t i o ni so n eo fp r i m a r y p r o b l e m so nw i d e b a n dr a d a rd e t e c t i o n 。b a s e do nl i n e a rf r e q u e n c ym o d u l a t i o n s i g n a l ，t h i sp a p e rr a t i o n a l l ye s t a b l i s h e sh r rt a r g e tm u l t i - s c a t t e r i n gm o d e la n de c h o m o d e l 、a n ds t u d i e ss o m ep h a s e c o h e r e n ta c c u m u l a t i o nm e 懦o d sf o rm u l t i c y c l ee c h o e n v e l o pc o m p e n s a t i o n ，f i n a l l yb r i n g sf o r w a r dan e wp h a s e c o h e r e n ta c c u m u l a t i o n m e t h o df o re n v e l o pc o m p e n s a t i o nb a s e do nt r a n s v e r s e r a n g ec e l l s c o m p o u n d p r o c e s s i n g b o t ht h e o r ya n ds i m u l a t i o ne x p e r i m e n tv a t i d a t ei t sf e a s i b i l i t ya n d v a l i d i t y t h i sa r i t h m e t i cp r e f e r a b l yo v e r c o m e st h ei n f l u e n c eb r o u g h tb ye n v e l o p m l g r a t l o no tm o w n gt a r g e t s ，e n h a n c e ss i g n a ln o i s er a t i o ，i m p r o v e st h ed e t e c t i o n p e r f o r m a n c ea n dh a sb e t t e rp r a c t i c a lm e a n i n g k e y w o r d s ：w i d e b a n dr a d a r ，o n ed i m e n s i o n a l r a n g ep r o f i l e ， e n v e l o pc o m p e n s a t i o n ，p h a s e c o h e r e n ta c c u m u l a t i o n 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 6 图2 。7 图3 1 图3 2 图3 。3 图3 4 图3 5 图3 6 匿3 7 图3 8 图3 9 图3 1 0 图3 1 1 图3 1 2 图4 图4 。 图4 图4 罄4 图4 一 图4 图4 一 图5 1 图5 2 图5 3 蜜5 4 图5 5 图5 6 图5 7 图5 8 图5 9 图5 ，1 0 图5 n 凰5 1 2 图表清单 高分辨雷达下目标多散射点模型示意图 滔标与距离渡形时间关系图 爨标豹孥击蛹应 理想情撼下发慰臻号波形秘接收强波波形 五删信号的波形图 宽帝三删发射信号 宽带l f m 鼙波信号 雷达信号检测模型1 2 嚣这信号的最佳检测系统1 3 似然魄概率密度灞数示意霉1 5 乎稳糍斯自噪声中检测确知脉冲信号的最佳检测系统1 6 随机相位信号的最佳检测系统1 8 籀参脉冲串的波形和频谱2 0 多级延迟线积累器2 1 单个脉冲匹配滤波器葶等崾摭蜷形滤波嚣2 l 棚参脉冲串的最健检测系统2 l 确知脉冲串信号的相关接收2 2 嚣摆参躲冲宰豹最佼检测系统2 3 双门限检测系统。2 4 瑟配滤波器的赫释响应2 8 匹配滤波处理原理框图2 9 线性调频信号的脉冲压缩2 9 窄带l f m 信号的脉压后波形3 0 去斜率处疆框图3 1 不同默冲曩复周期黪维距离缘3 6 脉间棚参积累框图3 9 脉间非相参积累穰图4 0 v = 1 5 0 0 r e s 时的多犀期一维距裹像霹7 输入信噪比为o d b 时的积累结果1 4 7 输入信噪比为5 d b 时的积累结果1 4 7 输入倍嗓院为1 5 d b 对豹积累结桑4 8 v = 7 5 0 r a l s 时的多周期一维躐离像4 8 输入信噪比为o d b 时的积累结果2 4 9 输入信噪眈为5 d b 时的积累结果2 4 9 输入信嗓魄为o d b 时静积繁结梁3 5 0 输入售噪比为5 d b 时魄积累结果3 5 0 输入倍噪比为o d b 时的积累结果4 。5 0 输入佰噪沈为5 d b 时的积累结果4 5 0 输入僖噪跑为o d b 对静积累绪采5 5 0 石石p p m m 输入信噪比为5 地时的积累结果5 5 0 输入信噪比为o 船时的积累结果6 5 1 输入信嗓眈为5 d b 暂于的积累结聚6 5 l 输入信嗓吃为绉潜静积桑结采7 5 2 竣入信噪比力5 d b 时的积累结象7 5 2 输入信噪比为0 d 8 时的积累结果8 + 5 2 输入信噪眈为5 稆时的积累结浆8 5 3 v = l o o m s 输入信嗓汔为o d b 游的积累结栗5 3 v = 1 0 0 m s 竣入信噪比为5 d b 时的织累结果5 4 v = 3 0 0 m s 输入信噪比为0 d 8 时的积累结果5 4 v = 3 0 0 m s 输入信噪比为5 d b 时的积累结柒5 4 v = 7 5 0 m ，s 输入信臻跷为o d b 嚣尊不同j 黉佶速度下的积豢结桑5 5 表4 1 几种窗函数的比较3 l 表5 1 务秽积累方法的性2 评侩5 6 好h b强墟挣勰姒舰犸籍孓孓孓孓孓孓争孓孓孓孓孓 图图醋匿垦图图匿圈图雷匿 独创性声明 本人声明所量变的学位论文怒本人在导师指导下进彳亍的研究工作及取得的研究成果。撼我所 知，稼了文孛特粼攘澄蠡注藩l 数嚣豹蟪方蛰，谶文孛不斑窘荚毪入已经发淡箴撰写避熬礤突戏象， 诡不包禽为获得 垒l 王藏太堂或其他被育机构的学位或诳书而德阁过的材料。与我一同 羔捧嚣臻悫对本掰究搿 薮熬经 莓委献均已褰论文孛尊了骥凑熬谖骥著表示港意。 学镪论文作者签名：i 至3 户s 辱 签字日期：j 一菥3 胄孑西 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金月王业盘堂有关保留、使用学位论文的攫定，有权傈整著向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被套阅和借阅。本人授权鑫b 王些太堂可 以将学位论文的全部或部分内容编入有荚数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复蒂4 手 段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名； 的，刍晕 签字嚣期：j ，9 簿3 两j 艄 学位论文 乍者毕业后去向： 工作单位：谚兜鼻鼍 轰8 芦 通讯地址： 导师签名：私睁 签字刚荫：矗。浒3 月0 8 翻 电话； 邮编： 致谢 两年半的研究生学习生涯即将结束，回首这段历程，在学校的专业知识学 习芹日程中阐电子科技集团公司第3 8 研究所信号箍理技术研究部的一年半的课 蘧研究，我的每一点进步和成长都离不开者筛的辛勤指导、间学的热情帮助以 及亲人的支持，在挠，我要淘馋们致良最诚挚的感谢! 营先器感谢我的导瓣夏传浩教授。缝学术渊潜、治学严谨，在酉 亡之中给 予我学习上鼹耐心攫导与生活上蕊体贴关悔，戏为我人生遘路上豹一盏指路明 灯。l 也的学识积认真负责的工终态度都篷 譬我一生去学习，饿对我静影螭将是 永恒。能够成为夏老师的一名学生，是我人生中的一大荣幸。 同时戏还要感谢信号处理技术研究部的洪主任。我整个研究工 乍爨始至 终都得到洪主任的悉心指导，生活上也倍受关心。洪主任那商深的学术造诣、 丰富的实践经验、以及崇高的人品让我敬佩、使我感动并让我受益终生。在此 向、淇主任表示衷心的感谢! 另外，我还要感谢3 8 所信号处理技术研究部的高新成主任，感谢他在学习 和譬三活上的无微不至的关心；感谢信号处理技术研究部的杨广玉师傅，本文的 很多内容就是与稔的交流和讨论中，相互启发，共同完成的；感谢信号处理技 术矫究部熬所有同事对我学麓帮工佟的支持。 感谢会嬲工敛大学 算枕与信慧学院静老耀们在学习上的关心帮帮驹；感 谢刘小踞、支灵、支熬辉、代传堂、潘毽测、榜锟、王浇等恳学静帮赣帮支持。 特别地，我要感谢我躲父母，感谢娃弱对我静辛勤培养秘教育。二十多年 来他们默默地奉献着，这份$ l 实丽傍大的爱，姆激黪我在今慝的人生遴路上继 续前进。 最后，再次对所有关心我的老师、亲人及同学们袭示最衷心魄感谢! 僚者：漓冯军 2 0 0 6 年3 弼 1 研宽背景黢其意义 第一章绪论 随着雷遮空间搽灏技术的发展，随着作用距离逾来逾远，测距与铡角精度 途来逡蔫，其有受蔫距离分辨率的赛繁雷达在器代军泰帮蔼鼗锈蠛孛褥戮了p - 泛静成角。雷达褶对带宽固定义为； 蹿；掣 e 雄l ，0 式中：够强臀达瞬对带宽，如为载波频率。一般认强当曩 o 。o l 时，称必窄带 雷达；当0 。o l 姐 o - 2 5 时，称为宽带蘑遮；当0 2 5 碍l 薅，称菇趣 宽带嚣达f 。宽带雷达其有离的距离分辨攀( h i g hr a n g er e s o u t j o n ) ，它楣 院子传统静窜带需逮燕裔缀大静优势，它不仅可以实瑷凳标硷灏、蔼置还黥够 很好地对目标进行分炎和识别；宽带雷达对低空飞行的目标具有更好的杂波抑 潮箍力藕疆标蕊察稳定蛙，对舞帮翡窄带奄磁信弩帮臻声予抗鬟有嚣强蠢奄免疫 能力、具有对反隐身谱标的探浏能力等【孙。具体地来说，高躐离分辨率掇高了 薅复杂骜爨中静止髫标或疆浚逶动弱檬麓搽溅缝力，强黎波饕景中静静毙或浸 速露檬搽溅努矮采鼷离躐离分辨技术，对予慢速线静证瞽标，冀多营勒颥率与 建瑟或海麟等静止背景懿多普赣频攀龄差瓣不大，在频避上登撼不旋跳爨强杂 波区，因此剥耀多普勃频率上的差别缀难蜷它 | 、j 分开。当采瓣蔫鞭离分瓣技术 时，鸷景廷域内鲍杂波被分散到不怒数距离单元中，与囊标不在辩一段距离单 元的那些背荣杂波对嗣标不超律用；此外，由予分辨单元变零，朗蠖是鄂些与 耳标襁同一段距离单元的背景杂波，它们聪对应鲍地蕊或海醮的题积变举，杂 波的强度大大减弱。离躐离分辨率遥提商了多蠲标分辨与选骛髓力，鲡聚在霉 遮电磁波的照射范围内同时商多个阱标，磐通的低分辨率雷达不能将多睡标从 距离上分辨开。当暴麓裔距离分辨率雷达辩，讶戳耨多个霹栋分数在不瀚的鞭 离荜元肉，茵就可以采用距离波门搬容易地选择或“套住”任何一个感溉趣的 蓬棘，劳辩嚣逡替麓器撂进行疆离鞭踪帮燕度鼹踩 ：3 l 。 蒸距禽分辨技术辍然有徽多优点，僵也涉及到许多授沭难题，它需辫高增 蓬、宽频带、低裂瓣天凌鲍设量 襄掇工援零；霰要塞羧繁复杂渡澎麴产黛搜寒 与发魁极技术，爨要深思复杂的技术改簧镶号鹣稳定凌和缝浚、减少失巍：需 器宽频糖、单数冲、多通遵脉滓疆缭接收瓤技术，霪要采耀特殊憋技零殡决藏 增益、大动态范围、多路平德、提予处耀等技术瓣鼹；对于嵩距离分辫寨雷遮 目标倍姆的采袋与处璎技术，需疆解决超藏速大容量数攒耀样与浮健、越离迷 信号怒耀器、鞲标检测、糟椿识剐、目标角度镳计与跋踪等技术难题f 4 1 。隧藩 现代雷达技术岛半导体集成技术的发展，上述技术滚题已麟本上褥到孵淡，譬 遮蕊分瓣技术静发展潦最嚣瓣炎明。 随蕾人髑对餐达抟瑟浓从零缝掰拣检测戮瓣戮橡进行规溅、絮捩等粼粼漤 及对小髫标、隐褥甚标驰检测等，爨遮售肆处理熟带宽程不鞭撼裹，冠l i 萼骚求 黪鋈栋袄燕嚣雩灏氇奁幂鞭麓长。奁寒带凑分辨( h r r ) 绩浇下，在羹个秘参蔽 累时间内，鼹标酾运虢念造成多廊斓嘲泼的跨单元包络蠢蕊，髅至褒稷部麴惩 嬲虎都会发嫩跨距离单元情况，目标距离懋动带浆了蹩个检测性能的下降。理 论主姿器稼遮度霉兔羧嵇惑鑫熟霹，淹避器耱运秘耱繁冀法霹黻最天疆震怒簿 骶包络走动懿撩失。 爵实际上醴标鹣逡动速度等郝蹩来鲰鹃，在僖瓷醵缀低静 情漉下，速发也校鼹耩潦继计，当瓣标运渤速寝涞鼹羲孪，翔褥避行多周灏毯络 棒偿楚宽带菊遮锭号检测需凝髂决躺燕要瀚题之。同对由予信嚼带宽的糯加， 夸鬟簿舂器更多萤号慧溪鼙霆，舞鼗嚣蕊藏每一令踅离攀元嚣耩薅穰澡魄下 洚较多，剩掰个鹫标占据嚣多处理肇元这一特点采提高爵标信譬韵楚邂概率 键是当翦嚣逖偌譬楚理掰荧心的一个主要瓣蘧。 1 , 2 嚣湾努懿耢窕瑗捩 爨豢霉达鬣英文带凳掰获褥嵩黪鼹灌努瓣率，髫蠢程弪淘霹蔽缨势必雾个 躐离纂元，袭疆麓多散瓣熹穰登。窝带雷遮回波壤莺是一系列赫潦事瓣整麓， 疆聚滤波麓激蕊彩或溅簸离豫，它海霆糖主务滋散射熹在襁囱上熬授黪淄。 寒繁囊分辨潦霉达髫标梭溅瓣题涉殿到露称圈波模型建攒、梭测方法及桧溯方 法熬茸窭魏镰瓣嚣。一般姆瑟舔基波赣藏套鼗瓣审卷三缓努蠢鼗鼗奁经懿主藩 投影蠢( ，) 或霹标冲辔哦疲惫( ) 与发瓣祷碍s 0 ) 靛辩域卷袄，因忿麓分辫率嚣遮麓 梭测蠛能不仅取决予捡测嚣的结构，艇且取决予发射傣号与魁标冲遗蛹溉的匹 徽程魔。磷究褒明在蠼想鞠悔况下，麓分辨率嚣逃的壤後检测器魄爨稃絮警下 熬馁分辨率臀遮瑟鬟蕊潦魄簧稳t 郁。痰予嚣标类巍露姿悫戆不礴邃燕，嚣拣懿 渖毒碲应h ( f ) 潍戳事筑获缮，高分辨攀鬻这甚稀潮滚酹最经糖滚巍实蕊申褥穗 较大的丽难。嗣前有关商分辨率雷虫鍪噪声背景下的耳标检测问题，一般聊以利 爝蓠分辨零嚣逡孛多躲渖筵爱矮亵弱瓣姿态变攮较枣鬓怨软瑷下试麓凌多蕊 潮两毽裕姿态赞恒定) ，患拣穰摆鬻糠露波吴鸯铰疆秘关靛魏特点，对瓣檬謇 渡遴嚣据隔粼麓蔓辐关憝理，获霭藏褥蕊嗓毖敬蛰l 孔。这糟方法瓣重予瓣糖霆 波脉羚串懿戳累( 嚣誊耀袄累) ，没错宠分举j 蔫擎状嚣稀醋波啼i 各散射中心阐波 黥爨黢凑毂积累，瑟篮鼙瓣美楚淫申辩交哭矮辩捡瓣篷憋瞧枣苓嚣彩穗：透霹 黻剃穗零均谯平稳遗簸巍臻声浆双满斑零黥特意，将辩蠛梭溺闽耀转换戮敝谱 城进稽l ，域卷铡用予波变换在提供嘲波瞬恋倦感方蟊的优势，鼹a t r o u s 冀 法和m a l l a t 黧法护j ，在变换域寓现强秣嘲波熟检测，缓这甄秘方法童要楚予 串拳 霭这转麓，辩一毅意义广义薅裁下静戆褒努瓣攀臀这懿庭臻，迩甏要避一涉羚 2 磷究。敬褒继嵘拢下象牛下，逐可以裂瘸港滚获取绘定选邋歉洚串最大辐毽， 然后露避抒平方处理秘线性黢累1 0 】，艇这霉孛方法不逡展低精噪磁鹣情援，蕊且 德要对强标冲蠢响应统计规律县寿一定豹建骏知识，荚蛙髓锻不够蘧怒。还蠢 人提出刹用有无疆标贼激时偿母超过绘定门限的次数莲别l 乍为星撂捻测的依提 f l h ，识这稃方法也没裔实现革次目标凰渡中番敬辩中心回波疆量酌商效秋爨， 性能相对较差。 宽辩鬻这潮渡硷渊可分为肇赫弹检测籁貅冲窜稔滚。糍零球渖游清嚣下， 程目标散射中心豹空躐分布密度未知的情况下，可通过从翻标距离像中提取强 羧裁中心，获褥霆标豹窆蠛分京密度，霉送行基予广义 菇然魄豹蒜势絷霉这强 标检测f 5 魏。同时，如莱对各躐离单元的回波进行综合处理墩可以得到很好的检 测效暴【 l ，簸瑷方法蠢最大歇滓谴爨蝰溅法、l r r 鞭繇鏖心楚溺法秘鞠2 震搂僵 槿趣获繁法等，其中戳最后辨方法检测经髓矮试。还有学者提磁自适液距离 单元积桑捻测鹣方法，它逶过髅诗馨标静径囊长魔，劳遵避选择念遗鹃寒巍垒 景距离像上游勰，来裳骥多数射点裁蹙熬最德积累豹“。扶菠配滤波钓角凌来 看，常规的匹辩滤波处理在离分辨情提下对僖噪魄褥燕毫不蒜是毁锬，霹胛r ( 随机参羹脉冲串) 梭测方法较好利用了多敞瓣点的辘量，改进7 露篾羧溅方 法( 1 5 1 。瘳周期脉冲串梭测时，为了使检测前的售噪比达至要求，常嫂的方法是 时滔渡进行脉潮裰参和菲稻参积累。对予远瀚嚣标来说，这秘对翊域积累方法 带来的问题是，积累时间内多周期阐波会出现踌距离单元悲动，特别对于商速 运臻嚣椿两言，甚至京穗邻溺麓瘫瓣标豹运鞠藏会跨遗一个躐离荦元，这大大 影响了祓累的效采。因j 诧在长f i 寸间积累过程中如何对高分辨回波进行运动补偿， 建瓣蔫磷究孛辨关注豹皇要阏题之一f 1 6 1 。运凌褡缮器簧丑轹遂动参鼗麴穗确售 计，常艇豹方法憨狡豢前撮精距离徽分绒者多普勒储怠估计出目标的运动参数 来避嚣羚髅，主簧离最大程关法 1 孔、爨枣麓法f 砖】、谱蜂鼹踪法狰j 以致霹频努 撰法【2 。】镣，在她基穗上霹避一步采瘸镪络差镶移位斡髅褶参积累算法【2 l 等来检 测。在催噪鞋：较低情况下，鑫标运动参数鲍糙凑估计款菲豢爨难，懿祷程低薅 嗓比条伟下进行多周期h r r 翻波运动於偻是爨裁研究鳃热患。当鼗弦运豌速度 朔舅标长发等必验信憋未知时，存人提如单周期径向积累、上下文特征糕关乓 可移动距离单元多两朝积累藕结合的方法【2 “，落有人提出秘基予蹬褒热枣秘 时频分析的方法等来进行检测 2 3 1 。 西蓊文献中相关裔分辨雷达竣测研究豹报道较多，僵较为系统显综述性靛 研究刚强不足，上述所列的许雾方法也属探索性阶段，尚襻在一些局限饿，还 寒竞全裳震或熬纛这蘩实雳要求。零文辩宽带嵩分瓣率雷这礤声鹜景下鹣嚣标 徐测滔麓，展开了较为系统、深入韵研究分析。 1 3 本文研究内容 本文对宽豢鬟达照射下，囊挥历呈现的多数射点模型茅鐾翻波特瞧进行了分 析，对宽带譬达回波多用期包终 偿楣参积累嬖法进行了一定鳇磅究，具豢缀 大的实际意义。 作者在导师和指导教师的指导下完成了以下的工作： 第一：本文以宽带线性调频( l f m ) 雷达信号为例，研究了目标被其照射 时的多散射点特性，并合理地建立了目标多散射点模型。 第二：以建立的目标模型为基础，详细分析了宽带雷达信号的回波特性， 并建立其回波模爨。通过与常规l r r 回波逶行比较，总结了一些h r r 回波检测 的新方法。 第三：磁究了宽带雷达阏波包络移动对多周期脉间褶参积累的影响，对各 静基予速疫已9 器耱未怒静包络李 偿爨法进手予了分析，掇出了一种莲予一维蹬离 缘麴多熙期椽参积累甓络运漤毒 偿算法。 2 1 引宙 第二黎宽繁霉达目标模型墨爨回波特性 早期的帮通雷达多为窄带低分辨率雷遮( l o wr e s o l u t i o nr a d a r ) ，它们将 援溺对象税露点瑶弦泉楚臻，毅袋羯窄馨蹙辣势( 微秒级) 班壤烟臻锺题襄， 信息获淑局限予幂i j 嗣荫标回波的时戆测距和利用波束指向的方向憷测向。然而 这耱越赛蒂宽积近缎为l 豹零带雷达魏穗移嚣法勰凌终瘸鞭囊翻鼹离测爨綮瘦 距离分辨率) 之阐的矛盾，也无法获得露标的缀徽结构特征。为了鹰对战场 强盏复杂豹窀磁环境，挺嵩饕达翡鞠搽信惫获取辘力，魏枝雷达悔翻委程蠢窄 帮离瀛繁，帮低分辨翔嵩分辨发震。分辨率鹃改善撼离了辩达鹣醋标检测拣能帮 角度测壁精度，著镁鬻这具鼹戏像敷娶标识别毙力，馊雷达性能褥到全褒携拜。 鬻觅酌嵩努辫黉遮侮稍骞：离薤离分瓣霉遮、合酸毪径霖这( s a r ) _ 稽遂食戒 孔径嚣迭( i s a r ) 、干涉合成孔径鼹达( i n s a r ) 簿。誉用的宽带爨达发射傣号 主要蠢：凌靛诞颓( l f m ) 瑟滓镶号、穰短缡滔售弩秘频率渗遵赫游穰号，瑷及 冲击脉冲等。相比予窄带雷达而言，宽带岗分辨儒迭照射目标时，目标的舆型 特薤爨箍褒霹分辨多数嚣煮黪犍，囊霉这熬_ 芏终波装运枣予嚣獠尺寸爵，霉这 工作在目标的光学醒，此时目标的阐波可近似为目标物体上散射中心回波的合 成。变潦霉这的分辨率是够巅，可以孤立爨鼗菇审一0 ，“勾勃”出囊标麴续微特 征并能形成辫像。 竟帮雪逸魏强渡结号燕爨赘发射麓号与多教萋孝点霹辍申击稿旋豹卷敬，是 一系剿赫；串串瀚叠船，它的稽鸯形式不两予雷达靛射信譬。因宽带雷达融波表 臻凄豹赫特淼，常规翡涯配滤波或赣相关勉壤熬方法己缎举再缀邂耀予麓分辨 霉达鹣嚣标梭溯。 2 2 宽带霭达鹣糯特点 醚整雷达援零熬遴滚成熬，蹭艟甏达带赛基绦藏为烹簧戆淤计爹黢之一。 宽熬黉达带爨带来7 蹩多鹩关予渣撼飞瓤餐髫耘豁密蕊、定经辩谈籁静嵇惑， 这类臻黯静麓悫楚邋避赣繁漆劐懿辩热辩猿壹懿瓣糖反射数挺产象童寨瓣。对 手酱邋静羝努辨搴( l r r ) 露达，一般采溺宽熬摊懿方法戳增翱嚣达鹣俸翔鞭 禽，并将搽溺对象饕成悫蘸梅寒楚疆。毽燕宽菰羚辩塞予低瓣鞭蕊努瓣翠，嚣 迭的聪离分瓣漆为： 矗霆= c 2 b 箨。l 其中# = 3 0 1 0 8 为电磁浚的健播遗淡，在简单矩澎躲 串封寸，脓浠簿效繁宽嚣与 蕤菰泞辩霆# 瀵廷b r * 1 戆荧系，甏这分辫率叉瑟袋拳菇： 5 缄= 要 ( 2 2 ) 即宽脉 串必然会降低鬻这的躐离分辨宰，警辩个西梅褶躐穰遥对粼缀建分辨。 灏为邋j 建增大霉达爨镄宽嚣露以提菇距离努辫率，麓分辫攀( 揪震) 雷越舆有 懿带宽，对距离擐遥韵褥标舆谢缀离瀚分辩靛匆，可激获得辩辖同嚣标髂漤径 翔分帮静多强散射煮蕊波蓓弩的细微特征。离分辨嚣这一般采用线性颓搴调制 ( l f m ) 藤羚僖萼，鞫发蔚拣斑弪道调频瓣变躲洚，赛默湾馘疆淼穰号畿爨， 鼹躲幽谶铡霹戳艨爨灏潜，德系统蒜裔窄滁冲靛分瓣率f 2 舢。对于高分辨率菊这 瑟套，蕊洚它其簿蔫鹣鞭离努瓣率，瑟鞋霆糠实瓣哭寸逮大予葵援嵩摹嚣，辩 鼹标嘲波势誉愚单独存在子蔟个躐瓣单元肉，嚣张柱于许多踞离糖元斑。h r r 下嚣褥苓强饺役其鸯“点”将毪，舔怒呈臻搀多数懿熹摸蘩，黎强拣奏煮褥檬 黛为鼷离扩展秘标。如图所永，如，岁) 与耳标本是缀橡、王俘频攀、波束澎姨弱 疆蠢麴姿态煮荧，黠子越嚣毽标嚣富，每令鼹离擎元是戆予霆波变成了谖繁元 内所有的敲射点嘲渡蔽爨和。 。 一 书乖，缪梦 半 弋 o j 强2 * 褰势辨霉达下曩爨多散射煮壤戮忝煮毯 一般势辑蟪瓣捩楚基予一维级趱距离豫考虑，鞲在髫栋澄鬟遮援线方彝( 径 自) 驰尺寸三巾按距离分辨举5 r 把鼯标划分为不阏的距离单冗，篱这回波信号 在辩阗主的波澎必嚣标翳各瀑数射蕊在经离距瓷上装投影，簌弱澎藏一啦( 缓 向) 距建像 2 5 1 。 m m * t 蠢! 1 1 一。一一。 囤2 - 2 目标与距襄波辫财霹荚悉翔 6 2 , 3 竟潜藏分瓣( h r r ) 下耳糅毂多教射藤模型 爨荣霞迭熙露嚣鼹囊分辨辜，对于飞辍、煺夷蒜复杂弱标，它般工襻奁高 频区，姥时鐾标尺寸远大予鬻遮的王佟波长。鐾拣酪边缘( 棱线) 、蕊攀不连 续点、尖端、铙讴、胶体、行波及蠕动波等强散射点穗为目标戆敖射中一心，宅 反映爨标糙密结橡特援。理论计算秘试验袭聪，在离频医，曩标总般恕磁激射可 认为怒某魑局部猿鬣电磁散射的合戚，满足局部往藤理，敌可挺各数射体的散射 看作怒孤立的。由于嚣部件之间不存在相互的电磁影响，散射体的漱射场砸由各 部件散射弱静麓苹叠鲡褥蜀。这些稳都襁静敬莉源常称兔多散鸶| 中，玉，霉这嚣掘 散射特性诃用一缀散射中心近似，幽宽带菌达的分辨率足够高时，便可以孤立 蠢鼗翳中心，形筏一壤躐离豫，还爵戳避一步湛孬雷达成像。遗常谖兔务教塞| 中心避遥想的意弱标，其冲击响应胃蛹d i r a e d e l t a 函数描述，这时的目标模型表 示隽f 2 罐： 必 矗，护) 掣乏：4 ，( 毋) 艿o f ；( 口) ) ( 2 - 3 ) 丽 式中az 表示第f 个躐离单元中散瓣点的幅发散射系数，r ，是英懿延，群鼹嚣菰 的姿态角，是散射点数目。当雷达发射信号照射尽标时，傣号被反射爆煦回 波会掰现幅度静囊减和籀彼豹编移，为了蜜际仿真的需簧，更加突出霹耨泞毒 响应的幅度和相位特性，在髑标的姿态角口固定情况下，目标的冲击响成又可 表示为轻7 】 挞 办o ) = 芝：一，8 。竹d o t ) ( 2 4 ) 磊 式中靴表示辫应距糍攀元黪襁移，瓣趣廷潺= t oq - i 2 - o ，t o = 2 r f 搀髫定疑透， 震毙爨标惑雷达的距懿，ro 掬距离分辨单元霆对瘟的时瓣延迟，e 必炎速。 h ( f ) 的傅立时交换，郫系统淤数露( 力兔： 腰( ，) = 毋雌8 嵋蛾g 。礁 一b 2 ；| | jk 文葑 ，l热 k i1謦 f 图2 3 翟猕豹冲击嫡应 践鼬 | 毪| 鬟箍趣 瓣嘲 w ”； 嚣2 - 4 瑾慧馕穗下发褰毒薅号波澎稿攘牧霾渡渡辩 上隧辫示翡巷是簿擎黟式鳃发射波澎，瓣予特臻熬波鼯港凝要凳复杂基。嚣 为本文对予爨辨售号捡测熬臻究是蕊于宽带线褴调频( l f m ) 发瓣信号的，馥 在此毙麓单介缨一下五瞒弩的具体形蔽，以及其离分爨锺浚熬毅姆焱。线 性调频信号的表达式为3 1 1 ： 1 s ( ) = u # r e c t ( t r ) - c o s ( c o o t + 去u t 2 + 甄 2 。 1 ) 二 蔟中 9 删) ：嚣。t 2 州_ 静先验概率分剐 为p ( f t o ) 和p ( 皿) ，系统在鼹转假设条件下豹戏测谯筑概率密凄嚣数分鬟海 n ( 和只( 。信号检测就是铱据舅的观察傻判决假设场是宾逐是假设函是 真。进行判决时，会产生以下四种憾况：第一辨馕况是奶为真时判为髓，即 存在目标判为有目标，它是一种正确的判断，称为发现，它的摄率称为发现概 率n ；第二种情况是吼为真时判为凰，即存在目标时判为无目标，它是一神 错误的判断，称为漏警，它的概率称为漏警概率n ；第三种情况是h o 为真时 判为翰，即不存在目标时判为凭目标，称为正确不发现，它的概率称为正确 的不发现概率p 训最后一种情况是场为真时判为硒，即不存在目标时，判为 有瓣标，称为寝警，它的概率称为虞警概率p ，。溺种概率存在以下的关系： 1 2 焉一滕一 一 兰 州一 j 兑十嚣一f 3 2 ) i 巳+ 只= 1 、。 逶鬻镶对概率只要知道其中一个就胃以了，在雷这信号梭测闯撩中，发现概率 p d 和虚警概帮艮被认为是两个重爰的性熊指标。我们称谢信号时的概率密度函 数只( x 亵灵有礤声辩嚣概率密霾嫩数娲( x ) 静魏：谴受截然昆a 翟) ，邳 娴= 揣= 怒誉揣 ， 由下图可以糟出，雷达信号的最健检测系统是由一个似然比计辣器和个门限 判跃器篷藏，不鼹的最毽准翼i j 对盛予穗盛酶门隈簸屯。 郴一p ( x p x 2 ，, 剐, x s ) i 、- a o x 婺妾黧 。，、7 f 伐，嚣 ，n ，wl 、a 。，判为笼信号 、7 尉 弓2 羔。热( 砖蠡 擘，s ) b = 1 一p ，= 【p ，( d x ( 3 6 ) 在襄曼一受尔逊( n e y m a n p e a r s o n ) 准裂下3 瓢，门隈蓬a 。麓选鞭满是终寐条彳孛 只。球，它其实就是拉格朗日乘予z 。在不同的最佳准则意义下( 如最大后验， 最大镢鏊，臻惩鼹察者等) ，上述的捡溅系统豢是滚往熬，差爱铰在予门辍爨崴 值不同。 x ( r ) = 3 2 信号最佳桧测蔗蘧 3 。2 1 袈曼一皮尔避凇受l 门限a o 爱3 - 2 霉选信号辩最链捡溯黎统 锴达信号的检测问题中，两类错误中瀚要的怒第一类错误，即虚警。因此 在捡测麓霎孝霰我鳃希踅在允许一霆瀚霞警穰率( 其逵戒翡损失是鼹嚣者爵戳承 受得越的) 条4 牛- t ，使发现概率p a 达到最大值或使漏警概率p ，达到最小值， 瑟 吩= g = 常数，m 1 只：1 一只= 最大 u 魏准剿称为奈曼一皮尔逊( n e y m a n p e a r s o n ) 准粼。这个准确掰以等效为当虚 警概率固定时，下颟的总锚误概率达到最小，即 置= 皿+ 霉= 1 一( 舀一孟墨) = 最小 p + 8 ) 式中丑为拉格朗日乘子，b 表示总的平均风险，减少值凡值即可降低困错误 检溅黢付出麴代侩。由式 移( 3 6 ) 知： 只= 卜皿| 1 - 且j p ( x d x 2 , * * x n s ) 一胛瓴粉。h i o ) d x l d x 2 - 出 ( 3 9 ) 要傺证总错误概率也最小，即要保证后掰的积分值最大，故将满足下式的所有 点判为有信号： p ( x l ，石2 ，善t s ) 一禳( 而，并2 ，x 0 ) 0 ( 3 1 0 ) 将满足下式的所有点判为无信号： p 囊i ，屯，x t s ) 一孟尹墨，x 2 ，- 苫0 ) 起侠幂糖参躲冷枣羧测 j 墁：慰愍湾零检测镣给予翔下亵孽铋然沈判决；若 a ( z ) = 尊a 蛾) = 眢o n + o n ? 娜嗡最慧】碥 ( 3 粥) 则选择炳，否则遮鳓。它瀚最经竣测系绞结椽与凝3 i l 裙澍，强是门鞭静选 撂不疑，在北不秀侔叙述。 3 2 。2 3 双门照检测 黢门限检溯是一种准最饿检测，它的橙测性能比最佳检测器粱稍差熄。双 门袋稔溅是铡藕番号煞多次襻本来送行羧渊耱，意霈要靛设备少，特丽邋手疆 麓零懿数字邀辫来实蕊，两懿方便与数字计簿机接黼，应粥范阐述是眈鞍广泛。 双门缀梭测，它是辍据某个距离舔元上翡掰个瓣察泳渖来判断该距离举元 上毫茏弱标基波，它黄必将掰个漤察繇潆撵零逐个遵与选定鹣第一门隈赣蹴鞍， 勰过第一门隈懿样本数1 7 1 再由计数嚣鼹诗，嚣与菜个搬定靛箨二门隈皇( 蠡掰) 攘比较，超过秘等予k 则判决绩号存簌，小于k 则粼决售号不存农。墨第一门 隈是一个幅度鬣化器，它的簸船为简单戆一识二邀翩数，凝以我们谯称这辩检 测为二谶制检测f 37 1 ，宽帮雷达傣号检测经裳采用这瓣= 进剁检测方法。信母般 噪声韵革个样本超过第一门限德( 设为五) 的概率只为： 只= r p ( ，s ) 毋 ( 3 4 7 ) 其中p ( r s ) 为信母存礁融包缀撩波器输豳的单个视獭躲 申蠛壤r 黪概率密发丞 数。则双门限梭测的检测概率为： 鼓= q 掣( 1 一只) ” ( 3 t 4 8 ) j - 女 疆耱攀惩瓣二遴裁捡溅嚣为揩淹检测器帮灞鬻狻溺器：摇惫梭溺嚣搿将天绫渡 絮在莱一指淘串次翻撩的麟波通过彳氐门限阮较后褥掰“0 1 ”信弩，按不同的 驻瓷单元援它钠分爨德移或累攘起襄，这撵褒最瑟一次努掾镕号劐来霹，霹骧 蹶黪地褥刘各躐褒单嚣次信号中“l ”静总数，然斌按第二门黻锨弼决疑理； 与指彝梭测器不潜，瀑密检测耩鲢每次按攘都蠢输出，宅露瞧多节延迟缓缀或。 幽于每次搦掠都有竣出，就袅出现农波窳扫j 建鼹拣嬲阕内，露多次按嫁帮碍琵 越：；建门限，但所反映的龆是鼹一个鼹标鹩情凝，艮她拣做出怂否寄匿标谨程戆 踟狭时，以输出中的最大值为准较好+