MTIMTD 多普勒处理课件

1、+定义： +多普勒处理指的是对接收到的某一个固定 距离单元、一段时间内的（对应于几个脉 冲）的信号进行滤波或谱分析处理 +一般来说，来自于一个距离单元的慢时间 信号包含噪声、杂波以及一个或多个目标 信号。 +多普勒是周期的，其周期等于脉冲重复频 率（PRF） +杂波区：以杂波为主 要干扰 +清洁区：以噪声为主 要干扰 +过度区：噪声和杂波 都是主要的干扰 静止的目标会出现在零多普勒频率比处，而运动目标则会出现在谱的任何位置， 这取决于他们相对于雷达的径向速度。 +杂波、目标和噪声的相对幅度的关系： 目标信号幅度高出噪声电平（信噪比1）； 目标信号幅度低于杂波幅度（信杂比1） +多普勒处理用来在

2、多普勒域分离开目标和杂 波信号，杂波信号可以被直接滤除掉，保 留下来的目标信号便成为最强的信号。 运动目标指示（运动目标指示（MTI） +运动目标指示指的是完全 在时域对慢时间信号进行 处理的情况。MTI处理需 要较低的运算量，但只能 获得有限的信息。 脉冲多普勒处理（脉冲多普勒处理（MTD) +脉冲多普勒处理指的是在 多普勒域对信号进行处理。 MTD要求较大的运算量， 但能获得更多的信息和更 高的信干比（SIR) +整个杂波的多普勒谱都有 了偏移，偏移量为地面相 对于雷达的标称多普勒频 率。即： +主瓣展宽为： +其中 为雷达视线的矢 量和平台速度矢量之间的 夹角， 为用rad表示的天 线波

3、束宽度。 运动雷达平台的多普勒谱 +主瓣杂波（MLC)旁瓣杂波（slc）和高度线 （AL）变得非常明显 +旁瓣杂波：天线的旁瓣发射脉冲和接收的 杂波回波 +高度线杂波：径直向下的指向地面的天线 旁瓣发射能量和接收的地面回波。因此高 度线杂波所指向地面的 径向速度为0，因此 对应的多普勒频率为0，并且与平台速度或 雷达的观测方向无关。 +高度线杂波： 虽然是由天线的旁瓣接收和发射的，但由于其相对较短的 垂线距离和垂直入射的大多数杂波的高反射率，高度线杂 波仍表现出较强的能量。 +旁瓣杂波 旁瓣杂波不会出现在静止雷达中，这是由于其来自旁瓣的 地面回波的多普勒频率为0，因此他成为主瓣杂波的一部 分。

4、高度线杂波也总是出现在零多普勒频率处，因此也与 主瓣杂波混在一起不可分辨，直到运动平台使得主瓣杂波 搬移到多普勒的其他不同部分。 +在许多的系统中，杂波的标称多普勒频率Fd（即杂波多普 勒中心）通常需要估计出来，然后再利用序列 对慢时间序列进行调制预处理，然后把杂波谱中心搬移到 零多普勒频率处。 +其中有一个目标折叠进入杂波区，另外的两个目标只是与 噪声进行竞争。 +注意： +1.前面讨论的多普勒谱特征不一定全部出现在同一个距离 单元内 +2.高度线杂波一般出现在近距离单元内，这是由于雷达到 地面的垂线距离相对较短 +3.主瓣杂波会散步在多个距离单元内，并且取决于雷达的 观测方向 +4.旁瓣杂

5、波会占据较多的距离单元，杂波特性随距离变化 剧烈。 +二维数据矩阵中的每一列 都对应与一个脉冲回波的 连续采样，即连续的距离 门或快时间。 +对每一行进行采样成为慢 时间或脉冲数维。 +快时间或距离维的采样率 至少为发射脉冲的带宽 +慢时间或数据维数的采样 按雷达的脉冲重复间隔进 行采样。 对于每个天线，相位中心都接收一个类似的数据矩阵。 MTI处理器是对慢时间数据序列进行一 个线性滤波处理，以抑制数据中的杂波 分量。上图描绘了MTI的处理过程。 MTI处理所需要的滤波器可以由上图 来表示。假定已经利用平台的运动和 场景的几何信息吧杂波多普勒中心搬 移到零多普勒频率处。 显然，高通滤波器可以衰

6、减杂波，而 没有滤掉位于多普勒清洁区中的运动 目标。 +经过高通MTI滤波器的输出成为一个新的慢时间信号，它 包含噪声以及可能存在的一个或多个运动目标。再经过一 个门限检测器，就可以表明目标的存在。 +但是MTI处理只能给出目标是否存在的判决信息，即它能 表明目标的存在，但不能确定目标是朝向还是背向雷达运 动，或以多大的径向速度运动。 +Mti处理非常的简单、运算量较低。尽管处理形式简单， 但经过一个精心设计的MTI处理器还是能够把信杂比（SCR） 改变几分贝或者20分贝。对于某些杂波环境。甚至改善的 更多 Ym是一个离散的时间序列，其有效采样 时间间隔T等于脉冲重复间隔。 此有线冲击响应为

7、， 把 带入传递函数中，得到以模拟 频率F为变量的频率响应函数 所以得到二脉冲MTI对消器的频率响应 模拟频率F的范围为-1/2T1/2T,f的范围为 -0.50.5 +所有的离散时间滤波器，其频率响 应都是周期的，其周期为1（对于 归一化的周期频率f）或2pi（对于 归一化的角频率W）或1/T=PRF(对 于是实际的模拟频率F) +二脉冲对消器是一个简单的滤波器， 它的实现不需要乘法运算，每一个 输出采样只需要一次减法运算。是 一个很差的高通滤波器 +三脉冲对消器可以很好的改善零多 普勒附近的凹口宽度，但不能改善 非零处的多普勒频率处的运动目标 的响应。 +N脉冲对消器可以通过 级联N-1个

8、二脉冲对消 器而获得。N脉冲对消 器的传递函数为： 尽管结构简单，但对于中等到较高脉冲 间的相关性的杂波，二脉冲和三脉冲还 是非常有效地。二脉冲对消器的输出功率 衰减了13.4db。三脉冲对消器的输出功率 衰减了21.9db +既然MTI滤波的目的是为了改善信杂比，那么匹配滤波器 的概念可以用来设计MTI滤波器 使滤波输出信干比最大化的滤波器的系数矢量h即为匹配滤 波器的权矢量。 考虑一个一阶（N=2）的匹配滤波器。假定干扰wm包含功率 （方差）为 的零均值 平稳白噪声nm和功率为 的零均值平稳色杂波cm.即： 2 n 2 c +由于噪声和杂波为零均值且互不相关，而且噪声为白色， 所以： +因此得到最优二脉冲滤波器的权系数矢量为： 盲速会出现在距离