自适应滤波在雷达中的应用

1、第十三章第十三章 自适应滤波在雷达中的应用自适应滤波在雷达中的应用自适应滤波在雷达中有广泛的应用：自适应滤波在雷达中有广泛的应用： 自适应动目标显示（自适应自适应动目标显示（自适应MTIMTI） 自适应旁瓣对消自适应旁瓣对消 自适应数字波束形成自适应数字波束形成 自适应空时联合处理等。自适应空时联合处理等。相关技术相关技术 MTDMTD 旁瓣匿影旁瓣匿影 CFARCFAR及自适应检测及自适应检测13.1雷达信号最优滤波雷达信号最优滤波雷达回波 tntCtStr最佳滤波器的频率响应 fHfHNfCefSfHsCnfTj*s02其中 01NfCfHCn sfTj*SefSfH2杂波很强时 fCfH

2、Cn1 tfjsetats02 NirsasTitatmta111调制信号调制信号的频谱 fAfAefAfAssNifTijssr211112 22212SinNSinefANjsrfT2回波信号的频谱 fSfSfS21 011ffAfSs 022ffAfSs其中其中 tas1为单个视频脉冲，其频谱为 1SAf fHfHfHfHfHfHSSCnsCn21其中 112*1SfTjSefSfH 222*2SfTjSfSfH 01NfCfHCn图13.2 对雷达信号的处理回波频率与发射频率之差为多普勒频率02fcvfrd图13.3 有风速补偿的MTI电路13.2.2 调整相干振荡器频率的自适应调整相

3、干振荡器频率的自适应MTI系统系统13.2.3 普通普通DMTI13.6(a)传输函数及频率响应为 11zzHrfffHsin213.6(b)传输函数为 iLiiLLzwzzH011加权系数为二项式系数)!(!iLiLwi三脉冲MTI滤波器频率特性为 ( )cos2H ffwp=-开环自适应开环自适应MTI滤波器滤波器-1设输入的功率谱为 fP输出功率 dfwffPdffHfPPout222cos4最佳值 满足方程0wPout dffPfdffPwopt2cos dffPfdffPwopt2cos22得中间支路的最佳加权为 wfcosfH2二脉冲MTI滤波器传输函数为 111zzH频率特性为

4、fjefH211输出功率为 dffHfPPout211有 feefHfjfj2cos12112221或 2122cos2fHf dffPdffHfPwopt2122或 inoutoptPPw122其中dffPPin dffPfdffPwopt2cos22 dffPdffHfPwopt2122 inoutoptPPw122 dffHfPPout211dffPPin有漏泄的积分器的传输函数为: 111zzH10为对消 的杂波, 应为 dfjTfjdoptexp2exp2optw2rdrTfjTxxE2exp2*21 的估计式optw2*212argexpxxjwopt开环自适应开环自适应MTI滤波

5、器滤波器-2optw2图13.13 多级自适应MTIDMI算法 Miiiinxwny11iiijwwexp001 MMikinxkinx1arg*1sRwMiwi, 1按二项式系数分布，设为0iw LMS算法图13.14 具有一个自适应环的MTI滤波器 121nxnynwnw图13.15 具有多个自适应环的MTI系统图13.16 采用HA算法的自适应MTI滤波器图13.17 线性预测自适应MTI nnnxb00 111nenKnenebiififi nenKnenefiibibi1*1图13.19 噪声对消自适应MTI 图13.21 预测和噪声对消结合的自适应MTI 图13.23 MTD系统图

6、13.26 零速滤波器频率响应 22cosAuuEsinLu RhAarccosDolph-Chebyschev Taylor在主瓣区非常接近Chebyschev波束，但是副瓣随方向角而降低。Haming、Kaiser-Bessel ncos图13.28 多波束形成图13.29 旁瓣匿影原理 a)框图 b) 波束图图13.31 自适应旁瓣对消系统图13.32 阵列主波束形成旁瓣对消系统图13.33 波束形成网络旁瓣对消系统图13.34 同时采用旁瓣对消和旁瓣匿影的框图 图13. 35 双天线杂波对消系统 和差网络有关系式 BABA可得 21A21B鉴相器（1）的输出为 sin2cos22221

7、u鉴相器（2）的输出为 cos222u图13. 37 DPCA天线的相位中心 rvTa 通常将接收天线接成和差形式，即 2121,RRRRuujuu2121,RRRRuujuujujuRR21,2121jjuuRR2121图13.38 自适应DPCA杂波抑制系统 图13.39 机载雷达天线阵几何关系杂波单元P的多普勒频率 coscos2cos2PPDVVfcoscoscos2PDdVffcoscoscos2222cossincoscoscos2ddff对于侧视阵 ，上式成为 0cosdf(13.8.2)(13.8.3)(13.8.4)(13.8.5)cosdf(13.8.5)图13.41侧视杂

8、波谱例 各通道FIR滤波器抽头处输入函数为 最佳权的公式为 令 MiKnxnxnxnxnxnxiikiiii, 11, 1,21； nxnxnxnxnxnxnxnxnxnMKMMMK,212222111211xMKMMMKwwwwwwwww,212222111211w*01sRwxxopt其中 nnETXXxxR*TMKMMMKsssssssss,2122221112110s图13.44二元阵的功率倒置自适应算法公式为 0121221*22*121wwxExxExxExE因 ，即得 11w22*212xExxEw图13.44 开环二维自适应阵自适应阵图13.45开环自适应算法 13.9.2 X波段雷达自适应干扰置零系统 RfRCTff2自适应加权矢量 q12KwPPPwH22222221H111111yyIPyyyxPyyyIPxxy，2图13.49 单干扰情况的自适应波束 13.9.3 美国林肯实验室研制的RSTDBF系统 图13.52 RSTDBF的通道均衡（取第一路为参考）mrmimrmifHfCfCfH1, 1 , 0MmSMI算法计算权 *swXXwRHXX采用酉阵 将 三角化 QXAQX IQQH有： AAAQQAXXHHHH式(13.9.8)成为： 适应权由下列前代和回代