雷达成像处理

1、南京航空航天大学雷达成像实验室(毛新华)，电子与信息工程学院，雷达原理，课程内容，1导论2雷达发射机3雷达接收机4雷达终端显示与记录设备5雷达测距6目标距离与角度测量7动目标检测与测速，教材：雷达原理(第三版)丁等，参考书目，主编(王军等译)，雷达手册(第二版)左等译， 雷达系统导论(第三版)，电子工业出版社，2007年，郑新等，雷达发射机技术，电子工业出版社，2006年。 戈文等，雷达接收机技术，电子工业出版社，2005。吴顺军等，雷达信号处理与数据处理技术，电子工业出版社，2008。颜立华等，机载雷达原理与系统，航空工业出版社，2010，考试要求，30%课堂，70%考试，第一章绪论，雷达发

2、展历史，雷达分类，雷达测量原理，雷达基本组成，雷达工作频率，什么是雷达，什么是雷达？雷达的音译，无线电探测和测距的缩写。无线电探测和测距。定义：一种能发射电磁波并通过接收电磁波反射找到和定位目标的装置。特点：能主动、远程、全天候、全天候获取目标信息。现代雷达的任务是(1)通过雷达检测和判断目标是否存在，(2)提取(估计)目标定位参数，(3)通过目标跟踪连续测量目标信息，(4)识别和判断目标是什么，(5)对目标成像以获得目标的结构和形状，工作原理示意图，雷达测量的基本原理，雷达回波信息中的可用信息，目标位置测量， 倾斜距离R :雷达到目标的线性距离OP方位角：目标倾斜距离R在水平面上的投影OB与

3、水平面上某个起始方向(正北、正南或其他参考方向)之间的角度。 仰角：倾斜距离r和它在垂直面上的水平面上的投影ob之间的角度，有时称为倾斜角或仰角。倾斜距离测量，R是从目标到雷达的单向距离，tR是电磁波和雷达之间的时间间隔，c是电磁波的传播速率(3108米/秒)，例如，tR=1us，R=150m米，测距分辨率，实际发射脉冲，脉冲宽度：脉冲间隔：tp，脉冲重复频率：PRF=1/tp占空比最大明确距离，雷达的实际工作距离，最小可测量距离，收发器开关的恢复时间，最大可测量距离，死区时间，角度测量，方位，方位角测量，等、将角度分辨率转换为切向(方位角)分辨率、仰角测量、目标相对速度测量、载波波长以及目标

4、和雷达之间的相对速度。 多普勒现象、多普勒频率、雷达与目标之间的径向速度(目标沿视距的速度)、当目标向雷达移动时，回波载波频率变大。当目标远离雷达时，回波载波频率降低。目标相对速度测量、多普勒频率与目标与雷达之间相对速度的关系、目标运动方向与视线之间的角度、目标相对速度测量、目标相对速度测量、仅径向速度测量、雷达杂波抑制(MTI、MTD雷达)提高了雷达方位分辨率(SAR)并提高了目标识别率(利用微多普勒特性检测目标，如直升机和活体)、多普勒频率根据雷达方程，可以确定雷达检测某一目标的最大范围，也可以作为雷达设计的依据。影响雷达接收信号功率的因素、r、pt、影响雷达接收信号功率的因素，实际的雷达

5、总是采用定向天线向某些方向辐射发射机功率。天线增益g用于表示实际天线在辐射方向上相对于各向同性天线的功率增加的倍数。因此，当发射天线的增益为g时，目标从雷达r辐射的功率密度为、r、pt，这是影响雷达接收信号功率的因素。目标截取一部分辐射功率，并再次向不同方向辐射。雷达截面积用于表示入射功率被目标截获后辐射回雷达的功率，或者雷达处的回波信号功率密度：由以下公式表示，该公式随特定目标而变化，它可以表示雷达“看到”的目标的大小。雷达接收天线只收集一部分回波功率。如果天线的有效接收面积为A，则雷达接收的回波功率Pr为、这是影响雷达接收信号功率的因素。当接收到的回波功率Pr等于最小可检测信号Smin时，

6、雷达达到其最大作用距离Rmax，在该距离之后，目标不能被有效地检测到。考虑到天线增益与孔径的关系：目标可探测条件：或雷达、发射机、接收机、收发开关、天线、同步器和显示器的基本组成，发射机：提供大功率射频信号天线：辐射大功率射频信号并接收微弱目标回波信号接收机：对接收到的微弱回波信号进行放大、滤波和变频显示：显示雷达、发射机、P-37发射机、S波段全固态发射机、天线获取的目标信息和情报。 功能：发射和接收雷达信号发射模式天线从发射机向自由空间辐射大功率信号，并在一定角度积累能量。接收模式天线接收一定角度范围内雷达目标的微弱信号。接收机，雷神公司生产的ALR-67(V)3雷达告警接收机，显示器，显

7、示-A，示波器，显示-A，显示-平面位置指示器，电磁波谱中的雷达频率范围，雷达工作频率和雷达频带表示(最初保密，后来由电气和电子工程师协会标准化)，11低至2兆赫(地面波超视距雷达)，高至94兆赫(毫米波雷达)。物理尺寸，发射功率，波束宽度，大气衰减，f，雷达分类，军用雷达根据其平台分为地面雷达，机载雷达，舰载雷达，星载雷达和车载雷达。地面雷达分为空中监视雷达、目标制导和指示雷达、卫星和导弹预警雷达、超视距雷达、火控雷达、导弹制导雷达、精密跟踪和测量雷达等。机载雷达包括机载预警雷达、机载火控雷达、轰炸雷达、高度计雷达、气象雷达和空中侦察雷达。民用雷达、空中交通管制雷达、内河和港口管制雷达、气象

8、雷达等。以及飞机上的导航雷达、空间导航中航天器的对接和会合、星载雷达和遥感雷达，以及探地雷达、汽车防撞雷达、高速公路上的测速雷达等。根据信号形式，雷达可分为脉冲雷达、连续波雷达、脉冲压缩雷达、脉冲多普勒雷达、噪声雷达和频率捷变雷达。根据角度跟踪方式，可分为单脉冲雷达、圆锥扫描雷达和隐蔽圆锥扫描雷达。根据测量的目标参数，可分为两坐标雷达、三坐标雷达、高度计雷达、速度雷达和目标识别雷达。按天线扫描方式：机械扫描雷达、相控阵雷达和频率扫描雷达。根据信号处理方法：相干雷达、非相干雷达、运动目标显示雷达、合成孔径雷达、逆合成孔径雷达和各种分集雷达等。任务：发现战略轰炸机和洲际导弹。波段：超高频和甚高频，

9、以减少大气吸收的损失。运行距离：千公里。功率：兆瓦，预警雷达，任务：飞机发现波段：主要是L和S波段。运行距离：千米。功率：兆瓦，搜索雷达。任务：战斗机制导和指挥波段：X、L和S波段。运行距离：几百公里。功率：兆瓦，监视雷达，火控雷达。任务：跟踪海上或空中目标，为武器指挥控制系统提供目标坐标数据。频段：Ka、频段工作距离：几十到几百公里功率：几十到几百千瓦机载火控雷达、雷达发展史、雷达先驱、麦克斯韦推导出1865年主导电磁波现象的麦克斯韦方程。从数学上讲，他指出振荡电荷产生了一个电磁场，它以光速传播。同时，他指出可见光只是电磁能光谱的一小部分。1886年，赫兹进一步扩展了麦克斯韦的光学电磁场理论

10、。赫兹通过实验证明了电可以以电磁波的形式发射，它的传播速度等于光速，并且它还具有其他一些特性。这直接导致了无线电通信、电视和雷达的发明。1889年，他实验并证明了无线电波撞击物体时会反射。1887年，赫兹在他的无线电研究中偶然发现了光电效应。雷达先驱，早期声音探测和预警。在雷达被用来探测飞机之前，这些声音探测器被用来提供预警，最大工作距离可以达到千米。1904年，德国的休尔斯迈尔申请了一项名为“远程内窥镜”的专利。这是一个利用无线电波探测远处金属物体的发射器-接收器系统。远程监控仪的设计是为了防止船与船之间的碰撞。他的想法源于看到一位母亲在一次船撞中失去了她的儿子。英国的链家雷达是世界上第一个

11、作战雷达，是第一个完整的防空系统，也是第一个真正用于作战的雷达。它用于探测和测距高空飞行的飞机。早期的机载雷达、螺旋桨飞机上的雷达天线和喷气式飞机上的雷达天线可以用于夜间作战。1940年，麻省理工学院建立了辐射实验室，主要从事雷达研究。在最初几年，美国投资10亿美元研究雷达技术，如飞机拦截、导航和火控。据说它的投资强度几乎与开发原子弹的投资强度相同。雷达的发展，二战中的雷达，用雷达控制高射炮击落飞机，平均射击次数从5000次下降到50次，命中率提高了100倍。被称为“天之骄子”，是一项划时代的成就。1939年，英国人发明了高功率微波磁控管。大功率微波器件的出现极大地推动了雷达技术的发展。从那时起，可以克服甚高频波段的限制，可