1 课程概述、测速原理.ppt

1、2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,1,1、课程概述及测速原理,课程概述 1、RADAR概念、课程涉及内容及安排 2、主要学术团体、会议及期刊 测速原理多普勒效应 1、多普勒效应的一般性分析 2、多普勒效应在雷达中的应用 单站主动雷达（探测/火控） 无源被动雷达（电子侦察应用） 双基地雷达（反隐身）,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,2,美国IEEE The Institute of Electrical and Electronic Engineers (1963) ，会员30余万 地理(Region)：十个区域，300多个分会，IE

2、EE Harbin Section已成立。 专业学会(Society)：39个，涉及雷达的主要有 IEEE Aerospace and Electronic Systems Society IEEE Antennas and Propagation Society IEEE Geoscience and Remote Sensing Society IEEE Oceanic Engineering Society IEEE Signal Processing Society,主要的学术团体、会议及期刊,学术团体,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,3,2020/7/24,哈尔滨工业大

3、学电子工程系,4,英国IET The Institution of Engineering and Technology (2006) ，会员15余万 由英国电气工程师学会IEE和英国企业工程师学会IIE组成。 中国CIE The Chinese Institute of Electronics (1962) 中国电子学会无线电定位技术分会(雷达分会) 法国SEE Societe Des Electriciens Et Des Electroniciens 日

4、本IEICE The Institute of Electronics Information and Communication Engineers 美国SPIE The Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (1955) 国际光学工程学会,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,5,学术会议,RADAR International Conference on Radar - B类 国际系列雷达年会(10月份)，由中、英、日、法、美依次轮流主办，每年一届。从2003年起澳大利亚(CSSIP：C

5、ooperative Research Centre for Sensor Signal and Information Processing)替代日本。 RADARConf - IEEE Radar Conference - A类 美国雷达年会，IEEE AES Society主办，除前面尾数为0/5年份的年会 IRS International Radar Symposium 德国(奇数年)、波兰(偶数年)轮流主办，2000年开始年会(5月份)，与Microwaves, Radar and Wireless Communications (MIKON)及Mixed Design of In

6、tegrated Circuits and Systmes国际会议组成微波雷达周MRW. EuRAD European Radar Conference 2004年开始年会(10月份)，与European Microwave Conference (EuMC), European Microwave Integrated Circuits (EuMIC) Conference组成欧洲微波周(European Microwave Week) EUSAR European Conference on Synthetic Aperture Radar 德国主办，每两年一届(偶数年)，2008年第七届

7、 APSAR Asia and Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar 中、日、韩、澳大利亚、新加坡轮流主办，每两年一届(奇数年)，2007第一届 全国雷达学术年会（2008年第十届、2010年第十一届）,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,6,ICASSP International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing - A类 IEEE SP Society主办，年会，3000页左右 ICSP International Conference on Si

8、gnal Processing - B类 中国电子学会主办，每两年一届(偶数年)，2000页左右 NAECON National Aerospace and Electronics Conference IEEE AES Society主办，每年一届 International Conference on HF Radio Systems & Techniques IET主办，每三年一届 ICAP - International Conference on Antennas and Propagation IET主办，每两年一届，已停EUCAP？ APS - IEEE Antennas and

9、 Propagation International Symposium - A类 IEEE AP Society主办，年会 IGARSS International Geoscience and Remote Sensing Symposium - B类 IEEE GRS Society主办，年会 SPIE Conference, Symposium on . SPIE召开的系列研讨会，目前已累积出版数千册 OCEANS / IEEE OE Society与MTS (the Marine Technology Society)合办，

10、 每年5月份在亚太地区(偶数年) 、欧洲(奇数年) 举办、10月份在美国举办。,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,7,学术期刊,国际期刊 IEEE Transactions, Magazine, Letters: Proceedings of the IEEE IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems IEEE Aerospace and Electronic System Magazine IEEE Transactions on Antennas and Propagation IEEE Antennas and

11、 Propagation Magazine IEEE Transactions on Signal Processing IEEE Signal Processing Magazine IEEE Signal Processing Letters IEEE Transactions on Information Theory IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing IEEE Journal of Oceanic Engineering IET(IEE): IEE Proceedings Radar, Sonar and Naviga

12、tion (至2006年) IET Radar, Sonar and Navigation (从2007年起) Electronics Letters,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,8,国际期刊 其他: Radio Science Signal Processing EURASIP Journal on Advances in Signal Processing International Journal of Electronics International Journal of Remote Sensing 国内期刊 电子学报、Chinese Journal of Ele

13、ctronics 中国电子学会 电子与信息学报、Journal of Electronics (China)、雷达学报 中科院电子所 通信学报 中国通信学会 宇航学报 中国宇航学会 航空学报 中国航空学会 微波学报 中国微波学会 系统工程与电子技术、Journal of System Engineering and Electronics 信号处理、电波科学学报、现代雷达、雷达与对抗、雷达科学与技术、 中国雷达、电子对抗、电子对抗技术、航天电子对抗、舰船电子对抗,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,9,测速原理多普勒效应,重点强调：相对运动,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程

14、系,10,例子：当鸣笛的火车开向站台，站台上的观察者听到的笛声变尖，即频率升高；相反，当火车离开站台，听到的笛声频率降低。 三要素： 波源、介质、观察者,多普勒效应的一般性分析,表示波源相对于媒质朝向观察者的运动速度,表示观察者相对于媒质朝向波源的运动速度,约定,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,11,波源的频率 ：单位时间内波源振动的次数或发出的“完整波”的个数；,观察者接收到的频率 ：观察者在单位时间内接收到的振动数或完整波的个数；,波的频率 ：媒质质元在单位时间内振动的次数或单位时间内通过媒质质元某点的完整波的个数。,波速为 ：波在介质中单位时间内相位传播的速度。,相对于媒质

15、，波源和观察者都不动的情况,设波长 是波源相对于媒质静止时，单位时间波在媒质中传播距离，则,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,12,相对于媒质，波源不动，观察者以速度 向着波源运动。(波长不变、等效的波速变化引起),此时波源频率就是介质中波的频率，则,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,13,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,14,波源运动，在媒质中的波长：,对应波的频率为：(波速不变，等效的波长变化引起频率变化),由于观察者静止，所以他接收到的频率就是波的频率：,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,15,相对于媒质，波源和观察者同时运动,仅波源运动

16、时，介质中波的频率,仅观察者运动时，观察者所接收到的频率,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,16,声呐：波源产生声波、介质水 雷达： 波源产生电磁波 介质自由空间 电磁波在自由空间中传播速度为光速 以下分析针对连续波雷达的不同工作情形(原理性说明)，分别推导多普勒频率表达式： 1、单站主动雷达 (双程) 2、无源被动雷达 (单程) 3、双基地雷达 如将上述结论用于脉冲雷达(相当于对CW雷达的脉冲采样)会产生一些特殊的问题，以后将讲述。,多普勒效应在雷达中的应用,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,17,单站主动雷达,雷达分类： 单站(单基地)Monostatic：接收机、

17、发射机共址/合置 双站(双基地)Bistatic：接收机、发射机分置 主动(Active)雷达：向外辐射电磁波，并接收回波双程，占多数 被动(Passive)雷达：仅被动接收回波单程，广泛用于电子侦察 典型单站双程雷达示意图如右， 情形1：假设雷达静止，目标相对雷达径向速度vr1。 实际上雷达探测飞机分两个过程： 1、雷达(波源)发射电磁波f0、目标(观察者)接收/感应电磁波fr； 2、目标(波源)辐射电磁波fr、雷达(观察者)接收回波信号fr1。,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,18,发射感应过程：波源(发射机)不动、观察者(目标)运动 反射接收过程：观察者(接收机)不动、波源

18、(目标)运动 下面两书采用不同方法获得相同结论： 美杰里L. 伊伏斯等编，现代雷达原理，电子工业出版社，1991.3 B.R. Mahafza et al, Matlab simulations for radar systems design, Chapman & Hall/CRC, 2004,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,19,同理可得如下结论： 情形2：当目标静止，而雷达相对目标存在径向速度vr2时 情形3：当目标、雷达存在相向运动，相对介质的径向速度分别为vr1，vr2时,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,20,故目标的多普勒频率为：,式中vr为雷达与目标相对径向速度，f0、分别为雷达频率、波长。,2020/7/24,哈尔滨工业大学电子工程系,21,设雷达发射信号 ，目