第2章脉冲雷达

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,第,2,章 脉冲雷达,现 代 雷 达 技 术,第,2,章 脉冲雷达,本章介绍,本章简介,脉冲雷达测距,最优滤波,动目标显示（,MTI,）雷达,动目标检测（,MTD,）雷达,脉冲多普勒（,PD,）雷达,脉冲雷达测距,脉冲雷达测距,脉冲延时法：最直接、应用最广的测距法,R,=,c,t,R,/2,，,1,m,s=150m,简单雷达,显示器直接测读,现代雷达,距离门（波门）选通,具有机械距离刻度标尺的 显示器荧光屏画面,脉冲雷达测距,距离门测距,测读回波脉冲延时的距离增量（单元）,模拟雷达：按时间顺序开闭的一组高速电子开关，每个开关开启时间为一距离门,数字雷达：采样间隔为一距离门,匹配滤波,1,#,门,2,#,门,K,#,门,距离门,匹配滤波,模数转换,采样距离门,存储器,距离单元,脉冲雷达测距,脉冲雷达测距范围,最小可测距离,：脉宽,t,+,收发转换时间,t,0,最大不模糊距离,：脉冲重复周期,影响测距精度的因素,电波传播速度变化,大气折射：视在距离和真实距离,距离模糊,雷达作用距离,最大不模糊距离：距离模糊,若测得回波延迟,t,R,，,PRT=,T,r,，模糊值,m,R,视在,=0.5,c,t,R,R,真实,=0.5,c,(,mT,r,+,t,R,),脉冲雷达测距,10km,60km,110km,50km,脉冲雷达测距,距离盲区,收发共用天线雷达，在发射脉冲和收发转换期间不接收信号：,t,B,=,t,+,t,0,存在距离模糊时，,t,B,所对应的各真实距离处的目标将被屏蔽，形成,距离盲区,，宽度,0.5,c,t,B,若目标回波延时正好是,PRT,的整数倍，则该目标将落在距离盲区内而不被发现,脉冲雷达测距,解距离模糊方法,多重脉冲重复频率法,可得到更大的不模糊距离,可解决发射脉冲遮挡造成的距离盲区问题,示踪脉冲法（给各脉冲加标签）,脉冲舍弃法（舍去脉冲串中的一个脉冲）,脉冲雷达测距,多重,PRF,解距离模糊,雷达以,f,r1,和,f,r2,为,PRF,交替发射相参脉冲串，目标回波的真实延时,t,R,为,n,1,和,n,2,分别为用,f,r1,和,f,r2,时的测距模糊数。通常取,a,=1,，则,n,1,=,n,2,或,n,1,=,n,2,1,脉冲雷达测距,幻影（,Ghost,）,若有两个同向同速的目标出现在不同的距离上，采用两重,PRF,解距离模糊时将出现配对模糊，即有两组配对方式，一组是真实的，另一组则为幻影。,例,：,f,r,1,：两个目标,R,视在,11,R,视在,12,f,r,2,：两个目标,R,视在,21,R,视在,22,配对,1,：,R,视在,11,R,视在,21,R,视在,12,R,视在,22,配对,2,：,R,视在,11,R,视在,22,R,视在,12,R,视在,21,增,加第三重,PRF,可去幻影,脉冲雷达测距,中国余数定理,（孙子点兵定理）解模糊,真实距离,R,c,=(,C,1,A,1,+C,2,A,2,+C,3,A,3,),mod(,m,1,m,2,m,3,),其中,A,i,为模糊（视在）距离,m,i,为,PRF,比值,C,1,=b,1,m,2,m,3;,C,2,=b,2,m,1,m,3;,C,3,=b,3,m,1,m,2,b,1,是使,b,1,m,2,m,3,mod(,m,1,)=,1,成立的最小整数，,b,2,和,b,3,与此类似,脉冲雷达测距,例：设,m,1,=7,m,2,=8,m,3,=9,;A,1,=3,A,2,=5,A,3,=7,，,A,i,为距离门序号，,t,为距离门宽度，,则有,m,1,m,2,m,3,=504,b,3,=5,578=280 mod 9 1,，,C,3,=280,b,2,=7,779=441 mod 8 1,，,C,2,=441,b,1,=4,489=288 mod 7 1,，,C,1,=288,C,1,A,1,+,C,2,A,2,+,C,3,A,3,=5029,得不模糊距离门序号,R,c,=5029 mod 504=493,目标真实距离为,R,=,0.5,R,c,c,t,=,246.5,c,t,最优滤波,最优滤波器的频率响应,H,M,(,f,),：单脉冲,波形,匹配滤波,H,C,(,f,),：多脉冲,杂波,对消,H,M,2,(,f,),：,窄带多普勒滤波，脉冲串相参积累,窄带多普勒滤波器组频率覆盖范围：,-,f,r,/,2,f,r,/,2,最优滤波,匹配滤波器,白噪声背景中检测信号的最佳线性滤波器，其传输函数是输入信号频谱的复共轭，脉冲响应是输入信号的镜像函数,匹配滤波器的输出,SNR,在时刻,t,0,达到最大,N,0,是输入噪声谱密度，,E,是输入信号能量,动目标显示雷达,动目标显示（,MTI,）雷达,目标相对径向速度,v,r,，多普勒频移,f,r,=2,v,r,/,l,单路解调后，脉冲串被多普勒频率调幅,正交双通道（,I,、,Q,）处理无盲相,动目标显示雷达,MTI,雷达原理,固定目标：等幅脉冲串，脉间相差,0,运动目标：,调幅脉冲串，脉间相差,2,p,f,d,T,r,相邻脉冲相减滤除固定杂波，保留运动目标,滤除固定杂波后，原来被强杂波背景淹没的运动目标回波信号将在终端显示器上显现出来，故称,动目标显示,一次相消器，（运动杂波抑制滤波器）,动目标显示雷达,动目标显示雷达,脉冲雷达发射信号频谱,等幅脉冲串：被,sinc,函数调幅的周期线谱,天线方向图调幅脉冲串：被,sinc,函数调幅的周期带状谱。复杂目标：频谱展宽,运动目标回波将发射信号频谱搬至,(,f,0,+,f,d,),正交双通道处理：单边低通滤波,动目标显示雷达,MTI,动目标检测雷达,动目标检测（,MTD,）,MTI,雷达改善因子一般在,20dB,左右,窄带多卜勒滤波器组：一组相邻且部分重叠的滤波器组覆盖整个多卜勒频率范围,白噪声时，窄带滤波器组使,SNR,提高,N,倍,MTD=MTI+,窄带多卜勒滤波器组,MTD,动目标检测雷达,多卜勒滤波器组的实现方法,硬件：,N,抽头横向滤波器，各脉冲加权后求和,实际：,N,点加窗,DFT,实现，第,k,个滤波器中心频移：,横向滤波器,(,n,=-,N,/2-1,-1,0,1,N,/2),动目标检测雷达,加窗,FFT,实现多卜勒滤波器组,问题：,由,DFT,实现的窄带滤波器的频谱副瓣较高，如第一副瓣峰,-13.2dB,，副瓣渗入的强杂波或强干扰剩余剩余仍然很强，导致通带内的信杂比较低，不利于检测较弱的运动目标,越靠近杂波中心的滤波器，副瓣渗漏影响越大,解决方案：,先对消主杂波，再进行加窗,DFT,加窗目的：,压低窄带滤波器副瓣,相参脉冲数：通常,2,的幂次,+2,，可利用,FFT,动目标检测雷达,杂波图,将雷达监视空间分割成许多距离,-,方位单元，储存在各个单元中的杂波强度构成杂波图,作用：,对中放增益控制：杂波强度随距离快速变化,检测,0,多普勒,强,目标：,MTI,造成速度盲区,实现：,Y,(,n,)=(1,-K,1,),X,(,n,)+,K,1,Y,(,n,-1),动目标检测雷达,多普勒模糊（测速模糊）,多普勒滤波器组频率覆盖范围：,-,f,r,/,2,f,r,/,2,|,f,d,|,f,r,/,2,时，频率混迭,=,多普勒模糊,解,模糊：,多重,PRF,配合,中国余数定理，,或,HPRF,多个同距同向目标解模糊，配对错误导致,幻影,多普勒盲区（盲速,/,测速盲区）,MTI,对消器,=,零,多普勒附近成为,多普勒盲区,多普,勒模糊时，,k,f,r,附近的目标速度称为,盲速,减少多普勒盲区大小：,多重,PRF,，,或,HPRF,动目标检测雷达,PRF,选取,HPRF,：测距模糊，测速不模糊，杂波强度高,LPRF,：测距不模糊，测速模糊,MPRF,：测距、测速都有模糊，杂波强度下降,距离,-,多普勒二维盲区,8/3,准则：,一种常用的多重,MPRF,选择方案，又称,“,3:8,”,准则，即利用,8,个不同,PRF,中的,3,个来检测某一目标回波以避开距离,-,多普勒二维盲区,在选取的,3,个,MPRF,中，,2,个用来解模糊，第,3,个用来去幻影,动目标检测雷达,自适应最佳滤波,相参脉冲序列,S,=,s,1,s,2,s,N,T,最佳滤波器权值为,信杂比改善因子,脉冲多普勒雷达,脉冲多普勒（,PD,）雷达,利用多普勒效应检测运动目标的脉冲雷达,狭义定义，对付机载下视雷达的强杂波，特征,采用,HPRF,，无速度模糊,能实现多普勒滤波,因,HPRF,，目标有距离模糊,广义定义,能实现对雷达信号脉冲串的多普勒滤波,具有分辨运动目标速度的能力,