雷達系統(tǒng)中的信號處理技術

1、,,雷達系統(tǒng)中的信號處理技術,通信1201班,,雷達系統(tǒng)概述,雷達信號處理的主要內容,雷達系統(tǒng)信號處理關鍵技術及分析,結語,1,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,一、雷達系統(tǒng)概述,雷達是Radar（Radio Detection And Ranging）的音譯詞，意為“無線電檢測和測距”，即利用無線電波來檢測目標并測定目標的位置，這也是雷達設備在最初階段的功能。雷達的任務就是測量目標的距離、方位和仰角，還包括目標的速度，以及從

2、目標回波中獲取更多有關目標的信息。,2,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,雷達系統(tǒng)概述,3,典型的雷達系統(tǒng)如圖1，它主要由雷達發(fā)射機、天線、雷達接收機、收發(fā)轉換開關、信號處理機、數據處理機、終端顯示等設備組成。,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,4,雷達發(fā)射機產生符合要求的雷達波形，然后經饋線和收發(fā)開關由發(fā)射天線輻射出去，遇到目標后，電磁波一部分反射，經接收天線和收發(fā)開關由雷達接收機接收，然后對雷達回波信號依次進行信

3、號處理、數據處理，就可以獲知目標的相關信息。雷達信號處理的流程如下：,雷達系統(tǒng)概述,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,,二、雷達信號處理的主要內容,雷達信號處理是雷達系統(tǒng)的主要組成部分。信號處理消除不需要的雜波，通過所需要的目標信號，并提取目標信息。內容包括雷達信號處理的幾個主要部分：正交采樣、脈沖壓縮、MTD和恒虛警檢測。,5,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,,三、雷達系統(tǒng)信號處理 關鍵

4、技術及分析,6,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,雷達系統(tǒng)信號處理關鍵技術,7,1,2,3,4,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,8,數字正交相干檢波,,鏡頻抑制比高,體積小,一致性好,相干檢波技術的優(yōu)點,信號的有用頻譜不發(fā)生混疊,,,,恢復得到正確的I/Q信號,,廣泛的應用,,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,9,正交雙通道處理就是中頻回波信號經過兩個相似的支路分別處理，其差別僅是其基準的相參電壓相位差9

5、0°，這兩路稱為： 同相支路(Inphase Channel)——I支路 正交支路(Quadrature Channel)——Q支路,正交雙通道處理的優(yōu)點(相對于單通道處理)： ? （1）可區(qū)分± ?，以確定目標相對運動方向； （2） 能消除盲相（單通道MTI時目標多普勒信號的相位取樣對消導致零輸出）。,數字正交相干檢波,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,10,雷達脈沖壓縮技術,現代雷達為了提高雷

6、達發(fā)射機平均功率，往往采取了時寬很寬的發(fā)射脈沖，脈寬甚至達到了若干毫秒。由雷達的模糊函數的概念可知，雷達的距離分辨率和發(fā)射信號的有效帶寬成反比，為了能達到要求的距離分辨力，必須提高發(fā)射信號的有效帶寬，常用的方法是采用脈沖壓縮處理方式。,,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,11,雷達脈沖壓縮技術,,作用距離遠,高測距,高測速精度,雷達脈沖壓縮技術的優(yōu)點,,,采用脈沖壓縮技術的雷達發(fā)射端可以采用不同的調制波形，接收端采用不同的匹配

7、濾波器，從而減少了雷達之間的相互干擾。,,好的距離、速度分辨率,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,12,雷達脈沖壓縮技術,脈沖壓縮有基于時域相關法、頻域FFT法兩種方式,1、采用頻域算法的優(yōu)點是大時寬信號時間可采用高效FFT算法，大大減少運算量,2、采用時域匹配濾波法，等效于求離散接受信號與發(fā)射波形理算樣本之間的負相關運算，這種方法在壓縮比較小時，電路簡單，實現方便。,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,13,雷達脈沖

8、壓縮技術,脈沖壓縮的程度用脈沖壓縮系數D表示，它定義為： D即壓縮后的脈沖寬度τ比發(fā)射脈沖寬度τ0縮小的倍數，亦稱脈壓比。它是衡量脈壓處理的主要技術指標之一。,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,14,MTD也就是一種相參積累和多普勒濾波的結合，相干積累的目的為：,MTD利用了回波脈沖串的相參性進行相參積累。N個相鄰的多普勒濾波器組的實現是由N個輸出的橫向濾波器（N個脈沖和N-1根遲延線）經過各脈沖不同的加權并求和后形成

9、的。,動目標檢測MTD,2、減小目標RCS起伏對目標檢測的影響。,1、集中多個脈沖重復周期/調頻周期內雷 達發(fā)射的所有信號所有能量，獲取最大輸出信噪比。,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,15,,,,,設加在第k個濾波器的第i個輸出端頭的加權值為： k表示標號從0到N-1的濾波器，每一個k值對應一組不同的加權值，相應地對應一個不同的多普勒濾波器響應。圖10中所示濾波器響應是N=8時加權所得各標記k的濾波器頻率響

10、應，k取0~7。該濾波器的頻率覆蓋范圍為0到 fr 。 在仿真實驗中，通常是通過快速傅里葉變換FFT來實現的。,由于MTI對地物雜波的抑制能力有限，因此在MTI后串接一窄帶多普勒濾波器組來覆蓋整個重復濾波的范圍，以達到東目標檢測的目的，其實質是相當于對不同通道進行相參積累處理。,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,16,,,,,在強干擾中提取信號，不僅要求有一定的信噪比，而且必須有恒虛警處理設備。恒虛警處理目的是保持信號檢測時的

11、虛警概率恒定，這樣才能使處理器不致因虛警太多而過載，有時是為了經過虛警處理達到反飽和或損失一點檢測能力而在強干擾的情況下仍能工作的目的。,過門限檢測原則：,恒虛警檢測CFAR,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,17,,,,,恒虛警檢測CFAR,恒虛警檢測的重點就是確定恒虛警檢測的門限。下式給出了門限值 和虛警概率 之間的關系： 其中， 為噪聲的功率，

12、由于噪聲的功率是一直變化的，為了保持恒定的虛警概率，必須依據噪聲方差的估計連續(xù)更新門限值。連續(xù)改變門限值以保持恒定虛警概率的過程叫做恒虛警概率（CFAR）。,,雷達系統(tǒng)概述,主要內容,關鍵技術,小結,,四、小結,正交采樣、脈沖壓縮、MTD和恒虛警檢測是雷達系統(tǒng)中幾種關鍵信號處理技術。雷達系統(tǒng)通過脈沖壓縮解決解決雷達作用距離和距離分辨力之間的矛盾，通過MTD來探測東目標，通過恒虛警（CFAR）來實現整個系統(tǒng)對目標的檢測。,18,,,,