雷达原理及系统课件：2012第8章运动目标检测及测速new.pptVIP

零中频处理的理论分析 中频实信号 相参电压 单路相位检波 低通滤波 正交双通道处理 单路相位检波的缺点 fd正负无法判断 正交双通道处理等效频谱 习题 第四节 回波和杂波的频谱 及目标显示滤波器 作用：了解运动目标回波和杂波在频谱结构上的区别，以达到抑制固定杂波、显示运动目标回波的目的。 目标回波的频谱特性 §8.4.1 目标回波和杂波的频谱特性 雷达发射相参脉冲串，脉宽为τ，重复频率为 f r 。 天线不扫描时，目标回波为无限脉冲串。 调制信号： 高频连续振荡： 扫描时，设天线方向图可用高斯函数来表示 则，收到的回波脉冲串的包络函数为 则，回波为 fd + fr - fd + fr 杂波频谱 除固定建筑物外，杂波均属于分布杂波，包含内部运动。天线不扫描时，固定杂波频谱位于nf r 处，用对消器可以全部滤去。 天线扫描时，杂波谱展宽可用高斯函数表示： 实验测定，当频率 f=1GHz时，杂波功率谱表示如下： 关于杂波的总结 杂波平均速度为零而只有内部起伏时，杂波的频谱位置在 nf r 上，但每根谱线均展宽。如果杂波有平均速度，则会产生多卜勒频移。 展宽使得对消器不能很好的滤去杂波，有多卜勒频移时，应使滤波器凹口对准杂波谱的平均多卜勒位置。展宽影响MTI 的质量。 §8.4.2 动目标显示滤波器 地杂波的功率谱 信号S( f ) 最佳滤波器的频响 实际杂波抑制滤波器只能使滤波器特性的凹口基本上和杂波梳状谱的宽度相当，为准最佳滤波。 均匀分量的功率谱密度 杂波特性决定的梳状分量 一次相消器 递归型一次相消器 引入了新的极点，z=K1，K11 滤波器的频率响应为单位圆上的点到零点的长度除去该点到极点的长度。 若K 接近于1，则凹口越窄，其他部分越平坦。 简单的MTI 中，利用此法来扩大速度相应范围。 递归型滤波器：灵活，暂态响应长。 二次相消器 k=2 k=+2～-2 递归型二次相消滤波器 第五节 动目标显示雷达的 工作质量及质量指标 改善因子（I） §8.5.1 质量指标 MTI系统输出端信杂比（功率比）和输入端信杂比之比。 系统对信号的平均功率增益 由于： 信杂比改善（ISCR） 多普勒滤波器输出端信杂比和输入端信杂比之比。 杂波中的可见度SCV 在给定检测概率和虚警概率条件下，检测到重叠于杂波上的运动目标时，杂波功率和目标回波功率的比值。 定义：当系统输出端信号功率与对消剩余杂波功率之比 等于发现动目标回波信号所需的数值V0时，接收机输入端的杂波功率与信号功率之比 。 第六节 动目标检测（MTD） 增大信号处理的线性动态范围 增加一组多普勒滤波器，使之更接近最佳滤波 能抑制地杂波，且能同时抑制运动杂波 增加一个或多个杂波图，帮助检测切向飞行大目标 为弥补MTI的缺陷，由最佳滤波器理论发展起来。 优点： §8.6.1 限幅的影响和线性MTI 限幅的影响 对消器输出的杂波剩余功率 强杂波时，大的杂波剩余将使 Pfa 明显增大及终端饱和。 若中频采用限幅中放，限幅电平 L选择满足 L / Ni = I，则相消器输出的杂波功率近似为噪声电平，得到近似恒虚警的性能。 限幅会使杂波背景上的运动目标信号受到损失，使杂波谱展宽，加大杂波剩余，而且增加相消次数不能有效提高 I。 线性MTI的实现框图 高中频线性化：通过AGC 实现大的动态范围； 增益控制要求快速且电压与杂波强度成比例，相继周期的增益变化是准确、已知的。 储存杂波图来控制各个距离单元的中放增益。 §8.6.2 多卜勒滤波器组 单个脉冲的匹配滤波器 对相参脉冲串进行匹配滤波 理论推导 具体实现 N个输出的横向滤波器（N 个脉冲和 N-1 个延迟线），经过N个脉冲的不同加权并求和，可做成N 个相邻的窄带滤波器组。覆盖范围0 ～ fr 。 窄带滤波器组信号处理的优点 信噪比提高：白噪声N 倍；有色杂波，各个滤波器输出端 I 均有提高：越靠近杂波中心的滤波器，改善程度越差；杂波谱越宽，改善程度越差。 通过改变特定滤波器的检测门限，对运动杂波亦可抑制。 第八节 速度测量 连续波雷达测速 脉冲雷达测速 v 连续波雷达测速 二次检波后，提取多普勒频率，测出目标速度。 第八章 运动目标检测及测速 §8.1 多卜勒效应及其在雷达中的应用 1842年，多卜勒发现多普勒现象 § 8.1.1 多卜勒效应 1930年，多普勒规律应用于电磁波范围 分析假定目标为点目标 尺寸远小于雷达分辨单元 雷达发射连续波时的多普勒效应 发射信号： 回 波： 目标固定不动时 目标以匀速vr 运动时 发射频率：f0 接收频率：f0 + fd 运动目标 v 多普勒频率 线速度 径向速度 ? fd大小与径向速度