一种新的机载预警雷达地面目标过滤方法
经典雷达资料-第16章 机载动目标显示(AMTI)雷达-1
第16章机载动目标显示（AMTI）雷达 FRED M. STAUDAHER 16.1 采用AMTI技术的系统 机载搜索雷达最初是为远程侦察机探测舰艇研制的。第二次世界大战后期，美海军研制了几种机载预警（AEW）雷达，用来探测从舰艇雷达天线威力区之下飞近特遣舰队的低空飞机。在增大对空和对海面目标的最大检测距离方面，机载雷达的优点是显而易见的，只要了解下述情况就很清楚了，高度为100ft的天线桅杆，其雷达视线距离只有12n mile，而与其相比，飞机高度为10 000ft时，雷达视线距离则为123n mile。 神风突击队袭击造成多艘哨舰的损失引起了机载自主探测与控制站的设想，后来这种系统发展成为一种用于洲际防空的边界巡逻机。 E—2C航空母舰舰载飞机（如图16.1所示）使用机载预警雷达作为其机载战术数据系统中的主要传感器。这种雷达的视界很宽，用于检测海杂波和地杂波背景中的小飞机目标。由于其首要的任务是检测低空飞行的飞机，因此这种雷达就不能靠抬高天线波束的仰角来消除杂波。AMTI雷达系统就是在这种情况下发展起来的[1]~[3]，与前一章中探讨的地面雷达的MTI 系统相似[1][4]~[6]。 图16.1 带有旋转天线罩的E—2C空中预警机 在截击机火炮控制系统中，AMTI雷达系统还可用来捕捉和跟踪目标。在这种场合中，雷达仅需抑制指定目标附近的杂波。因此，在目标所处的距离和角度扇形区内可将雷达优化到最佳状态。MTI系统也可以装在侦察机或战术歼击-轰炸机上用来检测地面运动的车辆。由于目标速度低，因而采用较高的雷达频率以获得大的多普勒频移。因为背景杂波通常很强，故这些雷达能够有效地采用非相参MTI技术。 高空、高机动、高速度的环境条件及尺寸、重量、功耗的限制给AMTI雷达设计者带来了一系列的特殊问题。本章将专门探讨机载条件下如何处理这些特殊问题。
目标识别技术
目标识别技术 摘要： 针对雷达自动目标识别技术进行了简要回顾。讨论了目前理论研究和应用比较成功的几类目标识别方法：基于目标运动的回波起伏和调制谱特性的目标识别方法、基于极点分布的目标识别方法、基于高分辨雷达成像的目标识别方法和基于极化特征的目标识别方法，同时讨论了应用于雷达目标识别中的几种模式识别技术：统计模式识别方法、模糊模式识别方法、基于模型和基于知识的模式识别方法以及神经网络模式识别方法。最后分析了问题的可能解决思路。 引言： 雷达目标识别技术回顾及发展现状 雷达目标识别的研究始于"20世纪50年代，早期雷达目标特征信号的研究工作主要是研究达目标的有效散射截面积。但是，对形状不同、性质各异的各类目标，笼统用一个有效散射面积来描述，就显得过于粗糙，也难以实现有效识别。几十年来，随着电磁散射理论的不断发展以及雷达技术的不断提高，在先进的现代信号处理技术条件下，许多可资识别的雷达目标特征信号相继被发现，从而建立起了相应的目标识别理论和技术。 随着科学技术的飞速发展，一场以信息技术为基础、以获取信息优势为核心、以高技术武器为先导的军事领域的变革正在世界范围内兴起，夺取信息优势已成为夺取战争主动权的关键。电子信息装备作为夺取信息优势的物质基础，是推进武器装备信息化进程的重要动力，其总体水平和规模将在很大程度上反映一个国家的军事实力和作战能力。 雷达作为重要的电子信息装备，自诞生起就在战争中发挥了极其重要的作用。但随着进攻武器装备的发展，只具有探测和跟踪功能的雷达也已经不能满足信息化战争的需要，迫切要求雷达不仅要具有探测和跟踪功能，而且还要具有目标识别功能，雷达目标分类与识别已成为现代雷达的重要发展方向，也是未来雷达的基本功能之一。目标识别技术是指：利用雷达和计算机对遥远目标进行辨认的技术。目标识别的基本原理是利用雷达回波中的幅度、相位、频谱和极化等目标特征信息，通过数学上的各种多维空间变换来估算目标的大小、形状、重量和表面层的物理特性参数，最后根据大量训练样本所确定的鉴别函数，在分类器中进行识别判决。目标识别还可利用再入大气层后的大团过滤技术。当目标群进入大气层时，在大气阻力的作用下，目标群中的真假目标由于轻重和阻力的不同而分开，轻目标、外形不规则的目标开始减速，落在真弹头的后面，从而可以区别目标。 所谓雷达目标识别，是指利用雷达获得的目标信息，通过综合处理，得到目标的详细信息（包括物理尺寸、散射特征等），最终进行分类和描述。随着科学技术的发展，武器性能的提高，对雷达目标识别提出了越来越高的要求。 目前，目标识别作为雷达新的功能之一，已在诸如海情监控系统、弹道导弹防御系统、防空系统及地球物理、射电天文、气象预报、埋地物探测等技术领域发挥出很大威力。为了提高
雷达微弱目标检测的有效方法[1]
49642009,30(21)计算机工程与设计Computer Engineering and Design 0引言 复杂背景下低信噪比运动目标的检测和跟踪是雷达信号处理系统的关键技术之一。在微弱运动目标检测和跟踪的应用中，雷达接收的远距离目标回波强度非常弱，信噪比很低，目标易被噪声淹没，单个脉冲回波的信噪比甚至是负的，若仅对单帧图像处理，不能可靠地检测目标。在预警雷达应用中，由于运动目标距离雷达较远，又处在强杂波环境中，对微弱运动目标的检测与跟踪是雷达信号处理的一个重要课题。早期算法主要有Kalman滤波等方法，主要采用检测后跟踪(detect before track，DBT)方法，这类方法在信噪比较高时可以取得很好的效果，否则不能检测出目标。要想对微弱目标进行有效的检测及跟踪，除了抑制杂波和降低系统噪声等方法外，一种有效的方法是检测前跟踪(track before detect，TBD)方法，即对单次观测信号先不进行判断，而是结合雷达图像特点，对目标进行多次观测，计算出目标在各帧图像之间的移动规律，预测目标在下一帧图像的可能位置，同时在帧与帧之间将多次扫描得到的数据沿着预测轨迹进行几乎没有信息损失的相关处理，从而改善目标的信噪比，提高检测性能，在得到检测结果的同时获得目标航迹。 目前，用于微弱目标检测的TBD方法主要有极大似然法、粒子滤波法、动态规划(dynamic programming，DP)法、Hough变换法，等[1-2]。其中，Hough变换法对检测沿径向做匀速直线运动的目标具有较好的检测性能，目标在直线轨迹上的能量集中在Hough变换后的单点上，目标轨迹的能量远大于其它点的能量，但计算量和存储量都较大[3]，难以实现。动态规划算法对目标信噪比要求较低，可以探测各种运动形式的目标[4-5]。 动态规划算法是美国Y.Barniv于1985年提出的，利用动态规划的分段优化思想，将目标轨迹搜索问题分解为分级优化的问题[6]。将其应用到雷达微弱目标检测中，可将雷达回波信号在多普勒频率和距离二维方向的幅度排列成图像，在多帧相继的图像序列中，运动目标轨迹可看作是一条连续变化的曲线，利用动态规划算法，检测是否存在着这样一条曲线，从而判断目标是否存在。 基于动态规划的检测前跟踪的关键在于沿目标运动航迹积累能量[7-8]，可以看出，搜索目标航迹的计算量非常大，在实际应用中存在不足。在预警雷达中，来袭目标比远离雷达的目标更具有威胁性，更需早期发现和预防，所以单独针对来袭目标进行探测，可以大大减少动态规划法搜索的运算量，提高预警雷达的探测能力。本文针对动态规划算法计算量大的缺 收稿日期：2009-02-26；修订日期：2009-06-10。
【CN110133630A】一种雷达目标检测方法及应用其的雷达【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910344449.2 (22)申请日 2019.04.26 (71)申请人 惠州市德赛西威智能交通技术研究 院有限公司 地址 516006 广东省惠州市仲恺高新区和 畅五路西8号投资控股大厦 (72)发明人 孙靖虎 曾迪 黄力 温和鑫 盘敏容 蒋留兵 (74)专利代理机构 惠州创联专利代理事务所 (普通合伙) 44382 代理人 韩淑英 (51)Int.Cl. G01S 13/02(2006.01) G01S 13/08(2006.01) G01S 13/58(2006.01) G01S 7/41(2006.01) (54)发明名称 一种雷达目标检测方法及应用其的雷达 (57)摘要 本发明涉及一种雷达目标检测方法。本发明 提供了一种运行速度快、探测精度高的雷达目标 检测方法，本发明中，雷达的一帧检测中第二发 射波的发射次数可与第一发射波不同，可通过设 置较少的第二发射波的发射次数来缩短雷达的 检测帧周期；本发明中第二发射波只需要进行一 次一维FFT而无需进行二维FFT，降低了计算复杂 度， 提高了数据处理速度。权利要求书2页 说明书7页 附图4页CN 110133630 A 2019.08.16 C N 110133630 A
1.一种雷达目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、发射K1次周期为T1、的第一发射波，所述第一发射波被目标反射后被天线接收得到第一回波； 步骤二、对每个周期的第一回波进行N点采样一维FFT变换得到第一回波一维FFT结果； 步骤三、对所述第一回波一维FFT结果进行二维FFT变换得到坐标对应第一距离单元号、第一模糊速度号的距离多普勒谱，其中第一距离单元号为对单个周期的第一回波进行一维FFT采样的序号，第一模糊速度号为所述第一发射波的发射周期的序号；根据第一回波的目标检测距离、目标检测模糊速度与所述距离多普勒谱的峰值的对应关系求第一回波的目标检测距离及目标检测模糊速度； 步骤四、发射K2次与所述第一发射波频率互质的周期为T2的第二发射波，所述第二发射波被目标发射后被所述天线接收得到第二回波，对每个周期的第二回波进行N点采样一维FFT变换得到对应不同第二距离单元号、第二模糊速度号的第二回波一维FFT结果，其中第二距离单元号为对单个周期的第二回波进行一维FFT采样的序号，第二模糊速度号为所述第二发射波的发射周期的序号； 步骤五、根据步骤三得到的第一回波的目标检测模糊速度与目标真实速度可能值之间的关系求目标真实速度可能值的速度旋转因子，并将该速度旋转因子与步骤四得到的第二回波一维FFT结果形成关联，然后对该关联结果进行解模糊，再根据解模糊的结果对步骤2求得的第一回波的目标检测距离、目标检测模糊速度进行修正从而求得目标真实速度及目标真实距离；以及 步骤六、输出步骤四获得的目标真实速度及目标真实距离。 2.根据权利要求1所述的一种雷达目标检测方法，其特征在于，步骤三中求第一回波的目标检测距离及目标检测模糊速度方法为： 在所述距离多普勒中寻找峰值，该峰值对应的距离单元号、模糊速度号即为目标所处 的第一距离单元号 第一模糊速度号 再根据目标所处的第一距离单元号电磁波的传播速度C、第一发射波的射频带宽B1计算第一回波的目标检测距离以及 根据目标所处的第一模糊速度号所述天线中心频率对应的波长λ、步骤1中所述第一发射波的发射次数K1及周期T1计算第一回波的目标检测模糊速度 3.根据权利要求2所述的一种雷达目标检测方法，其特征在于，所述步骤五具体包括： 定义目标真实速度可能值的速度旋转因子V DFT ： 式中V r为目标真实速度可能值；z为所述第二模糊速度号； 将第一回波的目标检测模糊速 度与目标真实速度可能值V r之间的关 系代入步骤4.1中目标真实速度可能值的速度旋转因子V DFT的定义公式中， 式中m为取值范围为[-d，d]的模糊数单元号，其中d为正整数，从而求得目标真实速度可能值的速度旋转因子； 权 利 要 求 书1/2页 2 CN 110133630 A
雷达目标识别
目标识别技术 2009-11-27 20:56:41| 分类：我的学习笔记| 标签：|字号大中小订阅 摘要： 针对雷达自动目标识别技术进行了简要回顾。讨论了目前理论研究和应用比较成功的几类目标识别方法：基于目标运动的回波起伏和调制谱特性的目标识别方法、基于极点分布的目标识别方法、基于高分辨雷达成像的目标识别方法和基于极化特征的目标识别方法，同时讨论了应用于雷达目标识别中的几种模式识别技术：统计模式识别方法、模糊模式识别方法、基于模型和基于知识的模式识别方法以及神经网络 模式识别方法。最后分析了问题的可能解决思路。 引言： 雷达目标识别技术回顾及发展现状 雷达目标识别的研究始于"20世纪50年代，早期雷达目标特征信号的研究工作主要是研究达目标的有效散射截面积。但是，对形状不同、性质各异的各类目标，笼统用一个有效散射面积来描述，就显得过于粗糙，也难以实现有效识别。几十年来，随着电磁散射理论的不断发展以及雷达技术的不断提高，在先进的现代信号处理技术条件下，许多可资识别的雷达目标特征信号相继被发现，从而建立起了相应的目标 识别理论和技术。 随着科学技术的飞速发展，一场以信息技术为基础、以获取信息优势为核心、以高技术武器为先导的军事领域的变革正在世界范围内兴起，夺取信息优势已成为夺取战争主动权的关键。电子信息装备作为夺取信息优势的物质基础，是推进武器装备信息化进程的重要动力，其总体水平和规模将在很大程度上反 映一个国家的军事实力和作战能力。 雷达作为重要的电子信息装备，自诞生起就在战争中发挥了极其重要的作用。但随着进攻武器装备的发展，只具有探测和跟踪功能的雷达也已经不能满足信息化战争的需要，迫切要求雷达不仅要具有探测和跟踪功能，而且还要具有目标识别功能，雷达目标分类与识别已成为现代雷达的重要发展方向，也是未来雷达的基本功能之一。目标识别技术是指：利用雷达和计算机对遥远目标进行辨认的技术。目标识别的基本原理是利用雷达回波中的幅度、相位、频谱和极化等目标特征信息，通过数学上的各种多维空间变换来估算目标的大小、形状、重量和表面层的物理特性参数，最后根据大量训练样本所确定的鉴别函数，在分类器中进行识别判决。目标识别还可利用再入大气层后的大团过滤技术。当目标群进入大气层时，在大气阻力的作用下，目标群中的真假目标由于轻重和阻力的不同而分开，轻目标、外形不规则的目标开始减 速，落在真弹头的后面，从而可以区别目标。 所谓雷达目标识别，是指利用雷达获得的目标信息，通过综合处理，得到目标的详细信息（包括物理尺寸、散射特征等），最终进行分类和描述。随着科学技术的发展，武器性能的提高，对雷达目标识别 提出了越来越高的要求。 目前，目标识别作为雷达新的功能之一，已在诸如海情监控系统、弹道导弹防御系统、防空系统及地球物理、射电天文、气象预报、埋地物探测等技术领域发挥出很大威力。为了提高我国的军事实力，适应未来反导弹、反卫、空间攻防、国土防空与对海军事斗争的需要，急需加大雷达目标识别技术研究的力度雷达目标识别策略主要基于中段、再入段过程中弹道导弹目标群的不同特性。从结构特性看，飞行中段
经典雷达动目标显示MTI雷达
I的影响。这些曲线是在假设天线的方向图只取(sin U)/U第一对零点之间的曲线情况下计算出的。图示的无反馈的几条曲线与如图15.12所示显示的具有高斯形状方向图的理论曲线几乎完全相同（说明反馈对三路延迟对消器影响是一条曲线而不是直线，这是因为在3个零点中，已有两个零点不在原点上，并且根据波束宽度内有14个脉冲的实际情况，它们已沿单位圆移动了最佳量。因此，当波束宽度内有40个脉冲时，这两个零点由于离原点太远而不起太大的作用）。 从理论上讲，采用数字滤波器来合成各种形状的速度响应曲线是可能的[16]。对Z平面上的每对零点和每对极点而言，都需要两个延迟线，用前馈路径控制零点位置，而用反馈路径控制极点位置。 速度响应曲线的形状可以仅用前馈而不用反馈来实现。不采用反馈的主要优点是对消器具有很好的瞬态响应，这是相控阵或系统存在脉冲噪声干扰时的一项重要的考虑因素。如果相控阵雷达使用反馈对消器，则在对消器的瞬态振铃还未下降到容许的电平之前，波束就已经改变了位置，因而许多脉冲不得不落在波束以外。人们已提出一种预置技术来缓解这种现象[20]，但仅仅部分地降低瞬态稳定时间。若只使用前馈，则在波束移动后仅有3个或4个脉冲被去掉。采用前馈控制速度响应曲线的形状的缺点是，对每个用于形成速度响应的零点都需附加一个延迟线。此外，若采用零点来形成速度响应，则曲线就会导致改善因子引入一个固有的损耗。这个损失可能很重要也可能不重要，需根据杂波谱展宽的程度和对消所需零点数来确定。图15.25画出了只用前馈形成的四脉冲对消器的速度响应曲线和Z平面图。图中同时还画出了五脉冲前馈对消器和三脉冲反馈对消器的速度响应曲线。在给出的对消器中，无论杂波谱扩展程度为多少，三脉冲反馈对消器的改善因子潜力均比四脉冲前馈对消器大约好4dB。
何为动目标雷达它的技术难点在哪里
何为动目标雷达,它的技术难点在哪里? 1.何为动目标雷达? 只显示飞机反射雷达电磁波中飞机飞行中的相位(频率)多普勒信息.少量显示,甚至于不显示飞机飞行背景如云层,高山峡谷,城市高层建筑物雷达反射电磁波及其副瓣地面反射的杂波幅度,频率,相位信息.也就是说动目标雷达净化雷达显示屏幕,少有杂波背景,只显示飞机飞行轨迹.或者, 绿色杂波背景叠加一目了然飞机飞行红色轨迹.方便操作人员快速捕捉到飞机位置的一种新型雷达. 2.它的技术难点在哪里? 降低信号频率,方便后续信号处理的超外差雷达将处理微波交叉场混频器输出的中频信号.它包含飞机反射的幅度, 相位(频率)有用信息,也包含除飞机以外加进的幅度, 相位(频率)无用杂波信息. 中频杂波信号由两种信号构成: 一是原滋原味的杂波信号.是飞机以外反射体反射的幅度信息+随风飘动反射体如风吹草动,树枝叶摇摆, 云随风移,敌机掩护自身,播撒的弥漫烟雾或强反射漫天飘荡的锡伯片移动反射体反射带来的相位(频率)多普勒信息. 前者用鉴频器只检出相位(频率)信息就可消除杂波幅度信息;后者杂波频率本底是无法消除的,但是它的多普勒信息频率很低,明显低于速度大得多的飞机多普勒信息频率,因而可用高通滤波器滤除. 二是微波混频器本振频率不稳新产生的杂波相位(频率)信号.它的频率与飞机多普勒信号频率数量级相当,甚至更高,没有明显差异,无法用滤波器滤除.必须就地铲除,唯一办法是采用微波频段瞬间高稳定本机振荡器.以雷达波束载波 =8100MHz,脉冲间隔时间T=800μs,这也是取样间隔时间,估算微波本振瞬频率f 间频率稳定度=80Hz÷8100MHz=1×10-8.(注1) 一个高瞬间频率稳定度的微波固态信号源是3公分动目标雷达技术难点.载波频率越低,本振瞬间频率稳定度要求越低,对10米波雷达为3.3×10-6. 载波频率越高,本振瞬间频率稳定度要求也越高,对毫米波雷达为1×10-9. 用高工作频率(如≥100MHz),高瞬间频率稳定度(如≤1×10-8)的晶体振荡器,一次性,阶跃恢复二极管高次倍频(如×81次),输出微瓦级(μw)功率(注2)足以微波中频锁相环去锁定速调管振荡器或体效应振荡器.被锁振荡器输出瞬间频率稳定度高毫瓦级(mw)信号功率足以微波混频,做成雷达超外差微波相位接收机. 后话: 这以前专业所20年技术没攻克,原因据我分析出在: ①对信号特点,没有进行深入实际分析,不知道应如何区别对待; ②没有找到在微波频段,简单有效地做出高瞬间频率稳定本振源的技术手段,或晶振频率选的过低,倍频链过长,过复杂化,接口过多带来的可靠性,稳定性低毛病,始终停留在实验室平面联试阶段,产品不可靠,也就无法外场测试改进,被卷入产品研制恶性循环中,不能自拔. 其它,为防止信号阻塞,接收机输入输出端应有较大动态信号范围,精确距离门多普勒滤波器,创新技术难度一般,就此搁笔.抛砖引玉希望读者批评指正. 下图是单脉冲双波段37高炮雷达,3cm波段, 雷达正常接收机输出接收的目标和杂波幅度信号到PPI圆周扫描显示器效果与雷达主波定相动目标接收机输
雷达目标识别发展趋势
雷达目标识别发展趋势 雷达具备目标识别功能是智能化的表现，不妨参照人的认知过程，预测雷达目标识别技术的发展趋势： (1)综合目标识别 用于目标识别的雷达必将具备测量多种目标特征的手段，综合多种特征进行目标识别。我们人类认知某一事物时，可以通过观察、触摸、听、闻、尝，甚至做实验的方法认知，手段可谓丰富，确保了认知的正确性。 目标特征测量的每种手段会越来越精确，就如同弱视的人看东西，肯定没有正常人看得清楚，也就不能认知目标。 识别结果反馈给目标特征测量，使目标特征测量成为具有先验信息的测量，特征测量精度会有所提高，识别的准确程度也会相应提高。 雷达具备同时识别目标和背景的功能。人类在观察事物的时候，不仅看到了事物的本身，也看到了事物所处的环境。现有的雷达大多通过杂波抑制、干扰抑制等方法剔除了干扰和杂波，未来的雷达系统需要具备识别目标所处背景的能力，这些背景信息在战时也是有用的信息。 雷达具备自适应多层次综合目标识别能力。用于目标识别的雷达虽然需要具备测量多种目标特征的手段，但识别目标时不一定需要综合所有的特征，这一方面是因为雷达系统资源不允许，另一方面也是因为没有必要精确识别所有的目标。比如司机在开车时，视野中有很多目标，首先要评价哪几个目标有威胁，再粗分类一下，是行人还是汽车，最后再重点关注一下靠得太近、速度太快的是行人中的小孩子还是汽车中的大卡车。 (2)自学习功能 雷达在设计、实现、装备的过程中，即具备了设计师的基因，但除了优秀的基因之外，雷达还需要具有学习功能，才能在实战应用中逐渐成熟。 首先，要具有正确的学习方法，这是设计师赋予的。对于实际环境，雷达目标识别系统应该知道如何更新目标特征库、如何调整目标识别算法、如何发挥更好的识别性能。 其次，要人工辅助雷达目标识别系统进行学习，这就如同老师和学生的关系。在目标识别系统学习时，雷达观测已知类型的合作目标，雷达操作员为目标识别系统指出目标的类型，目标识别系统进行学习。同时还可以人为的创造复杂的电磁环境，使目标识别系统能更好地适应环境。 (3)多传感器融合识别 多传感器的融合识别必定会提高识别性能，这是毋容置疑的。这就好比大家坐下来一起讨论问题，总能讨论出一个好的结果，至少比一个人说的话更可信。但又不能是通过投票的方式，专家的话肯定比门外汉更有说服力。多传感器融合识别需要具备双向作用的能力。 并不是给出融合识别的结果就结束了，而是要利用融合识别的结果反过来提高各个传感器的识别性能，这才是融合识别的根本目的所在。反向作用在一定程度上降低了人工辅助来训练目标识别系统的必要性，也减少了分别进行目标识别试验的总成本。
雷达作业
通信工程专业技术讲座结课论文（题目：雷达技术的发展历程和发展展望） 姓名： 院系： 2014年6月16日
目录 一、综述 (1) 二、工作原理 (1) 三、雷达的类型 (3) 四、雷达系统与技术的发展历程 (4) 五、雷达系统与技术发展的特点和现状 (6) 六、雷达系统与技术发展的展望 (7)
一、综述 雷达（RADAR），是英文“Radio Detection and Ranging”（无线电侦测和定距）的缩写及音译。将电磁能量以定向方式发射至空间之中，借由接收空间内存在物体所反射之电波，可以计算出该物体之方向，高度及速度，并且可以探测物体的形状。以地面为目标的雷达可以用于探测地面的精确形状。 自从雷达诞生至今，在70 多年的发展历程中，随着科技的不断发展、需求的不断变化，出现了多种体制的新功能雷达，雷达的技术哇能、体积和重量、可靠性、维修性、抗恶劣环境的生存能力等也发生了天翻地覆的变化。尤其是近年来，科学技术在飞速发展，各种新技术，新材料已经越来越快的应用到雷达系统中。特别是近年来，雷达在航电系统综合化的过程中变化非常大，如雷达作为独立系统，起初失去了显示分系统，接着又失去了信号和数据处理分系统，现在仅剩下接收、发射和天线等主要分系统。同时雷达作为一种有源传感器，与激光、红外、紫光和声学等不同传感器信息融合，增强了探测阵能和环境适应性。可见雷达已与电子系统打破了明显界限，雷达系统作为独立设备有逐步消亡的趋势。因此，有必要仔细研究雷达发展的历史，分析雷达系统与技术发展的特点，总结雷达发展的普遍规律，展望雷达系统发展的方向。 二、工作原理 雷达天线把发射机提供的电磁波能量射向空间某一方向，在此方向上的物体反射碰到的电磁波。这些反射波载有该物体的信息并被雷达天线接收，送至雷达接收设备进行处理，提取人们所需要的有用信息并滤除无用的信息，由此获得目标至雷达的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。 雷达可分为连续波雷达和脉冲雷达两大类。单一频率连续波雷达是一种最为简单的雷达形式，容易获得运动目标与雷达之间的距离变化率（即径向速度）。它的主要缺点是：①无法直接测知目标距离，如欲测知目标距离，则必须调频，但用调频连续波测得的目标距离远不及脉冲雷达精确；②在多目标的环境中容易混淆目标；③大多数连续波雷达的接收天线和发射天线必须分开，并要求有一定的隔离度。
动目标显示与动目标检测
6.5 动目标显示与动目标检测 引言 1.目标回波频谱 6.5.1 目标回波和杂波的频谱 2.杂波频谱 原理递归 传统非递归 6.5.2 MTI滤波器零点分配算法 滤波器设计优化预测误差算法 结语 原理 MTI+FFT 6.5.3 MTD滤波器滤波器设计点最佳 等间隔最佳 结语 6.5.4 改善因子分析MTI MTD
6.5 动目标显示与动目标检测 雷达探测的运动目标如飞机，导弹，舰艇，车辆等周围存在各种背景，包括不动的地物和运动着的云雨，海浪或金属丝干扰等。动目标显示（Moving Target Indicator :MTI ）与动目标检测（Moving Target Detection: MTD ）就是使用各种滤波器，滤去这些背景产生的杂波而取出运动目标的回波。此外也可以通过把雷达安装在山上、增加雷达天线的倾角、安装防杂波网来阻止杂波进入天线；或通过调整雷达天线的波束形式、采用极化技术、降低雷达的分辨单元、在时域采用CFAR 检测、自适应门限、杂波图来抑制杂波。在频域上应用MTI 与MTD 技术可以提高信杂比，改善杂波背景下检测运动目标的能力。本节首先分析目标回波和杂波的频谱特性；然后分别讨论MTI 与MTD 原理及滤波器设计方法；最后分析MTI 与MTD 对改善因子的提高。 6.5.1 目标回波和杂波的频谱 运动目标回波和杂波在频谱结构上有所差别，运动目标检测就是利用这种差别，从频率上将它们区分，以达到抑制杂波而显示目标回波的目的。为此，应首先弄清楚目标和杂波的回波的特性。 (1) 目标回波的频谱 雷达发射相参脉冲串，其脉冲宽度为e T ，脉冲重复频率为r f 。当天线不扫描而对准目标时，所得脉冲为无限脉冲串。调制信号)(1t u 及其频谱)(1f U 分别为 ∑∞-∞=??? ? ? ?-=n e r T nT t rect A t u )(1 (6.5.1) ∑∞ -∞ =-=n r e e r e f n f T f T f T AT f U )()sin()(1δππ (6.5.2) A 为信号振幅。而高频载波)(2t u 及其频谱)(2f U 为 t t u 02cos )(ω= (6.5.3) )]()([2 1 )(002f f f f f U ++-=δδ (6.5.4) 发射的相参脉冲串)()()(21t u t u t u ?=，故其频谱)(f U 为 )()()(21f U f U f U ?= (6.5.5) A (d) 00 00f τ - 0f τ + f τ -+ 0f τ - f τ -+0d τ 0d τ (b) (a) 固定回波频谱 动目标回波频谱 图6.5.1 发射接收信号时域与频域特性 雷达发射信号通常是窄带信号(如图6.5.1(a))，因而运动目标回波频谱的特征是将发射信号的频谱位置在频率轴上平移一个多普勒频率 λ r d v f 2= (如图6.5.1(c))，d f 的符号由目标运动的方向决定，靠近为正，远离为负。固定回波的频谱与发射信号一致，只是幅度有衰减(如 图6.5.1(b))。 多普勒频率d f 可以直观地解释为：振荡源发射的电磁波以恒速c 传播，当接收者相对振荡源不动，则它的接收频率等于发射频率。当
基于压缩感知的雷达目标检测研究硕士学位
基于压缩感知的雷达目标检测研究硕士学位
中图分类号：TN957 论文编号：1028704 15-S051 学科分类号：081001 硕士学位论文 基于压缩感知的 雷达目标检测研究 研究生姓名 学科、专业通信与信息系统 研究方向雷达信号处理 指导教师 XIII
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Electronic and Information Engineering Study of Radar Target Detection Based on Compressed Sensing A Thesis in Radar Signal Processing By Advised by Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering December, 2014 XIII
毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名：指导教师签名： 日期：日期： XIII
一种合成孔径雷达图像特征提取与目标识别的新方法
第30卷第3期电子与信息学报Vol.30No.3 2008年3月 Journal of Electronics & Information Technology Mar.2008 一种合成孔径雷达图像特征提取与目标识别的新方法 宦若虹①②杨汝良①岳晋①② ①(中国科学院电子学研究所北京 100080) ②(中国科学院研究生院北京 100039) 摘 要：该文提出了一种利用小波域主成分分析和支持向量机进行的合成孔径雷达图像特征提取与目标识别的新方法。该方法对图像小波分解后提取低频子带图像的主成分分量作为目标的特征，利用支持向量机进行分类完成目标识别。实验结果表明，该方法可以明显提高目标的正确识别率，是一种有效的合成孔径雷达图像特征提取和目标识别方法。 关键词：合成孔径雷达；小波变换；主成分分析；支持向量机；识别 中图分类号：TN957.52 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2008)03-0554-05 A New Method for Synthetic Aperture Radar Images Feature Extraction and Target Recognition Huan Ruo-hong①②Yang Ru-liang①Yue-Jin①② ①(Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China) ②(Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China) Abstract: This paper presents a new method for synthetic aperture radar images feature extraction and target recognition which based on principal component analysis in wavelet domain and support vector machine. After wavelet decomposition of a SAR image, feature extraction is implemented by picking up principal component of the low-frequency sub-band image. Then, support vector machine is used to perform target recognition. Results are presented to verify that, the correctness of recognition is enhanced obviously, and the method presented in this paper is a effective method for SAR images feature extraction and target recognition. Key words: Synthetic Aperture Radar (SAR); Wavelet transform; Principal Component Analysis (PCA); Support Vector Machine (SVM); Recognition 1引言 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)图像目标识别是SAR图像解译和分析的重要组成部分，具有重要的商业和军事价值，是国内外SAR图像处理和模式识别领域的研究热点。特征提取是SAR图像目标识别过程中最重要的一步。为了得到可靠的目标识别结果，用于识别的特征必须在分类空间上具有良好的类内凝聚性和类间差异性[1]。目标识别过程的另一个关键步骤是分类方法的选择，分类方法性能的优劣，直接影响到最后的识别结果。 本文提出了一种利用小波域主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)和支持向量机[2](Support Vector Machine，SVM)进行的SAR图像特征提取和目标识别方法。对小波分解得到的低频子带图像进行主成分分析[3]提取目标特征，得到的特征向量用支持向量机分类完成目标识别。用MSTAR数据对该方法进行验证，结果表明，该方法可以有效地提高目标的正确识别率。 2006-08-15收到，2007-01-05改回2目标识别步骤 本文的识别过程如图1所示由3个步骤组成：(1)图像预处理。对图像数据进行规则化调整。(2)特征提取。通过二维离散小波变换将图像变换到不同分辨率下的小波域；对低频子带图像进行主成分分析后提取主成分分量作为目标的特征向量。(3)利用支持向量机进行分类。在特征向量所形成的低维特征空间上完成目标识别并输出识别结果。 图1 识别过程框图 3图像预处理 3.1实验数据 本文使用的图像数据是MSTAR项目组公布的3类SAR 地面静止军用目标数据，包括装甲车BMP2，装甲车BTR70
雷达原理
1、MTI：动目标显示 z基本原理： 动目标显示雷达是在普通脉冲雷达基础上发展起来的。这种体制的雷达能在杂波或噪声干扰背景中抑制固定干扰、探测运动目标信息。其基本原理在于利用运动目标回波多普勒频移效应，借助固定目标回波同动目标回波经相检波输出的视频脉冲串在幅度上的差异，通过延迟对消实现动目标检测。 z功能：可在空对地、空对海、地对地场合发挥空中预警、目标指示或武器控制的功能。 z MIT信号的主要特征： （1）低重频，一般低于4KHZ（可保证无测距模糊）； （2）采用参差重频、脉组间变重频及重频分集技术（获得目标速度信息，克服盲速）； （3）载频主要分布于L、S波段； （4）有较高的雷达工作频率稳定度（为了提取动目标频移信息）； （5）脉冲重频稳定度高（为实现延迟对消）； 2、PD雷达：脉冲多普勒雷达 z基本原理：PD雷达是在MTI雷达的基础上建立起来的，比MTI有更强的杂波抑制能力，改善因子高达50-60dB，且具有普通脉冲雷达的距离分辨力及连续波雷达的速度分辨力。PD雷达的PRF可分为高，中，低三种，其特点及用途也是根据PRF划分的。一般而言，低重频PD雷达也就是MTI 雷达，所谓PD雷达主要指高，中重频的情形。 z功能： 表 PD雷达的分类与功能 分类 PRF范围 特点 功能 高PRF 几十KHZ—几 百KHZ 不存在速度模糊，但有距 离模糊 机载预警（高空） 中PRF 10KHZ-20KHZ 存在速度模糊、距离模糊目标跟踪（近程低空） 低PRF 不超过几KHZ 存在速度模糊，但没有距 离模糊 MTI z信号特征： (1) 信号为一组相干脉冲串,有高度的短期稳定性,无论工作频率,脉宽,脉位,脉幅要求苛刻. (2)PRI一般较高,大于5KHZ. (3)重频调变是其最大特点:重频参差、分段调频 脉冲多普勒雷达在机载火控、机载预警、空中交通管制、导航、气象探测等 领域都己得到了广泛的应用，下面一一介绍其作为不同用途的信号特征差别: 1）机载火控 目前世界上先进的战斗机火力控制雷达几乎毫无例外的都采用了PD体制。PD 体制在战斗机火力控制雷达领域得到了最充分、最有效的运用。 机 载 火 控雷达的主要参数特点: (1) 工作频率一般在X波段，多存在脉组频率捷变。 (2) 重复频率多以高、中重频为主。 (3) 脉冲宽度多在0.5- 0 .8微秒范围内。 2）机载预警
雷达原理复习总结
雷达原理复习要点 第一章（重点） 1、雷达的基本概念 雷达概念(Radar)： radar的音译，Radio Detection and Ranging 的缩写。无线电探测和测距，无线电定位。 雷达的任务： 利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位，是一种电磁波的传感器、探测工具，能主动、实时、远距离、全天候、全天时获取目标信息。 从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获取这些信息 斜距R : 雷达到目标的直线距离OP 方位α: 目标斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。 仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或高低角。 2、目标距离的测量 测量原理 式中，R为目标到雷达的单程距离，为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，c为电磁波的传播速率(=3×108米/秒) 距离测量分辨率 两个目标在距离方向上的最小可区分距离 最大不模糊距离3、目标角度的测量 方位分辨率取决于哪些因素 4、雷达的基本组成 雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么 同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。 发射机：产生大功率射频脉冲。 收发转换开关: 收发共用一副天线必需，完成天线与发射机和接收机连通之间的切换。 天线：将发射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。接收机：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。 显示器：显示目标回波，指示目标位置。 天线控制(伺服)装置：控制天线波束在空间扫描。 电源 第二章 1、雷达发射机的任务 为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去 2、雷达发射机的主要质量指标 工作频率或波段、输出功率、总效率、信号形式、信号稳定度 3、雷达发射机的分类 单级振荡式、主振放大式 4、单级振荡式和主振放大式发射机产生信号的原理，以及各自的优缺点 单级振荡式：
雷达原理习题
1. 简述雷达测距、测角和测速的物理依据。 2. 已知常规脉冲雷达的发射信号脉冲宽度为s μ2，求该雷达的距离分辨力。 3. 已知一X 波段雷达，其工作波长为3cm ，若一目标以300s km /向着雷达站飞行，计算 回波信号的多普勒频移。 4. 已知某雷达波长cm 10=λ，MW P t 2=，5000=G ，pW S i 0 5.0min .=，求其对一架 有效反射面积2 10m =σ的飞机的最大探测距离。 5. 所需条件仍与上题一致，求当目标在波束轴上距离雷达为300km 时，接收机输入的实际 回波功率r S 为多少？ 6. 雷达常用的发射机哪两类，特点是什么？接收机通常采用什么形式？如何理解超外差？ 7. 雷达进行目标检测时，门限电平与发现概率和虚警概率的关系是怎样的？要在虚警概率 保持不变的情况下提高发现概率，则应调整哪些参数？ 8. 积累可提高接收机输出信噪比，在其他参数不变的情况下，81个脉冲的理想相干积累将 使雷达作用距离提高为原来的多少倍？ 9. 在脉冲法测距中，测距模糊的出现原因是什么？若常规脉冲雷达发射信号脉冲宽度 s μτ1=，脉冲重复周期kHz T r 5=，则最大单值不模糊距离和距离分辨力各为多少？ 10. 已知一毫米波雷达，其参数为mm 3=λ（-2.5），kW P t 4=（3.6），dB G 37=， MHz B n 20=（73），dB F n 10=，dB L 6=，dB N S o 13)/(=，求2 20dBm =σ和 220dBm -=σ时的最大探测距离。 11. 某雷达波长cm 5.5=λ（-1.26），dB G 40=，在其300km （5.48）的作用距离上检测概 率为90%，虚警概率为610-，且知2 1m =σ（0），dB F n 10=，MHz B n 20=（73）， 试问在不计发射和接收的损耗并忽略大气损耗情况下，在测量期间要发射的最小能量应该是多少？ 12. 为了充分利用雷达的最大作用距离km R 200max =，载有发现低飞目标雷达的飞机应飞 在怎样的高度上？（目标飞机高度不小于50m ） 13. 地面雷达站发现在离地300km 高度上飞行的人造地球卫星的直视距离有多大？ 14. 简述距离分辨力的定义。写出电子测距时距离分辨力的求解公式，并简单说明其原理。 15. 某常规脉冲雷达采用二重复频率脉冲法测距，采用的二重复频率分别为15000r f Hz =， 26000r f Hz =，脉冲宽度为0.2s τμ=，用1r f 测得的目标模糊距离为5km ，用2r f 测 得的目标模糊距离为10km ，求： 1)该雷达的距离分辨力； 2)目标的真实距离。
经典雷达资料-第15章 动目标显示(MTI)雷达-3
图1５.２４显示了反馈对改善因子I的影响。这些曲线是在假设天线的方向图只取(sｉn U)/U第一对零点之间的曲线情况下计算出的。图示的无反馈的几条曲线与如图１5.12所示显示的具有高斯形状方向图的理论曲线几乎完全相同(说明反馈对三路延迟对消器影响是一条曲线而不是直线，这是因为在3个零点中,已有两个零点不在原点上,并且根据波束宽度内有1４个脉冲的实际情况，它们已沿单位圆移动了最佳量。因此，当波束宽度内有40个脉冲时,这两个零点由于离原点太远而不起太大的作用)。 从理论上讲,采用数字滤波器来合成各种形状的速度响应曲线是可能的[１6］。对Ｚ平面上的每对零点和每对极点而言，都需要两个延迟线，用前馈路径控制零点位置,而用反馈路径控制极点位置。 速度响应曲线的形状可以仅用前馈而不用反馈来实现。不采用反馈的主要优点是对消器具有很好的瞬态响应,这是相控阵或系统存在脉冲噪声干扰时的一项重要的考虑因素。如果相控阵雷达使用反馈对消器,则在对消器的瞬态振铃还未下降到容许的电平之前，波束就已经改变了位置，因而许多脉冲不得不落在波束以外。人们已提出一种预置技术来缓解这种现象[2０],但仅仅部分地降低瞬态稳定时间。若只使用前馈，则在波束移动后仅有3个或4个脉冲被去掉。采用前馈控制速度响应曲线的形状的缺点是，对每个用于形成速度响应的零点都需附加一个延迟线。此外,若采用零点来形成速度响应，则曲线就会导致改善因子引入一个固有的损耗。这个损失可能很重要也可能不重要，需根据杂波谱展宽的程度和对消所需零点数来确定。图15．25画出了只用前馈形成的四脉冲对消器的速度响应曲线和Z平面图。图中同时还画出了五脉冲前馈对消器和三脉冲反馈对消器的速度响应曲线。在给出的对消器中,无论杂波谱扩展程度为多少,三脉冲反馈对消器的改善因子潜力均比四脉冲前馈对消器大约好４dＢ。 图１５．24 扫描对具有反馈的对消器改善因子的限制 曲线是在假定天线方向图只取sin U／U第一对零点之间的形状时，由计算机计算出来的。