第3章雷达测量精度和分辨力(研)

3雷达测量精度和分辨力为研究分析各种复杂信号的性能提供了理论基础，也是优化雷达波形设计的基础。1、精度：测量目标参数的准确度；分辨：区分两个或两个以上目标的能力。（发射波形决定的最大理论精度和固有分辨力）2、分析的前提：最佳处理系统、窄带信号、点目标3、目的：用波形参量来度量精度和分辨力3.1“点目标”回波的数学模型点目标：目标尺寸远小于雷达分辨单元。分析条件：①传播无衰减；②不考虑天线方向性（回波强度不变）；③径向速度为正。一、静止点目标发射信号：回波信号：二、运动点目标cRo2tfjetts02)()()(20)()(tfjrettsVTRtRetttsttfjr0)]([2)()]([)(0经过推导有：运动目标的影响：①压缩/展宽；②多普勒偏差。考虑到有：说明：(声纳等除外)tffjfjCvttfjrdeeteCvtttS)(22]2[2000][]2[)(vfCvfCvd22,210))((20][)(tffjrdettSdff0,1vcBTcvffod2,,,13.2雷达测距精度一、概念：延迟时间测量准确度。二、分析条件和方法条件：①速度已知（一维）；②存在噪声；③相位为零（简化）；④视频情况；⑤忽略其它因素。方法：均方差三、具体分析结果：与信号特性有关：与噪声特性有关Tdttrts022)()()]()(Re[22naSSrSRRK02*)()()(fjrSrSedtttR02*)()()(fjnaSedttntRt回波回波+噪声若移到后，使最大，则就最小，非常接近。由于多值性，则考虑包络，即最大。1)]()([11naSSrSRR)()]}({Re[)(0''1'01rrmsnurmsRR)()](Re[)(0''1'01rnuRR2/122202Ndfff102)]()([11nrRRdffdfff22222020021NETtrectt单载频矩形脉冲信号：dfftftdfftftfdffdfff2222222220sinsin22结论：①与均方根带宽成反比，与信噪比成反比；②信噪比一定，不同发射信号具有不同，不同；③与频域特性有关，与其时域特性无直接关系；④是比较各种信号形式能给出最大理论精度的依据；⑤与信号带宽和后面介绍的有效相关带宽不同。00]1cossin[1sinsin222222222220BTBTBTSiBTBTTdfftftdfftftfBBBBBTT220TB22002B2B()ff20461081214246135720TBT3.3雷达测速精度一、分析条件和方法条件：①距离已知；②存在噪声；③相位为零；④视频情况；⑤忽略其它因素。方法：均方差二、分析结果三、单载频矩形脉冲信号：021NEdttdttt2222222223T3.4信号的非线性相位特性对测量精度的影响，具有非线性相位。时间相位常数：结论：①，且非线性相位，测距测速精度之间有牵连，且由时间相位常数决定，与均方根带宽时宽有关；②否则，不存在牵连，最大理论精度由均方根带宽时宽决定。0)(tdttudttuttdttadttatt22'22')()()(2)]([)()(2])(1[21200202NE])(1[21200202NE0)(t例1：例2：TteTtrecttuktj2)()(2)(ktt3)2(2)]([)()(2222/2/2/2/22'kTdtdtkttdttadttattTTTTTteTtrecttuktj)()(ktt)(2)(2)]([)()(222/2/2/2/22'kTdtdtktdttadttattTTtTktt2)('kt)('3.5雷达不定原理关系，都用时域表示。结论：①雷达不定原理（3个参量的关系）；②存在下限（积不能同时小）；③测量精度有上限（存在精度最差波形）。,,02220222200202202002)][2NENE0002121NENE003.6距离分辨力一、概述二、分析条件和准则条件：①速度相同点目标（一维）②无噪声③反射能力相同准则：均方差准则三、分析结果为距离自相关函数。四、对距离分辨力的影响))]((2cos[)(2402212carctgfCEdttSrtSrdttutuC)()(*CCE210五、与匹配滤波器输出响应的关系（时间倒置）匹配滤波器的输出响应有三种形式：六、衡量距离分辨力的波形参量时延分辨常数：)]([)(*)()(0ttCthtutgmc22422])([)()0()(dffudffuCdtCAC()C0()C0()C0(a)单峰响应(b)多峰间断离散响应(c)单峰基底型旁瓣响应Δτ2()C0Aτ2(0)C时延分辨常数与分辨力的关系：有效相关带宽：总结：↑，与相近，均匀谱、分辨力好例：单载频矩形脉冲信号的有效相关带宽？ACR2AdffudffuWe1)(])([422TpAWe1231eWCA2ptt12相位同相相位反相“1”“2”tAtpτ(a)两点目标距离A(b)两点目标距离A3.7速度分辨力一、分析条件和准则条件：①距离相同点目标，②无噪声，③反射能力相同；准则：均方差准则（回波信号的频谱）二、分析结果为频率自相关函数。三、衡量速度分辨力的波形参量多普勒分辨常数：有效相关时宽：)](Re[242KEdffufuK)()()(*22422])([)()0()(dttudttuKdfKAdttudttuTe422)(])([