雷达系统中的信号处理技术-PPT课件

雷达系统中的信号处理技术通信1201班目录Contents一二四三雷达系统概述雷达信号处理的主要内容雷达系统信号处理关键技术及分析结语1雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结一、雷达系统概述雷达是Radar（RadioDetectionAndRanging）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。雷达的任务就是测量目标的距离、方位和仰角，还包括目标的速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。2雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结雷达系统概述3典型的雷达系统如图1，它主要由雷达发射机、天线、雷达接收机、收发转换开关、信号处理机、数据处理机、终端显示等设备组成。雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结4雷达发射机产生符合要求的雷达波形，然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由雷达接收机接收，然后对雷达回波信号依次进行信号处理、数据处理，就可以获知目标的相关信息。雷达信号处理的流程如下：雷达系统概述雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结二、雷达信号处理的主要内容雷达信号处理是雷达系统的主要组成部分。信号处理消除不需要的杂波，通过所需要的目标信号，并提取目标信息。内容包括雷达信号处理的几个主要部分：正交采样、脉冲压缩、MTD和恒虚警检测。5雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结三、雷达系统信号处理关键技术及分析6雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结雷达系统信号处理关键技术数字正交相干检波脉冲压缩技术动目标检测MTD恒虚警检测CFAR71234雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结8数字正交相干检波镜频抑制比高体积小一致性好相干检波技术的优点信号的有用频谱不发生混叠恢复得到正确的I/Q信号广泛的应用雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结9正交双通道处理就是中频回波信号经过两个相似的支路分别处理，其差别仅是其基准的相参电压相位差90°，这两路称为：同相支路(InphaseChannel)——I支路正交支路(QuadratureChannel)——Q支路正交双通道处理的优点(相对于单通道处理)：（1）可区分±，以确定目标相对运动方向；（2）能消除盲相（单通道MTI时目标多普勒信号的相位取样对消导致零输出）。df数字正交相干检波雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结10雷达脉冲压缩技术现代雷达为了提高雷达发射机平均功率，往往采取了时宽很宽的发射脉冲，脉宽甚至达到了若干毫秒。由雷达的模糊函数的概念可知，雷达的距离分辨率和发射信号的有效带宽成反比，为了能达到要求的距离分辨力，必须提高发射信号的有效带宽，常用的方法是采用脉冲压缩处理方式。雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结11雷达脉冲压缩技术作用距离远高测距高测速精度雷达脉冲压缩技术的优点采用脉冲压缩技术的雷达发射端可以采用不同的调制波形，接收端采用不同的匹配滤波器，从而减少了雷达之间的相互干扰。好的距离、速度分辨率雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结12雷达脉冲压缩技术脉冲压缩有基于时域相关法、频域FFT法两种方式1、采用频域算法的优点是大时宽信号时间可采用高效FFT算法，大大减少运算量2、采用时域匹配滤波法，等效于求离散接受信号与发射波形理算样本之间的负相关运算，这种方法在压缩比较小时，电路简单，实现方便。雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结13雷达脉冲压缩技术脉冲压缩的程度用脉冲压缩系数D表示，它定义为：D即压缩后的脉冲宽度τ比发射脉冲宽度τ0缩小的倍数，亦称脉压比。它是衡量脉压处理的主要技术指标之一。0D雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结14MTD也就是一种相参积累和多普勒滤波的结合，相干积累的目的为：MTD利用了回波脉冲串的相参性进行相参积累。N个相邻的多普勒滤波器组的实现是由N个输出的横向滤波器（N个脉冲和N-1根迟延线）经过各脉冲不同的加权并求和后形成的。动目标检测MTD2、减小目标RCS起伏对目标检测的影响。1、集中多个脉冲重复周期/调频周期内雷达发射的所有信号所有能量，获取最大输出信噪比。雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结15设加在第k个滤波器的第i个输出端头的加权值为：k表示标号从0到N-1的滤波器，每一个k值对应一组不同的加权值，相应地对应一个不同的多普勒滤波器响应。图10中所示滤波器响应是N=8时加权所得各标记k的滤波器频率响应，k取0~7。该滤波器的频率覆盖范围为0到fr。在仿真实验中，通常是通过快速傅里叶变换FFT来实现的。1,1,0,ew]/)1(2[-jikNiNki由于MTI对地物杂波的抑制能力有限，因此在MTI后串接一窄带多普勒滤波器组来覆盖整个重复滤波的范围，以达到东目标检测的目的，其实质是相当于对不同通道进行相参积累处理。雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结16在强干扰中提取信号，不仅要求有一定的信噪比，而且必须有恒虚警处理设备。恒虚警处理目的是保持信号检测时的虚警概率恒定，这样才能使处理器不致因虚警太多而过载，有时是为了经过虚警处理达到反饱和或损失一点检测能力而在强干扰的情况下仍能工作的目的。过门限检测原则：恒虚警检测CFAR雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结17恒虚警检测CFAR恒虚警检测的重点就是确定恒虚警检测的门限。下式给出了门限值和虚警概率之间的关系：其中，为噪声的功率，由于噪声的功率是一直变化的，为了保持恒定的虚警概率，必须依据噪声方差的估计连续更新门限值。连续改变门限值以保持恒定虚警概率的过程叫做恒虚警概率（CFAR）。雷达系统概述目录Contents主要内容关键技术小结四、小结正交采样、脉冲压缩、MTD和恒虚警检测是雷达系统中几种关键信号处理技术。雷达系统通过脉冲压缩解决解决雷达作用距离和距离分辨力之间的矛盾，通过MTD来探测东目标，通过恒虚警（CFAR）来实现整个系统对目标的检测。18