MTIMTD多普勒處理課件

1、+定義：+多普勒處理指的是對接收到的某一個固定距離單元、一段時間內的（對應于幾個脈沖）的信號進行濾波或譜分析處理+一般來說，來自于一個距離單元的慢時間信號包含噪聲、雜波以及一個或多個目標信號。+多普勒是周期的，其周期等于脈沖重復頻率（PRF）+雜波區(qū)：以雜波為主要干擾+清潔區(qū)：以噪聲為主要干擾+過度區(qū)：噪聲和雜波都是主要的干擾靜止的目標會出現(xiàn)在零多普勒頻率比處，而運動目標則會出現(xiàn)在譜的任何位置，這取決于他們相對于雷達的徑向速度。+雜波、目標和噪聲的相對幅度的關系： 目標信號幅度高出噪聲電平（信噪比1）； 目標信號幅度低于雜波幅度（信雜比1）+多普勒處理用來在多普勒域分離開目標和雜波信號，雜波信

2、號可以被直接濾除掉，保留下來的目標信號便成為最強的信號。運動目標指示（運動目標指示（MTI）+運動目標指示指的是完全在時域對慢時間信號進行處理的情況。MTI處理需要較低的運算量，但只能獲得有限的信息。脈沖多普勒處理（脈沖多普勒處理（MTD)+脈沖多普勒處理指的是在多普勒域對信號進行處理。MTD要求較大的運算量，但能獲得更多的信息和更高的信干比（SIR)+整個雜波的多普勒譜都有了偏移，偏移量為地面相對于雷達的標稱多普勒頻率。即：+主瓣展寬為：+其中 為雷達視線的矢量和平臺速度矢量之間的夾角， 為用rad表示的天線波束寬度。運動雷達平臺的多普勒譜+主瓣雜波（MLC)旁瓣雜波（slc）和高度線（AL

3、）變得非常明顯+旁瓣雜波：天線的旁瓣發(fā)射脈沖和接收的雜波回波+高度線雜波：徑直向下的指向地面的天線旁瓣發(fā)射能量和接收的地面回波。因此高度線雜波所指向地面的 徑向速度為0，因此對應的多普勒頻率為0，并且與平臺速度或雷達的觀測方向無關。+高度線雜波： 雖然是由天線的旁瓣接收和發(fā)射的，但由于其相對較短的垂線距離和垂直入射的大多數(shù)雜波的高反射率，高度線雜波仍表現(xiàn)出較強的能量。+旁瓣雜波 旁瓣雜波不會出現(xiàn)在靜止雷達中，這是由于其來自旁瓣的地面回波的多普勒頻率為0，因此他成為主瓣雜波的一部分。高度線雜波也總是出現(xiàn)在零多普勒頻率處，因此也與主瓣雜波混在一起不可分辨，直到運動平臺使得主瓣雜波搬移到多普勒的其他

4、不同部分。 +在許多的系統(tǒng)中，雜波的標稱多普勒頻率Fd（即雜波多普勒中心）通常需要估計出來，然后再利用序列 對慢時間序列進行調制預處理，然后把雜波譜中心搬移到零多普勒頻率處。+其中有一個目標折疊進入雜波區(qū)，另外的兩個目標只是與噪聲進行競爭。+注意：+1.前面討論的多普勒譜特征不一定全部出現(xiàn)在同一個距離單元內+2.高度線雜波一般出現(xiàn)在近距離單元內，這是由于雷達到地面的垂線距離相對較短+3.主瓣雜波會散步在多個距離單元內，并且取決于雷達的觀測方向+4.旁瓣雜波會占據(jù)較多的距離單元，雜波特性隨距離變化劇烈。+二維數(shù)據(jù)矩陣中的每一列都對應與一個脈沖回波的連續(xù)采樣，即連續(xù)的距離門或快時間。+對每一行進行

5、采樣成為慢時間或脈沖數(shù)維。+快時間或距離維的采樣率至少為發(fā)射脈沖的帶寬+慢時間或數(shù)據(jù)維數(shù)的采樣按雷達的脈沖重復間隔進行采樣。對于每個天線，相位中心都接收一個類似的數(shù)據(jù)矩陣。MTI處理器是對慢時間數(shù)據(jù)序列進行一個線性濾波處理，以抑制數(shù)據(jù)中的雜波分量。上圖描繪了MTI的處理過程。MTI處理所需要的濾波器可以由上圖來表示。假定已經(jīng)利用平臺的運動和場景的幾何信息吧雜波多普勒中心搬移到零多普勒頻率處。顯然，高通濾波器可以衰減雜波，而沒有濾掉位于多普勒清潔區(qū)中的運動目標。+經(jīng)過高通MTI濾波器的輸出成為一個新的慢時間信號，它包含噪聲以及可能存在的一個或多個運動目標。再經(jīng)過一個門限檢測器，就可以表明目標的存

6、在。+但是MTI處理只能給出目標是否存在的判決信息，即它能表明目標的存在，但不能確定目標是朝向還是背向雷達運動，或以多大的徑向速度運動。+Mti處理非常的簡單、運算量較低。盡管處理形式簡單，但經(jīng)過一個精心設計的MTI處理器還是能夠把信雜比（SCR） 改變幾分貝或者20分貝。對于某些雜波環(huán)境。甚至改善的更多Ym是一個離散的時間序列，其有效采樣時間間隔T等于脈沖重復間隔。此有線沖擊響應為 ，把 帶入傳遞函數(shù)中，得到以模擬頻率F為變量的頻率響應函數(shù) 所以得到二脈沖MTI對消器的頻率響應模擬頻率F的范圍為-1/2T1/2T,f的范圍為-0.50.5+所有的離散時間濾波器，其頻率響應都是周期的，其周期為

7、1（對于歸一化的周期頻率f）或2pi（對于歸一化的角頻率W）或1/T=PRF(對于是實際的模擬頻率F)+二脈沖對消器是一個簡單的濾波器，它的實現(xiàn)不需要乘法運算，每一個輸出采樣只需要一次減法運算。是一個很差的高通濾波器+三脈沖對消器可以很好的改善零多普勒附近的凹口寬度，但不能改善非零處的多普勒頻率處的運動目標的響應。+N脈沖對消器可以通過級聯(lián)N-1個二脈沖對消器而獲得。N脈沖對消器的傳遞函數(shù)為：盡管結構簡單，但對于中等到較高脈沖間的相關性的雜波，二脈沖和三脈沖還是非常有效地。二脈沖對消器的輸出功率衰減了13.4db。三脈沖對消器的輸出功率衰減了21.9db+既然MTI濾波的目的是為了改善信雜比，那么匹配濾波器的概念可以用來設計MTI濾波器使濾波輸出信干比最大化的濾波器的系數(shù)矢量h即為匹配濾波器的權矢量?？紤]一個一階（N=2）的匹配濾波器。假定干擾wm包含功率 （方差）為 的零均值平穩(wěn)白噪聲nm和功率為 的零均值平穩(wěn)色雜波cm.即：2n2c+由于噪聲和雜波為零均值且互不相關，而且噪聲為白色，所以：+因此得到最優(yōu)二脈沖濾波器的權系數(shù)矢量為：盲速會出現(xiàn)在距離