第八章 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)及測(cè)速

第八章運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)及測(cè)速第二節(jié)MTI雷達(dá)工作原理及組成§8.2.1基本工作原理相參電壓獲取固定雜波消除相位檢波器的輸入端加上在整個(gè)接收信號(hào)期間連續(xù)存在的基準(zhǔn)電壓（和發(fā)射信號(hào)頻率相參且保存發(fā)射信號(hào)的初相），各種回波信號(hào)均與基準(zhǔn)電壓比較相位；相檢器輸出的視頻脈沖串（固等幅，動(dòng)調(diào)幅），在送到終端前將采用相消設(shè)備消去固定雜波，保存運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信息。§8.2.2獲得相參振蕩電壓的方法中頻全相參動(dòng)目標(biāo)顯示此時(shí)的相位為ωct+ω0tr+φc鎖相相參動(dòng)目標(biāo)顯示脈沖調(diào)制器磁控管發(fā)射機(jī)收發(fā)開關(guān)混頻器穩(wěn)定本振混頻器中頻相參振蕩器相位檢波器中頻放大器對(duì)消器高頻鎖相脈沖中頻鎖相脈沖相參電壓中頻回波對(duì)消視頻中頻回波高頻回波脈沖每一重復(fù)周期的發(fā)射脈沖高頻起始相位是隨機(jī)的，不是全相干。為得到與發(fā)射脈沖起始相位保持嚴(yán)格關(guān)系的基準(zhǔn)電壓，可用高頻鎖相或中頻鎖相（對(duì)應(yīng)于高頻相檢和中頻相檢），即在發(fā)射脈沖中取出很少一部分能量用以控制高頻或中頻相干振蕩的相位，使其與發(fā)射脈沖相位同步?！?.2.3消除固定目標(biāo)回波相位檢波器的輸出消除固定回波的方法頻譜抑制法對(duì)消法濾波器組，每個(gè)濾波單元抑制其中一個(gè)nfr相鄰重復(fù)周期信號(hào)相減，固定目標(biāo)由于振幅不變而相互抵消；動(dòng)目標(biāo)相減后剩下相鄰重復(fù)周期振幅變化的部分作為輸出。相消設(shè)備特性時(shí)域觀點(diǎn)延遲一個(gè)Tr相減相消后的信號(hào)包絡(luò)包絡(luò)振幅當(dāng)時(shí)，最大，即對(duì)動(dòng)目標(biāo)有最佳響應(yīng)當(dāng)時(shí)，輸出振幅為零，出現(xiàn)盲速相消設(shè)備輸出速度響應(yīng)頻域觀點(diǎn)數(shù)字相消器采樣保持電路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路數(shù)字延遲線相減器數(shù)模轉(zhuǎn)換電路相干視頻延遲數(shù)字信號(hào)相消視頻輸出習(xí)題第三節(jié)盲速盲相的影響及其解決途徑盲速及消除盲速的方法§8.3.1盲速n

=1時(shí)為第一盲速第一盲速——重復(fù)周期內(nèi)目標(biāo)走過的距離為半個(gè)波長(zhǎng)測(cè)速模糊和測(cè)距模糊的關(guān)系例：？常用解決辦法：首先保證測(cè)距無模糊，再解決測(cè)速模糊問題。最大單值不模糊距離設(shè)fr1

、fr2均滿足無模糊測(cè)距對(duì)消器輸出分別為：不采用參差重頻時(shí)：參差重復(fù)頻率對(duì)動(dòng)目標(biāo)顯示性能的影響同時(shí)盲速稱為等效第一盲速vr0'取n1、

n2互為質(zhì)數(shù)采用參差重頻時(shí)：采用N個(gè)參差重復(fù)頻率時(shí)：§8.3.2盲相點(diǎn)盲相和連續(xù)盲相由相位檢波器特性所引起，減弱雷達(dá)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)能力?；鶞?zhǔn)電壓方向相檢器輸出對(duì)消輸出差矢量連續(xù)盲相后果：可能使得在某次天線掃描時(shí)丟失在強(qiáng)雜波背景下的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。解決辦法：改進(jìn)相位檢波器的特性解決盲相問題（早期）使用矢量對(duì)消器解決盲相問題(現(xiàn)代)中頻對(duì)消思路：直接取出反射回波的差矢量，可避免盲相和回波振幅的多普勒調(diào)制對(duì)于相參中頻信號(hào)，相鄰重復(fù)周期的動(dòng)目標(biāo)回波可分別寫為中頻對(duì)消器輸出電壓振幅中頻對(duì)消的缺點(diǎn)當(dāng)中頻為重復(fù)頻率的整數(shù)倍，即時(shí)，中頻對(duì)消能消除零速的固定雜波，此時(shí)輸出中頻信號(hào)振幅為，當(dāng)時(shí)，輸出也為零盲速。盲速是由于脈沖取樣工作方式產(chǎn)生的，因而中頻對(duì)消不能解決，只有用高重復(fù)頻率或參差重復(fù)頻率才能在一定范圍內(nèi)解決盲速影響。正交雙通道處理零中頻處理零中頻處理的理論分析例：時(shí)，，ωd的正負(fù)無法判斷。習(xí)題第四節(jié)回波和雜波的頻譜及

動(dòng)目標(biāo)顯示濾波器作用：了解運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波和雜波在頻譜結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，以達(dá)到抑制固定雜波、顯示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波的目的。目標(biāo)回波的頻譜特性§8.4.1目標(biāo)回波和雜波的頻譜特性雷達(dá)發(fā)散相參脈沖串，脈寬為τ，重復(fù)頻率為

fr。天線不掃描時(shí)，目標(biāo)回波為無限脈沖串。調(diào)制信號(hào)：高頻連續(xù)振蕩：掃描時(shí)，設(shè)天線方向圖可用高斯函數(shù)來表示則，收到的回波脈沖串的包絡(luò)函數(shù)為則，回波為fd+fr-fd+fr雜波頻譜除固定建筑物外，雜波均屬于分布雜波，包含內(nèi)部運(yùn)動(dòng)。天線不掃描時(shí)，固定雜波頻譜位于nfr處，用對(duì)消器可以全部濾去。天線掃描時(shí)，雜波譜展寬可用高斯函數(shù)表示：實(shí)驗(yàn)測(cè)定，當(dāng)頻率f=1GHz時(shí)，雜波功率譜可表示如下：關(guān)于雜波的總結(jié)雜波平均速度為零而只有內(nèi)部起伏時(shí)，雜波的頻譜位置在

nfr上，但每根譜線均展寬。如果雜波有平均速度，則會(huì)產(chǎn)生多卜勒頻移。展寬使得對(duì)消器不能很好的濾去雜波，有多卜勒頻移時(shí)，應(yīng)使濾波器凹口對(duì)準(zhǔn)雜波譜的平均多卜勒位置。展寬影響MTI的質(zhì)量?！?.4.2動(dòng)目標(biāo)顯示濾波器地雜波的功率譜信號(hào)S(f)

最佳濾波器的頻響實(shí)際雜波抑制濾波器只能使濾波器特性的凹口基本上和雜波梳狀譜的寬度相當(dāng)，為準(zhǔn)最佳濾波。均勻分量的功率譜密度雜波特性決定的梳狀分量一次相消器遞歸型一次相消器引入了新的極點(diǎn)，z=K1，K1<1濾波器的頻率響應(yīng)為單位圓上的點(diǎn)到零點(diǎn)的長(zhǎng)度除去該點(diǎn)到極點(diǎn)的長(zhǎng)度。若K接近于1，則凹口越窄，其他部分越平坦。簡(jiǎn)單的MTI中，利用此法來擴(kuò)大速度相應(yīng)范圍。遞歸型濾波器：靈活，暫態(tài)響應(yīng)長(zhǎng)。二次相消器k=2k=+2～-2遞歸型二次相消濾波器第五節(jié)動(dòng)目標(biāo)顯示雷達(dá)的工作質(zhì)量及質(zhì)量指標(biāo)改善因子（I）§8.5.1質(zhì)量指標(biāo)MTI系統(tǒng)輸出端信雜比（功率比）和輸入端信雜比之比。系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的平均功率增益由于：0信雜比改善（ISCR）多普勒濾波器輸出端信雜比和輸入端信雜比之比。雜波中的可見度SCV在給定檢測(cè)概率和虛警概率條件下，檢測(cè)到重疊于雜波上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)，雜波功率和目標(biāo)回波功率的比值。定義：當(dāng)系統(tǒng)輸出端信號(hào)功率與對(duì)消剩余雜波功率之比等于發(fā)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)所需的數(shù)值V0時(shí)，接收機(jī)輸入端的雜波功率與信號(hào)功率之比。第六節(jié)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)（MTD）增大信號(hào)處理的線性動(dòng)態(tài)范圍增加一組多普勒濾波器，使之更接近最佳濾波能抑制地雜波，且能同時(shí)抑制運(yùn)動(dòng)雜波增加一個(gè)或多個(gè)雜波圖，幫助檢測(cè)切向飛行大目標(biāo)為彌補(bǔ)MTI的缺陷，由最佳濾波器理論發(fā)展起來。優(yōu)點(diǎn)：§8.6.1限幅的影響和線性MTI限幅的影響對(duì)消器輸出的雜波剩余功率強(qiáng)雜波時(shí)，大的雜波剩余將使Pfa明顯增大及終端飽和。若中頻采用限幅中放，限幅電平L選擇滿足L/Ni=I，則相消器輸出的雜波功率近似為噪聲電平，得到近似恒虛警的性能。限幅會(huì)使雜波背景上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)受到損失，使雜波譜展寬，加大雜波剩余，而且增加相消次數(shù)不能有效提高I。線性MTI的實(shí)現(xiàn)框圖高中頻線性化：通過AGC實(shí)現(xiàn)大的動(dòng)態(tài)范圍；增益控制要求快速且電壓與雜波強(qiáng)度成比例，相繼周期的增益變化是準(zhǔn)確、已知的。儲(chǔ)存雜波圖來控制各個(gè)距離單元的中放增益。§8.6.2多卜勒濾波器組單個(gè)脈沖的匹配濾波器對(duì)相參脈沖串進(jìn)行匹配濾波理論推導(dǎo)具體實(shí)現(xiàn)N個(gè)輸出的橫向?yàn)V波器（N個(gè)脈沖和N-1個(gè)延遲線），經(jīng)過個(gè)脈沖的不同加權(quán)并求和，可做成N個(gè)相鄰的窄帶濾波器組。覆蓋范圍0～fr。窄帶濾波器組信號(hào)處理的優(yōu)點(diǎn)信噪比提高：白噪聲N倍；有色雜波，各個(gè)濾波器輸出端I均有提高：越靠近雜波中心的濾波器，改善程度越差；雜波譜越寬，改善程度越差。通過改變特定濾波器的檢測(cè)門限，對(duì)運(yùn)動(dòng)雜波亦可抑制。第八節(jié)速度測(cè)量連續(xù)波雷達(dá)測(cè)速脈沖雷達(dá)測(cè)速v圖8.39多卜勒頻率測(cè)量連續(xù)波雷達(dá)測(cè)速二次檢波后，提取多普勒頻率，測(cè)出目標(biāo)速度。8.8.2脈沖雷達(dá)測(cè)速

和連續(xù)波雷達(dá)測(cè)速不同之處在于,取樣工作后信號(hào)頻譜和對(duì)應(yīng)窄帶濾波器的頻響均是按雷達(dá)重復(fù)頻率fr,周期地重復(fù)出現(xiàn),因而將引起測(cè)速模糊。為保證不模糊測(cè)速,原則上應(yīng)滿足：式中，fdmax為目標(biāo)回波的最大多卜勒頻移,即選