HotZ-雷達(dá)系統(tǒng)(第一章)ppt課件.ppt

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1、第一章雷達(dá)系統(tǒng)基礎(chǔ)1.1常見雷達(dá)波形1.2雷達(dá)信號模糊函數(shù)2021/7/311背景雷達(dá)依賴天線向空間輻射電磁波，并接收由目標(biāo)散射的電磁波，以確定目標(biāo)的存在。雷達(dá)發(fā)射的電磁波具有一定的形式：連續(xù)波或脈沖串，單頻的或調(diào)頻、調(diào)幅或相位編碼的2021/7/312雷達(dá)波形要求要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的有效檢測，雷達(dá)信號波形必須同時(shí)滿足以下條件：足夠的能量足夠的目標(biāo)分辨率對需要的回波有很好的選擇、屏蔽能力（看得準(zhǔn)）（看得見）（選擇、對抗能力）選擇的雷達(dá)波形要與雷達(dá)用途、目標(biāo)類型、目標(biāo)環(huán)境“匹配”2021/7/313雷達(dá)系統(tǒng)及其波形雷達(dá)波形及其指標(biāo)是決定任何雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與

2、性能的基本部分雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮：長度參數(shù)目標(biāo)識別工作頻率應(yīng)用類型、雷達(dá)硬件峰值功率脈沖時(shí)寬脈沖帶寬重復(fù)頻率調(diào)制類型極化方式連續(xù)波或脈沖硬件復(fù)雜程度作用距離、系統(tǒng)靈敏度待測目標(biāo)尺寸距離像動目標(biāo)檢測多目標(biāo)檢測雷達(dá)成像波形、環(huán)境匹配2021/7/314常見雷達(dá)波形介紹連續(xù)波（ContinuousWave，CW）頻率調(diào)制連續(xù)波（FrequnceyModulatedCW，F(xiàn)MCW）脈沖（Pulsed）2021/7/315常見雷達(dá)波形介紹CWRadar發(fā)射連續(xù)的單頻正弦波信號發(fā)射機(jī)與接收機(jī)始終處于工作狀態(tài)通過多普勒頻移發(fā)現(xiàn)目標(biāo)－可有效測量目標(biāo)的距離變化率單

3、基系統(tǒng)存在收發(fā)隔離問題，雙基系統(tǒng)較好簡單的CW雷達(dá)無法測量距離－波形缺乏“時(shí)間標(biāo)志”2021/7/316常見雷達(dá)波形介紹FMCWRadar發(fā)射被一頻率序列調(diào)制的連續(xù)正弦波發(fā)射機(jī)與接收機(jī)始終處于工作狀態(tài)通過頻差發(fā)現(xiàn)目標(biāo)－可有效測量固定目標(biāo)距離和速度單基系統(tǒng)存在收發(fā)隔離問題，雙基系統(tǒng)較好2021/7/317常見雷達(dá)波形介紹PulsedRadar發(fā)射機(jī)由發(fā)射脈沖開、關(guān)當(dāng)發(fā)射機(jī)關(guān)閉時(shí)，接收機(jī)打開在脈沖間的距離門上感知目標(biāo)－可有效測量目標(biāo)距離和速度單基地系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)隔離不是問題可以測量距離變化率2021/7/318脈沖串是一種常見雷達(dá)波形常見雷達(dá)

4、波形介紹脈沖重復(fù)頻率：占空比：平均功率：2021/7/319發(fā)射脈沖串波形時(shí)可能產(chǎn)生距離模糊常見雷達(dá)波形介紹脈沖雷達(dá)的最大無模糊距離：Rmax=cTr/2發(fā)射脈沖串波形時(shí)可能產(chǎn)生速度模糊脈沖雷達(dá)的最大無模糊多普勒：fdmax=fr/22021/7/3110常見雷達(dá)波形介紹兩大類脈沖串波形：相參脈沖串和非相參脈沖串2021/7/3111常見雷達(dá)波形介紹相參脈沖串頻譜相參脈沖串頻譜非相參脈沖串頻譜2021/7/3112常見雷達(dá)波形介紹相參脈沖串雷達(dá)的速度模糊問題有多普勒頻移的CW信號的頻譜圖相干脈沖串頻譜(固定目標(biāo)－無多普勒頻移)中心波瓣濾波器有多

5、普勒頻移的目標(biāo)回波將含有多普勒頻移目標(biāo)的中心波瓣區(qū)域展開2021/7/3113常見雷達(dá)波形介紹脈沖重復(fù)頻率(PRF)PRF距離多普勒低不模糊模糊中模糊模糊高模糊不模糊不同類型PRF的距離、多普勒頻率模糊特性PRF參差PRF交織在一個(gè)停留時(shí)間內(nèi)有多種PRF2021/7/3114常見雷達(dá)波形介紹連續(xù)波信號相參脈沖串信號PRI捷變波形頻率捷變信號頻率分集信號極化捷變信號雙脈沖信號雙路信號脈沖壓縮信號分布頻譜信號沃爾什函數(shù)信號沖激信號(《雷達(dá)系統(tǒng)》,向敬成.表1-1)2021/7/31151.1常見雷達(dá)波形1.2雷達(dá)信號模糊函數(shù)第一章雷達(dá)系統(tǒng)基礎(chǔ)202

6、1/7/3116基本概念雷達(dá)分辨力在多目標(biāo)環(huán)境中，雷達(dá)區(qū)分兩個(gè)或兩個(gè)以上鄰近目標(biāo)的能力（距離、速度、角度進(jìn)行分辨）。發(fā)射信號波形決定波形設(shè)計(jì)理論依據(jù)、工具天線方向圖（波束）模糊函數(shù)信號固有分辨力2021/7/3117基本概念模糊函數(shù)研究雷達(dá)波形的數(shù)學(xué)工具，反映了雷達(dá)波形在距離和徑向速度二維上的精度和分辨力波形性能可通過所定義的分辨常數(shù)和模糊函數(shù)進(jìn)行比較模糊與分辨是對立概念。2021/7/3118目標(biāo)分辨場景目標(biāo)分辨問題有兩個(gè)相同的點(diǎn)目標(biāo)A和B，它們相對雷達(dá)是視角相同的鄰近目標(biāo)從距離和徑向速度二維進(jìn)行分辨發(fā)射信號為參考目標(biāo)A為基準(zhǔn),則：A的回波復(fù)

7、包絡(luò)為B的回波復(fù)包絡(luò)為為兩個(gè)目標(biāo)距離差對應(yīng)的時(shí)間間隔為兩個(gè)目標(biāo)相對徑向速度差對應(yīng)的多普勒頻移2021/7/3119距離模糊函數(shù)與距離分辨率衡量兩個(gè)信號為“不同”的參數(shù)：均方差值設(shè)信號是維幾何空間中的點(diǎn)或矢量用兩點(diǎn)間的距離度量點(diǎn)和點(diǎn)的可分辨程度對誤差的均方，或均方差2021/7/3120距離模糊函數(shù)與距離分辨率距離分辨問題描述A、B相對雷達(dá)徑向速度相同僅有距離差時(shí)延以目標(biāo)A為基準(zhǔn)，則：A的回波信號為B的回波信號為當(dāng)時(shí)，A、B完全不可區(qū)分用兩個(gè)信號的均方差來衡量它們距離上的差別2021/7/3121距離模糊函數(shù)與距離分辨率均方誤差信號能量取決于該積

8、分式距離模糊函數(shù)定義：信號的復(fù)自相關(guān)函數(shù)數(shù)學(xué)上雷達(dá)上信號的距離模糊函數(shù)2021/7/3122距離模糊函數(shù)與距離分辨率距離模糊函數(shù)分析：兩個(gè)目標(biāo)從距離上