MTIMTD 多普勒处理课件

1、+定义：+多普勒处理指的是对接收到的某一个固定距离单元、一段时间内的（对应于几个脉冲）的信号进行滤波或谱分析处理+一般来说，来自于一个距离单元的慢时间信号包含噪声、杂波以及一个或多个目标信号。+多普勒是周期的，其周期等于脉冲重复频率（PRF）+杂波区：以杂波为主要干扰+清洁区：以噪声为主要干扰+过度区：噪声和杂波都是主要的干扰静止的目标会出现在零多普勒频率比处，而运动目标则会出现在谱的任何位置，这取决于他们相对于雷达的径向速度。+杂波、目标和噪声的相对幅度的关系： 目标信号幅度高出噪声电平（信噪比1）； 目标信号幅度低于杂波幅度（信杂比1）+多普勒处理用来在多普勒域分离开目标和杂波信号，杂波信

2、号可以被直接滤除掉，保留下来的目标信号便成为最强的信号。运动目标指示（运动目标指示（MTI）+运动目标指示指的是完全在时域对慢时间信号进行处理的情况。MTI处理需要较低的运算量，但只能获得有限的信息。脉冲多普勒处理（脉冲多普勒处理（MTD)+脉冲多普勒处理指的是在多普勒域对信号进行处理。MTD要求较大的运算量，但能获得更多的信息和更高的信干比（SIR)+整个杂波的多普勒谱都有了偏移，偏移量为地面相对于雷达的标称多普勒频率。即：+主瓣展宽为：+其中 为雷达视线的矢量和平台速度矢量之间的夹角， 为用rad表示的天线波束宽度。运动雷达平台的多普勒谱+主瓣杂波（MLC)旁瓣杂波（slc）和高度线（AL

3、）变得非常明显+旁瓣杂波：天线的旁瓣发射脉冲和接收的杂波回波+高度线杂波：径直向下的指向地面的天线旁瓣发射能量和接收的地面回波。因此高度线杂波所指向地面的 径向速度为0，因此对应的多普勒频率为0，并且与平台速度或雷达的观测方向无关。+高度线杂波： 虽然是由天线的旁瓣接收和发射的，但由于其相对较短的垂线距离和垂直入射的大多数杂波的高反射率，高度线杂波仍表现出较强的能量。+旁瓣杂波 旁瓣杂波不会出现在静止雷达中，这是由于其来自旁瓣的地面回波的多普勒频率为0，因此他成为主瓣杂波的一部分。高度线杂波也总是出现在零多普勒频率处，因此也与主瓣杂波混在一起不可分辨，直到运动平台使得主瓣杂波搬移到多普勒的其他

4、不同部分。 +在许多的系统中，杂波的标称多普勒频率Fd（即杂波多普勒中心）通常需要估计出来，然后再利用序列 对慢时间序列进行调制预处理，然后把杂波谱中心搬移到零多普勒频率处。+其中有一个目标折叠进入杂波区，另外的两个目标只是与噪声进行竞争。+注意：+1.前面讨论的多普勒谱特征不一定全部出现在同一个距离单元内+2.高度线杂波一般出现在近距离单元内，这是由于雷达到地面的垂线距离相对较短+3.主瓣杂波会散步在多个距离单元内，并且取决于雷达的观测方向+4.旁瓣杂波会占据较多的距离单元，杂波特性随距离变化剧烈。+二维数据矩阵中的每一列都对应与一个脉冲回波的连续采样，即连续的距离门或快时间。+对每一行进行

5、采样成为慢时间或脉冲数维。+快时间或距离维的采样率至少为发射脉冲的带宽+慢时间或数据维数的采样按雷达的脉冲重复间隔进行采样。对于每个天线，相位中心都接收一个类似的数据矩阵。MTI处理器是对慢时间数据序列进行一个线性滤波处理，以抑制数据中的杂波分量。上图描绘了MTI的处理过程。MTI处理所需要的滤波器可以由上图来表示。假定已经利用平台的运动和场景的几何信息吧杂波多普勒中心搬移到零多普勒频率处。显然，高通滤波器可以衰减杂波，而没有滤掉位于多普勒清洁区中的运动目标。+经过高通MTI滤波器的输出成为一个新的慢时间信号，它包含噪声以及可能存在的一个或多个运动目标。再经过一个门限检测器，就可以表明目标的存

6、在。+但是MTI处理只能给出目标是否存在的判决信息，即它能表明目标的存在，但不能确定目标是朝向还是背向雷达运动，或以多大的径向速度运动。+Mti处理非常的简单、运算量较低。尽管处理形式简单，但经过一个精心设计的MTI处理器还是能够把信杂比（SCR） 改变几分贝或者20分贝。对于某些杂波环境。甚至改善的更多Ym是一个离散的时间序列，其有效采样时间间隔T等于脉冲重复间隔。此有线冲击响应为 ，把 带入传递函数中，得到以模拟频率F为变量的频率响应函数 所以得到二脉冲MTI对消器的频率响应模拟频率F的范围为-1/2T1/2T,f的范围为-0.50.5+所有的离散时间滤波器，其频率响应都是周期的，其周期为

7、1（对于归一化的周期频率f）或2pi（对于归一化的角频率W）或1/T=PRF(对于是实际的模拟频率F)+二脉冲对消器是一个简单的滤波器，它的实现不需要乘法运算，每一个输出采样只需要一次减法运算。是一个很差的高通滤波器+三脉冲对消器可以很好的改善零多普勒附近的凹口宽度，但不能改善非零处的多普勒频率处的运动目标的响应。+N脉冲对消器可以通过级联N-1个二脉冲对消器而获得。N脉冲对消器的传递函数为：尽管结构简单，但对于中等到较高脉冲间的相关性的杂波，二脉冲和三脉冲还是非常有效地。二脉冲对消器的输出功率衰减了13.4db。三脉冲对消器的输出功率衰减了21.9db+既然MTI滤波的目的是为了改善信杂比，那么匹配滤波器的概念可以用来设计MTI滤波器使滤波输出信干比最大化的滤波器的系数矢量h即为匹配滤波器的权矢量。考虑一个一阶（N=2）的匹配滤波器。假定干扰wm包含功率 （方差）为 的零均值平稳白噪声nm和功率为 的零均值平稳色杂波cm.即：2n2c+由于噪声和杂波为零均值且互不相关，而且噪声为白色，所以：+因此得到最优二脉冲滤波器的权系数矢量为：盲速会出现在距离