MTI和MTD解读教学讲解课件

MTI（动目标显示）技术目的：抑制由杂波产生的类似目标的回波，而让动目标回波通过后的损失尽量小或没损失。杂波特性：通常杂波谱集中在f=0Hz处和雷达脉冲频率重复周期的整数倍处，并有小范围的拓展（100Hz左右）。MTI（动目标显示）技术目的：抑制由杂波产生的类似目标的回波1典型的MTI滤波器为延迟线滤波器：单延迟线滤波器：将相邻两个回波信号相减，单位冲击响应为典型的MTI滤波器为延迟线滤波器：2双延迟线对消器：双延迟线对消器：3三延迟线对消器三延迟线对消器4

从仿真图形可以看出,从单延迟线对消器到四延迟线对消器，阻带逐渐变深、变宽，阻带变深可以提高信噪比，但是阻带变宽后会导致低速目标抑制增强。从仿真图形可以看出,从单延迟线对消器到四延迟线5同时考虑幅度大小后的变化曲线由图中可以看出，当频率约位于[0.167fr0.833fr]之间时，增加延迟线个数滤波后，目标的幅度是增加的。但是随着延迟线的增加，滤波器的阻带越来越深，越来越深，不仅消除静态目标，低速目标的抑制也将越来越大。但是，延迟线增加，幅度响应在通带内愈加不平坦，不同速度的目标增益将不同。因此，使用对消滤波器来抑制杂波，选择雷达的脉冲重复频率fr很重要，需要尽量使目标引起的多普勒频移位于[0.167+n0.883+n]fr内，而杂波频谱集中于区间外才能得到良好的滤波效果同时考虑幅度大小后的变化曲线由图中可以看出，当频率约位于[06MTD动目标检测实现：使用多普勒滤波器组，每个滤波器的通带覆盖一定频率区域，从各滤波器的输出就可以判断该频率范围内是否有动目标并能测量动目标的速度。MTD动目标检测实现：使用多普勒滤波器组，每个滤波器的通带覆7如图，N个窄带滤波器的通带相邻，且有部分重叠，以实现覆盖整个多普勒频率范围，即覆盖0~fr范围。N阶窄带滤波器组将N个脉冲回波分别延迟一到N个脉冲重复周期后，进行加权求和，得到输出结果。每个端头的加权值为i表示第几个滤波器的抽头，k表示从0到N-1的标记，每一个k值对应一组不同的加权值，即对应于不同的多普勒滤波器，每一个k值决定了一个独立的滤波器的响应。如图，N个窄带滤波器的通带相邻，且有部分重叠，以实现覆盖整个8窄带滤波器组的每个抽头有N个输出，并且对应N个加权值，输入信号x(i)与滤波器组Y(k)关系为x(0),x(1)...x(N-1)代表N个滤波器的输出，当N取2的整数次幂时，正好可以使用快速傅里叶变换来实现。实现MTD的窄带滤波器组的常用方法为在频域用FFT实现或在时域用FIR滤波器实现窄带滤波器组的每个抽头有N个输出，并且对应N个加权值，输入信9零号滤波器，也就是K=0的滤波器，其通带中心位置分别是0,1/T,2/T....即零频和雷达重复频率的整数倍处，以雷达脉冲重复周期为周期，通带正是静态杂波的频谱集中的位置，所以可以把此滤波器的输出看成是静态杂波的输出。同理，K=n时的滤波器，其通带中心分别位于n/NT,n/NT+1/T,n/NT+1/T....。一般情况下，不同的滤波器对信噪比的改善不相同，如果几个滤波器的通带靠近杂波频率谱的中心位置，那么他们的改善就相对差一些。因此，如果杂波谱比较集中，采用MTD窄带滤波器可以得到较好的滤波性能。但是，如果杂波的频谱分布比较宽，那么与MTI相比，窄带滤波器的改善也就没那么明显。此外，窄带滤波器对滤除低速运动杂波也有优势。因为低速目标杂波可能只出现在滤波器组的某一个滤波器中，根据实际情况，如果此滤波器频带内的噪声和杂波较强，则可适当提高此滤波器的门限电压，这样可以很好的减小低速杂波的影响，同时又不影响其他滤波器的输出。零号滤波器，也就是K=0的滤波器，其通带中心位置分别是0,110FFT实现FFT将N个脉冲分成N个频段（对应N个窄带滤波器）做FFT运算，每个频段分别积累N个脉冲时长的数据，每个点的运算相当于是一个带通滤波器，每个滤波器都有一定的副瓣，可考虑使用窗函数加权抑制杂波。 但FFT滤波器在零频和脉冲重复频率整数倍处没有凹陷，所以无法抑制静态杂波，需要考虑其他方式帮助解决。可以考虑添加MTI对消器，或者将静态杂波对应的滤波器通道的输出去除。 此外，FFT需要回波脉冲串个数为2的整数次幂，同时如果想要达到比较高的检测精度，FFT变换的点数不能太少，也就是需要更多的回波脉冲串。但是在实际情况中，雷达的回波脉冲串个数是受多方面影响，不可能随意变更的。这会使FFT滤波器组的应用受到一定的限制。FFT实现FFT将N个脉冲分成N个频段（对应N个窄带滤波器）11FIR滤波器实现FIR滤波器组的结构也由N个输出的横向滤波器组成，每个延迟线的延迟时间都是一个脉冲重复周期，时域方程如下:其中，N表示有限冲激响应的序列长度。因为窄带滤波器组是相参积累滤波器，所以滤波器个数越多，相参积累的效果就越好，对杂波的抑制越好，分辨力也会有所提升，不过因为同一单位面积的脉冲串个数是有限的，所以滤波器的个数是不能随意增加的。FIR滤波器组的设计比较灵活，每个滤波器的幅频特性都可以依靠滤波器的系数来更改，如果改变滤波器系数的设计，可以让滤波器组的幅频特性在零频和脉冲重复频率整数倍附近有较深凹陷，就可以得到良好的静态杂波抑能力。FIR滤波器实现FIR滤波器组的结构也由N个输出的横向滤波器12FIR横向滤波器实现容易导出其等效的横向滤波器的单位脉冲响应为脉冲响应的傅里叶变换就是频率响应函数：FIR横向滤波器实现容易导出其等效的横向滤波器的单位脉冲响应13k表示滤波器号，每个滤波器都有形状相同，中心频率不同的幅频特性k表示滤波器号，每个滤波器都有形状相同，中心频率不同的幅频特14MTI（动目标显示）技术目的：抑制由杂波产生的类似目标的回波，而让动目标回波通过后的损失尽量小或没损失。杂波特性：通常杂波谱集中在f=0Hz处和雷达脉冲频率重复周期的整数倍处，并有小范围的拓展（100Hz左右）。MTI（动目标显示）技术目的：抑制由杂波产生的类似目标的回波15典型的MTI滤波器为延迟线滤波器：单延迟线滤波器：将相邻两个回波信号相减，单位冲击响应为典型的MTI滤波器为延迟线滤波器：16双延迟线对消器：双延迟线对消器：17三延迟线对消器三延迟线对消器18

从仿真图形可以看出,从单延迟线对消器到四延迟线对消器，阻带逐渐变深、变宽，阻带变深可以提高信噪比，但是阻带变宽后会导致低速目标抑制增强。从仿真图形可以看出,从单延迟线对消器到四延迟线19同时考虑幅度大小后的变化曲线由图中可以看出，当频率约位于[0.167fr0.833fr]之间时，增加延迟线个数滤波后，目标的幅度是增加的。但是随着延迟线的增加，滤波器的阻带越来越深，越来越深，不仅消除静态目标，低速目标的抑制也将越来越大。但是，延迟线增加，幅度响应在通带内愈加不平坦，不同速度的目标增益将不同。因此，使用对消滤波器来抑制杂波，选择雷达的脉冲重复频率fr很重要，需要尽量使目标引起的多普勒频移位于[0.167+n0.883+n]fr内，而杂波频谱集中于区间外才能得到良好的滤波效果同时考虑幅度大小后的变化曲线由图中可以看出，当频率约位于[020MTD动目标检测实现：使用多普勒滤波器组，每个滤波器的通带覆盖一定频率区域，从各滤波器的输出就可以判断该频率范围内是否有动目标并能测量动目标的速度。MTD动目标检测实现：使用多普勒滤波器组，每个滤波器的通带覆21如图，N个窄带滤波器的通带相邻，且有部分重叠，以实现覆盖整个多普勒频率范围，即覆盖0~fr范围。N阶窄带滤波器组将N个脉冲回波分别延迟一到N个脉冲重复周期后，进行加权求和，得到输出结果。每个端头的加权值为i表示第几个滤波器的抽头，k表示从0到N-1的标记，每一个k值对应一组不同的加权值，即对应于不同的多普勒滤波器，每一个k值决定了一个独立的滤波器的响应。如图，N个窄带滤波器的通带相邻，且有部分重叠，以实现覆盖整个22窄带滤波器组的每个抽头有N个输出，并且对应N个加权值，输入信号x(i)与滤波器组Y(k)关系为x(0),x(1)...x(N-1)代表N个滤波器的输出，当N取2的整数次幂时，正好可以使用快速傅里叶变换来实现。实现MTD的窄带滤波器组的常用方法为在频域用FFT实现或在时域用FIR滤波器实现窄带滤波器组的每个抽头有N个输出，并且对应N个加权值，输入信23零号滤波器，也就是K=0的滤波器，其通带中心位置分别是0,1/T,2/T....即零频和雷达重复频率的整数倍处，以雷达脉冲重复周期为周期，通带正是静态杂波的频谱集中的位置，所以可以把此滤波器的输出看成是静态杂波的输出。同理，K=n时的滤波器，其通带中心分别位于n/NT,n/NT+1/T,n/NT+1/T....。一般情况下，不同的滤波器对信噪比的改善不相同，如果几个滤波器的通带靠近杂波频率谱的中心位置，那么他们的改善就相对差一些。因此，如果杂波谱比较集中，采用MTD窄带滤波器可以得到较好的滤波性能。但是，如果杂波的频谱分布比较宽，那么与MTI相比，窄带滤波器的改善也就没那么明显。此外，窄带滤波器对滤除低速运动杂波也有优势。因为低速目标杂波可能只出现在滤波器组的某一个滤波器中，根据实际情况，如果此滤波器频带内的噪声和杂波较强，则可适当提高此滤波器的门限电压，这样可以很好的减小低速杂波的影响，同时又不影响其他滤波器的输出。零号滤波器，也就是K=0的滤波器，其通带中心位置分别是0,124FFT实现FFT将N个脉冲分成N个频段（对应N个窄带滤波器）做FFT运算，每个频段分别积累N个脉冲时长的数据，每个点的运算相当于是一个带通滤波器，每个滤波器都有一定的副瓣，可考虑使用窗函数加权抑制杂波。 但FFT滤波器在零频和脉冲重复频率整数倍处没有凹陷，所以无法抑制静态杂波，需要考虑其他方式帮助解决。可以考虑添加MTI对消器，或者将静态杂波对应的滤波器通道的输出去除。 此外，FFT需要回波脉冲串个数为2的整数次幂，同时如果想要达到比较高的检测精度，FFT变换的点数不能太少，也就是需要更多的回波脉冲串。但是在实际情况中，雷达的回波脉冲串个数是受多方面影响，不可能随意变更的。这会使FFT滤波器组的应用受到一定的限制。FFT实现FFT将N个脉冲分成N个频段（对应N个窄带滤波器）25FIR滤波器实现FIR滤波器组的结构也由N个输出的横向滤波器组成，每个延迟线的延迟时间都是一个脉冲重复周期，时域方程如下:其中，N表示有限冲激响应的序列长度。因为窄带滤波器组是相参积累滤波器，所以滤波器个数越多，相参积累的效果就越好，对杂波的抑制越好，分辨力也会有所提升，不过因为同一单位面积的脉冲串个数是有限的，所以滤波器的个数是不能随意增加的。FIR滤波器组的设计比较灵活，每个滤波器的幅频特性都可以依靠滤波器的系数来更改，如果改变滤