雷达的分类及雷达信号处理详解

雷达信号处理技术发展综述雷达工作原理简述雷达为英文Rader一词的译音，来源于词组RadioDetectionandRanging，意为无线电监测与定位，即雷达是利用无线电方法来发现目标并测定目标位置参数的一种电子系统。雷达种类繁多，以下是雷达的一种分类方法：监视雷达：一次监视雷达二次监视雷达场面监视雷达海上监视雷达远程监视雷达气象雷达：地面气象雷达机载气象雷达测速雷达测高雷达着陆雷达军用雷达下面以脉冲雷达为例，说明雷达探测目标的基本原理。雷达是通过目标对雷达波的反射来探测目标并进而确定目标的位置及其他性质的。具有一定反射面积的金属物体能够有效的反射雷达天线所辐射的电磁波，这就是雷达发现目标的基本原理。物体对电磁波的反射能力的影响因素：物体本身的物理性质（导电性质）、形状、反射面积电磁波的频率，、入射角度等因素。探测范围探测范围指雷达正常工作的感应范围，即雷达能够探测到在此范围以内的所有物体运动从而产生报警状态。探测距离雷达在正常工作下所能探测到的最远距离，雷达分为四档;分别是2-3m、3-4m、5-6m、6-8m。发射距离报警系统中无线器件在被触发后将无线报警信号以电磁波的形式发射出去的最远距离，雷达在空旷地带为100M。发射频率电磁波发射的频率用HZ计算，国家电磁波管理委员会规定的公用波段频率是315/433MHZ航迹形成过程航迹：通常是指航行时在水面所留下的痕迹。即船舶、舰艇、鱼雷航行时在水面所留下的痕迹。而在航空领域航迹则指飞机、火箭等飞行器在空中或空间中形成或遵循的飞行轨迹。雷达航迹数据处理设备接收了由信号处理设备送来的检测点迹报告,并对雷达测量数据进行跟踪滤波和航迹关联等处理,可以有效地抑制量测过程中引入的随机误差,精确估计目标位置和有关的运动参数,预测目标下一时刻的位置,并形成稳定的目标航迹。航迹处理——滤波器等的应用什么是航迹处理？雷达航迹处理是从每一时刻雷达探测到的点迹中找出目标的运动轨迹并对目标的运动进行跟踪或预测。通常人们把经回波信号处理和确定点迹的过程做雷达信号的一次加工或雷达目标的点迹处理,而把经过点迹关联处理获得航迹文件及目标运动参数的过程叫做雷达信息的二次加工或雷达目标的航迹处理。由于高频地波对海探测超视距雷达的角分辩率和距离分辩率低,使得接收机、FFT处理器、恒虚警估值器得到的数据集合中除了带噪声的目标点迹外,还包含大量的假目标。为此,在高频雷达中,航迹处理的主要任务是在剔除假目标的基础上对目标进行位置和运动参数的估计,它主要包括截获目标,起始跟踪跟踪,目标互联,新旧航迹计算,航迹删除,不良数据补偿等操作。航迹处理的性能指标直接影响着雷达系统的指标。雷达航迹处理主要包括雷达航迹起始、雷达航迹数据关联和雷达航迹跟踪滤波。什么是滤波器？改变一个信号中各频率分量的相对大小，或者全部消除某些频率分量，这样的一种过程称为滤波。目前航迹处理中多采用卡尔曼滤波的三种非线性卡尔曼滤波算法：扩展卡尔曼滤波、不敏卡尔曼滤波和平方根不敏卡尔曼滤波。滤波器的工作原理滤波器的工作原理是在射频电磁波的传输路径上形成很大的特性阻抗不连续，将射频电磁波中的大部分能量反射回源处。航迹处理中为什么运用滤波器？如果直接将接收到的数据在显示系统中显示，则有可能会发生某段航迹的缺失或跳跃等，将其平滑地显示出来，对多源数据进行取舍、验证、修改等处理,生成综合信息。基于数据融合技术的航迹处理采用多雷达获取航迹信息,因此需要对航迹用卡尔曼滤波算法进行滤波融合，通过建立备选与正式航迹,进行航迹点互连和对多部雷达滤波数据进行线性加权融合处理,得到唯一航迹。当新点迹来到时,根据它和等待着的预测点的远近,判断这一数据是属于哪一批目标的。为此必须在每一个预测点的周围划定一个大小适中的区域,称作“波门”。航迹处理的典型过程如图1所示：航迹处理流程图航迹在跟踪过程中，由于杂波或者不同航迹的相关波门重叠的问题，导致相关波门内有多个候选回波，航迹数据关联的目的是在众多的候选回波中找到最有可能是真实目标的那个量测点。航迹数据关联分为单目标航迹数据关联和多目标航迹数据关联。本文研究并对这些算法进行仿真，且对其性能进行分析。(4)航迹跟踪滤波保证了目标运动状态的一致性。在航迹处理过程中，主要有航迹起始、跟踪滤波、航迹关联、航迹终止等环节运用到滤波器。航迹起始雷达航迹起始的工作是从众多的点迹中建立目标运动的航迹；雷达航迹数据关联决定如何从多个候选回波中找出最可能的那个回波作为目标点；2.跟踪滤波雷达航迹跟踪滤波根据已有的航迹推测下一个目标点的位置。雷达航迹数据处理设备接收了由信号处理设备送来的检测点迹报告,并对雷达测量数据进行跟踪滤波和航迹关联等处理,可以有效地抑制量测过程中引入的随机误差,精确估计目标位置和有关的运动参数,预测目标下一时刻的位置,并形成稳定的目标航迹。雷达航迹数据处理的目的就是最大限度地利用目标空间位置和运动的相关性,对控制区域内各批次目标的实时运动轨迹进行估计,并给出它们在下一时刻的位置推移,实现对目标的高精度实时跟踪。1.航迹关联基于概率数据关联滤波(PDAF)提出的快速数据关联滤波(FDAF),既考虑了关联门相交区域内公共回波对目标航迹更新影响的平衡,又考虑了邻近目标关联门内候选回波对公共回波计算的影响。其一定程度上克服了PDAF的不足,且不需像联合概率数据关联滤波(JPDAF)那样搜索所有可能的联合事件,兼具实时性强和目标跟踪成功率高的优点。4.航迹终止当被跟踪目标逃离跟踪空间或者被摧毁时,其状态更