现代雷达系统分析与设计(陈伯孝)第6章ppt课件

1、选择，6.1概述6.2雷达杂波6.3 MTI/MTD性能指标6.4 MTI(移动目标显示MTI) 6.5 MTD(移动目标检测)6.6杂波自适应控制6.7章MATLAB程序和函数列表，第6章杂波和杂波抑制，选择，雷达工程师一般来说，杂波的功率比目标回波强得多，“干扰”雷达工作很难检测到目标回波。离合器包括地面和地面建筑物体、海洋、天气(特别是雨)、鸟群、昆虫等回声。6.1总之，雷达探测的目标通常是移动的物体，如空中的飞机或导弹、海上的陷阱、地面上的车辆等。但是，物体周围经常有各种各样的背景，例如各种绘画、云雨、海浪、地面上的车辆、空中的鸟群等。这些背景可能不会完全移动。风吹时的波涛、地上的树木

2、、草木、鸟群的迁徙等，都可能是缓慢移动的。(。这种背景的混响称为杂波(在一些教科书中也称为手动干扰或负干扰)。离合器和移动的目标回波同时显示在雷达显示器上时，离合器功率太大，很难观察到目标。如果选择的目标在杂波背景内，而弱目标埋在强噪声下，即使目标不在杂波背景内，也很难快速区分移动的目标。区分运动目标和固定离合器的基本是速度上的差异。该机制利用目标回显和杂波相对雷达运动速度不同而产生的多普勒差异，通过过滤抑制杂波信号，经常使用移动目标指示(Moving Target Indicator，MTI)和移动目标检测(Moving Target Detection，MTD)。精选的雷达可以在运动目标显

3、示和运动目标检测过程中使用多种过滤器过滤固定杂波，消除运动目标的回波，大大提高了在杂波背景下检测运动目标的能力，提高了雷达的抗干扰能力。减少收到的雷达回波的杂波成分的主要措施如下。(1)在山上安装雷达，增加雷达天线的倾斜角，防止杂波进入天线。选择、(2)调整雷达天线的波束形态，减小雷达的分辨率单位大小，降低杂波的功率。(3)在时域使用CFAR检测、杂波图抑制杂波。(4)在频域应用MTI、MTD技术，以抑制杂波的功率并改善信号杂波。(5)地面雷达在低频率下工作时，在接收器内使用STC抑制短距离杂波(但不能在中、高频率下使用)。选择，本章首先介绍离合器的类型和特性。然后主要介绍了抑制杂波的MTI滤

4、波器的设计方法。对于气象杂波，介绍了杂波图的建立和自适应MTI滤波器的设计方法。介绍了各种MTD滤波器的设计方法，分析了离合器抑制的性能。介绍了慢目标的零多普勒处理方法；最后，给出了杂波生成、滤波器设计和其他MATLAB仿真程序。精选的，杂波用于描述雷达回波，产生干扰雷达正常运行的无意信号。通过天线主瓣进入雷达的寄生回波称为主瓣，否则称为旁瓣杂波。6.2雷达杂波、选择、杂波一般分为面杂波和主体杂波两类。面离合器包括散射的回声，如树、植物、表面、人工建筑和海洋表面。散装离合器通常表示云雨、鸟和昆虫的大范围，一般教科书也将金属箔视为散装离合器。离合器是随机的，并且单个离合器构件(散射器)具有随机相

5、位和振幅，因此其特性与热噪声相似。在很多情况下，杂波信号强度比接收器内部噪声强度大得多。由于严格选择，雷达在强杂波背景下探测目标的能力在很大程度上取决于信噪比，而不是信噪比。白噪声通常在所有雷达距离单位内产生相同强度的噪声功率，而杂波功率可以在一个距离单位内改变。杂波类似于雷达目标回波，类似于雷达使用目标的散射截面图sigma t描述目标回波功率，杂波功率也可以使用杂波散射截面积c描述。离合器的漫射剖面积定义为离合器面积(面积Ac)反射产生的等效漫射剖面积。所选离合器的平均RCS以以下格式给出，其中0(m2m 2)表示为离合器散射系数、无量纲标量，通常表示为dB:实际上，散射系数与雷达系统参数

6、(波长、极化、照射面积和照射方向)相关；对于地光，与地面的形状、表面粗糙度、表面或盖子(皮肤深度内)的复介电常数不均匀的地面的实际参数相关；对于海洋噪声，还与风速、风向和海面蒸发等参数相关。其变化非常复杂，通过实际测量得到的曲线与理想曲线几乎相同。也称为区域离合器，包括、拾取、6.2.1面离合器和海上离合器。对于机载雷达模式，区域杂波非常明显。对于地基雷达，在搜索低摩擦角目标时，杂波是影响目标检测的主要因素。门槛角度 g是表面和梁中心之间的角度，如图6.1所示。选择、图6.1定义静止角度、选择、影响雷达杂波散射系数的主要因素包括：清除角度、表面粗糙度和散射特性、雷达波长。一般而言，波长越短，杂

7、波散射系数0就越大。0与摩擦角相关，图6.2概述了0与摩擦角的关系。根据清除角度的大小，分为三个区域：漥地区域、平坦区域和高清除边。低摩擦角区域，也称为干涉区域，通常随着摩擦角的增加，散射系数快速增加。在平坦区域中，杂波变化基本上较慢，主要使用非干涉分布，散射系数几乎不随漏电距离角度的变化而变化。也称为准镜面反射区。该区域基于一致的镜面反射，散射系数随着摩擦角的增加而快速增加，与粗糙和介电常数等地面状态有关。选择，图6.2杂波散射系数和摩擦角之间的关系图，选择，低漏电距离角度范围从0到临界角附近。临界角度由瑞利(瑞利)定义，低于此角度的曲面被认为是平滑的。高于此角度的表面可以认为是粗糙的。在高

8、摩擦角区域，0随着摩擦角的增加而变化更大。可以将曲面高度波动的均方根值设置为HRMS，根据瑞利准则，如果满足图6.3所示的(6.2.2)，则认为曲面是平面的。假设选择，选择，接收电磁波进入粗糙的表面，如图6.3所示。由于表面高度的起伏(表面粗糙度)，因此“粗糙”路径比“平坦”路径长2hrmssin g，此路径的差异计算为相位差 j例如，s state=3表示中等海洋状态。在此海洋条件下，海浪的周期为0.91441.2192米左右，海浪的周期为6.54.5 s，波浪长度为1.981233.528米，波速为20.37225.928公里，风速为22.224 29.632公里。选择，图6.3粗糙表面的

9、定义，选择，低地壳的杂波通常称为扩散杂波，该区域的雷达束内有大量杂波回波(非干涉反射)。在平坦区域，0和摩擦角的依赖性较小。高摩擦角区域具有更多高光(一致反射)，漫反射杂波组件消失。这与低摩擦角相反。严选，1。机载雷达区域杂波的雷达方程考虑了下视图模式下的机载雷达，如图6.4所示。天线梁与地面相交的区域形成椭圆形状的“发射区域”。发射区域的大小是关于摩擦角和3 dB波束宽度3dB的函数，如图6.5所示。辐射区分为多个地面距离单位，每个单位的长度是地面上距离单位的投影。其中c是光速，是脉冲宽度或脉压后的脉冲宽度。选择，图6.4机载雷达模式下的主波束杂波区域，选择，图6.5辐射区域的概念，选择，假

10、定天线3 dB波束宽度为0.02 rad，脉宽为2 s，目标距离为20公里，灯角为20，目标RCS为1 m2，杂波反射系数 0=0.0136 m2m 2。计算信号与噪声比SCR。SCR是(SCR) c=，因此为了可靠地检测目标，雷达必须将SCR增加到(32 x) db以上。其中，x值通常大于13 dB-15 dB。严选，2。基础雷达区域杂波的基于雷达方程的雷达杂波包括从主、侧robe传入的杂波，因此RCS计算可以描述为57355 (6.2.11) 57355。其中MBc是主瓣杂波RCS，SLc是旁瓣杂波RCS，如图6.6所示。选择、图6.6基础雷达杂波几何关系图、选择、计算式(6.2.11)给

11、出的总杂波的RCS，首先必须分别计算主襟翼和旁瓣对应的杂波区域的面积。为了计算方便，建立了几何关系，如图6.7所示。角度A和E分别表示方位角和垂直维度的3 dB波束宽度。雷达高度(从地面到天线相位中心)以HR表示，目标高度以ht表示；目标坡度距离为r，投影到地面上作为rg。距离分辨率为 r，在地面上Rg；投影到。主瓣杂波区域的面积用AMBc表示，旁瓣杂波区域的面积用ASLc表示。选择、图6.7基础雷达杂波几何(侧视图和下视图)、选择、图6.7可以导出以下关系：57355(6 . 2 . 12)(6 . 2 . 13)(6 . 2 . 14)，可选，r是雷达距离分辨率，倾斜r是从地面投影的雷达距

12、离分辨率。与主和侧旋钮相对应的杂波区域的面积假定为(6.2.16) (6.2.17)，选择，选择，雷达天线波束形成图函数G()为高斯，即(6 . 2 . 18) 57355此时，主襟翼离合器和侧倾的RCS分别为(6.2.19)、其中Rh是从雷达到地平面的视线距离，是地球等效半径。根据雷达方程，雷达SNR是r中的目标(6.2.22)，精选，其中Pt是峰值发射功率，g是天线增益，是波长，t是目标RCS，k是玻尔兹曼常数，T0是标准噪声温度，b是雷达工作带宽，f是噪音系数，l是总比CNR(6 . 2 . 23)，可选，MATLAB函数 clutter_RCS.m :离合器RCS(dBsm)和CNR(

13、CNR)函数调用如下：function sigmaC，CNR=clutter _ RCS (sigma 0，thetaE，thetaA，SL，range，HR，ht，pt，)，选择，表6.1 clutter_RCS.m参数定义、选择，使用表6.1中的参数设置，可以获得图6.8中所示的离合器RCS和CNR以及灯的距离的示意图。在离合器RCS中创建凹陷(dip)，距离与主襟翼和第一襟翼的0相对应的漏电距离角度非常近。，选择，图6.8杂波RCS和CNR与倾斜距离的关系，选择，6.2.2主体杂波杂波具有广泛的范围，包括云雨、金属箔、鸟群、昆虫等散射回波。散装杂波散射系数通常表示为单位体积分辨率单位内R

14、CS平方米的数据库数(dBm2m3)。对鸟类、昆虫和其他飞行生物的回声称为仙波或生物杂波(biota clutter)。如上所述，金属箔是敌人的ECM技术。由具有较大RCS值的偶极反射体组成。选择，早期金属箔由铝箔构成，但近年来，大部分金属箔由表面导电、刚性的玻璃纤维构成。如果偶极反射体长度l是雷达波长的一半，则由于共振效应，金属箔具有很大的RCS值。气相或非离合器比金属箔离合器更容易抑制。因为雨滴可以被视为理想的小球。选择，散射特性对于瑞利区的雨滴，可以用理想球的瑞利近似估计雨滴的RCS。如果不考虑介质的折射系数，雨滴的RCS瑞利近似值为(6 . 2 . 24)K。其中k=2/，r是雨滴的半径。将设置为每单位体积的RCS，计算单位体积中所有单个散射RCS的总和，选择，其中n是单位体积中散射体的总数。因此，分辨率单位VW内的总RCS为(6.2.26)。图6.9所示的一个空间分辨率单位为近似(6.2.27)，精选、 a和e分别为以弧度表示的天线位置和仰角波束宽度，为脉冲宽度，c为光通量，r为距离。与格式(6.2.8)一样，如果将雷达接收的气象杂波功率分为(6.2.28)格式(6.2.26)和格式(6.2.27)作为替代式(6.2.28)进行整理，则选择(6.2.29)以下是对公共信息雷达主要关注的地杂波、海杂