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內容簡介: |
雷达信号处理技术是雷达系统的重要组成部分。它完成从雷达接收回波中检测目标、提取目标信息、形成目标航迹等信息处理过程。随着雷达功能的多样化和电磁环境的复杂化,雷达信号处理技术发展迅速,已成为提高雷达系统性能的关键技术。本书共分11章。第1章为概述。第2章到第6章讨论了雷达信号处理的基础知识,包括雷达信号形式和信号分析,雷达脉冲压缩,雷达杂波抑制,雷达信号检测等;第6章到第9章讨论了阵列信号处理,抗干扰信号处理,雷达信号处理系统技术;第10章和第11章分别讨论了雷达点迹数据形成与处理,以及雷达航迹处理综合处理技术。
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關於作者: |
吴顺君,博士生导师,IEEE高级会员,1942年生于上海市。1964年毕业于西安军事电信工程学院(西安电子科技大学)雷达工程系,后留校任教。1981年~1983年在美国夏威夷大学做访问学者。曾任雷达信号处理国家重点实验室主任,电子工程研究所所长。现为西安电子科技大学信号与信息处理学科带头人;中国电子学会会士,中国电子学会雷达分会副主任,中国电子学会遥感、遥测、遥控分会常委;IEEE 宇航与电子系统学会(AESS) 理事会理事,IEEE宇航与电子系统学会北京分部主席。曾任陕西省国际文化经济交流中心第一届和第二届理事会理事。他是2001年和2006年两届中国国际雷达会议程序委员会主席,及2007年和2009年两届亚太合成孔径雷达会议程序委员会主席。他于1992年批准为国家中青年有突出贡献专家,1995年被评为陕西省优秀教师和陕西省有突出贡献的留学回国人员。他长期从事信号与信息处理领域的教学和科研工作,在雷达信号处理领域主持和完成了一批重大的科研项目。科研成果曾获国家科技进步二等奖1项,省部级科技进步一等奖3项,二等奖4项,三等奖3项,获中国国家专利授权1项;主要学术著作有《近代谱估计方法》,《雷达信号处理和数据处理技术》,合著有《高性能数字信号处理器与高速实时信号处理》,《CPLD技术及其应用》等,在国内外学术刊物和国际会议上发表学术论文50多篇。
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目錄:
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目 录
第1章 概述001 1.1 雷达信号处理的主要研究领域002 1.1.1 信号检测和视频信号积累002 1.1.2 相参信号的杂波抑制技术002 1.1.3 雷达脉冲压缩技术003 1.1.4 阵列信号处理理论及应用003 1.1.5 雷达成像技术004 1.1.6 雷达目标识别技术004 1.1.7 雷达抗电子干扰技术005 1.1.8 雷达信号处理系统技术005 1.1.9 雷达目标点迹数据处理技术005 1.1.10 雷达目标跟踪数据处理技术006 1.2 雷达信号处理的发展趋势007 1.2.1 数字化技术迅速推广007 1.2.2 雷达信号处理技术正向多功能方向发展007 1.2.3 雷达信号处理算法迅速发展007 1.2.4 多学科领域技术的相互交叉和相互渗透008 1.2.5 雷达数据处理技术发展迅速008 1.3 本书章节内容安排009 本章参考文献009 第2章 雷达信号处理基础011 2.1 信号和频谱012 2.1.1 信号波形012 2.1.2 信号频谱013 2.1.3 随机信号与功率谱015 2.2 数字信号处理基础[2,3]017 2.2.1 A/D转换器和采样定理017 2.2.2 离散傅里叶变换和快速傅里叶变换019 2.2.3 数字滤波器021 2.2.4 维纳滤波器028 2.2.5 预测滤波器和最小二乘估计029 2.3 相参信号处理030 2.3.1 相参信号处理原理030 2.3.2 正交相位检波器032 2.3.3 正交相位检波器的误差校正033 2.3.4 数字正交相位检波器036 2.3.5 匹配滤波器038 2.4 雷达信号的模糊函数039 2.4.1 模糊函数的定义[13]039 2.4.2 模糊函数的性质041 2.5 本章小结044 本章参考文献044 第3章 雷达信号形式和信号分析046 3.1 单频脉冲信号047 3.1.1 非相参脉冲信号047 3.1.2 相参脉冲串信号050 3.1.3 参差变周期相参脉冲信号054 3.2 频率调制脉冲信号056 3.2.1 线性调频脉冲信号056 3.2.2 非线性调频脉冲信号060 3.2.3 步进频率脉冲信号062 3.3 相位编码脉冲信号065 3.3.1 二相码信号065 3.3.2 多相码信号073 3.4 雷达目标微多普勒特征078 3.4.1 雷达目标微多普勒效应078 3.4.2 雷达目标微多普勒频率估计079 3.4.3 雷达目标微多普勒特征的应用087 3.5 本章小结089 本章参考文献089 第4章 雷达脉冲压缩092 4.1 脉冲压缩原理093 4.2 脉冲压缩基本方法094 4.2.1 时域脉冲压缩方法094 4.2.2 频域脉冲压缩方法095 4.2.3 脉冲压缩滤波器及脉冲压缩性能096 4.3 降低副瓣的加权方法099 4.4 相位编码信号脉冲压缩的副瓣抑制104 4.5 超宽带信号的脉冲压缩107 4.5.1 超宽带信号107 4.5.2 超宽带信号的脉冲压缩方法107 4.6 本章小结110 本章参考文献111 第5章 噪声背景下雷达目标检测112 5.1 信号检测原理113 5.1.1 噪声中的信号检测113 5.1.2 白噪声条件下的最优检测114 5.1.3 色噪声条件下的最优检测115 5.1.4 恒虚警检测原理117 5.2 恒虚警检测器117 5.2.1 白噪声背景的恒虚警检测器117 5.2.2 单元平均恒虚警检测器119 5.2.3 有序恒虚警检测器124 5.2.4 非高斯杂波中的恒虚警检测器126 5.2.5 非参量恒虚警检测器129 5.2.6 杂波图恒虚警检测器131 5.2.7 二维恒虚警检测器137 5.3 信号积累和检测139 5.3.1 信号积累140 5.3.2 二进制积累和双门限检测器145 5.4 长时间相干积累和弱小目标检测147 5.4.1 距离走动补偿148 5.4.2 距离弯曲补偿150 5.4.3 多普勒频率走动补偿151 5.5 检测前跟踪(TBD)152 5.6 本章小结155 本章参考文献155 第6章 雷达杂波抑制和目标检测158 6.1 雷达杂波159 6.1.1 地杂波159 6.1.2 海杂波162 6.1.3 气象杂波和箔条杂波165 6.1.4 天线扫描引起的杂波功率谱展宽166 6.2 雷达杂波抑制和改善因子166 6.3 动目标显示(MTI)168 6.3.1 杂波对消器168 6.3.2 MTI滤波器171 6.4 参差MTI滤波器174 6.4.1 盲速175 6.4.2 参差周期和参差MTI滤波器176 6.4.3 参差码的优化设计178 6.4.4 参差MTI滤波器系数的优化设计179 6.5 动目标检测(MTD)179 6.5.1 对消器级联FFT的结构180 6.5.2 超低副瓣滤波器组结构182 6.5.3 优化设计的多普勒滤波器组185 6.6 脉冲多普勒(PD)处理187 6.6.1 PD雷达地杂波频谱187 6.6.2 PD信号处理190 6.7 自适应运动杂波抑制191 6.7.1 运动杂波谱中心补偿抑制法191 6.7.2 权系数库和速度图法192 6.7.3 自适应杂波滤波器195 6.8 本章小结197 本章参考文献197 第7章 雷达阵列信号处理198 7.1 相控阵雷达信号处理及波束形成199 7.1.1 雷达阵列信号模型201 7.1.2 波束形成基本概念203 7.1.3 自适应波束形成207 7.1.4 最优波束形成原理及算法208 7.1.5 稳健数字波束形成[9-12]215 7.2 阵列雷达高分辨测向方法221 7.2.1 最大似然估计测向算法[13]222 7.2.2 独立信源的高分辨测向算法224 7.2.3 相参源高分辨处理技术231 7.2.4 非理想情况下信源数目估计方法[21]240 7.3 空时二维自适应信号处理242 7.3.1 机载雷达杂波空时谱242 7.3.2 STAP基本原理246 7.3.3 降维STAP处理方法253 7.3.4 非均匀杂波环境下STAP处理方法261 7.3.5 STAP应用研究267 7.4 波形分集阵雷达信号处理270 7.4.1 MIMO雷达信号模型273 7.4.2 MIMO雷达正交波形设计方法274 7.4.3 频率分集阵新体制雷达模型及方向图[72]278 7.4.4 频率分集阵雷达应用286 7.5 本章小结290 本章参考文献291 第8章 雷达抗干扰信号处理297 8.1 雷达干扰298 8.1.1 雷达干扰分类298 8.1.2 有源干扰299 8.2 雷达抗有源干扰302 8.2.1 自适应频率捷变302 8.2.2 自适应空域滤波303 8.2.3 自适应天线副瓣相消305 8.2.4 稳健的空域抗干扰技术310 8.3 雷达抗欺骗干扰312 8.3.1 雷达欺骗干扰312 8.3.2 多维联合抗有源欺骗干扰314 8.3.3 自适应副瓣匿影314 8.3.4 发射波形设计抗有源欺骗干扰316 8.4 雷达低截获设计321 8.5 雷达抗干扰性能评估325 8.5.1 抗干扰改善因子325 8.5.2 雷达抗干扰能力325 8.5.3 抗欺骗干扰概率326 8.6 雷达通信兼容技术326 8.6.1 Chirp信号相位调制通信一体化波形326 8.6.2 Chirp信号上下调频混合一体化波形328 8.6.3 频率正交相位调制通信一体化波形330 8.7 本章小结332 本章参考文献332 第9章 雷达信号处理系统技术334 9.1 雷达信号处理系统仿真设计方法335 9.1.1 雷达信号处理系统的功能和结构336 9.1.2 雷达信号处理系统仿真环境338 9.1.3 雷达信号处理系统仿真模型库341 9.1.4 雷达信号处理系统仿真设计343 9.2 多处理器并行信号处理系统设计350 9.2.1 雷达信号处理系统351 9.2.2 并行信号处理系统的性能352 9.2.3 并行信号处理系统的设计354 9.3 软件化雷达信号处理技术367 9.3.1 软件化雷达信号处理367 9.3.2 雷达信号处理仿真和实现的一体化373 9.3.3 雷达信号处理和数据处理的一体化376 9.3.4 雷达系统的软件化378 9.4 本章小结382 本章参考文献383 第10章 雷达目标点迹数据形成与处理385 10.1 概述386 10.1.1 两种常见的雷达扫描方式386 10.1.2 点迹与点迹处理388 10.2 目标原始点迹数据的形成391 10.2.1 雷达对目标的测量391 10.2.2 点迹数据格式396 10.2.3 计算机对点迹数据的录入398 10.2.4 点迹数据分析400 10.3 常规监视雷达点迹处理403 10.3.1 目标原始点迹数据的分辨与归并403 10.3.2 目标点迹凝聚处理408 10.4 雷达组网系统中点迹数据处理409 10.4.1 时间统一410 10.4.2 空间统一412 10.4.3 系统处理周期413 10.4.4 多雷达点迹数据处理与点迹-航迹关联处理415 10.5 运动平台雷达的目标点迹数据处理417 10.5.1 主要的坐标系及定义417 10.5.2 坐标系之间的关系420 10.5.3 扫描空域稳定措施421 10.5.4 机载相控阵雷达的目标点迹处理422 10.6 SAR目标的回波特性分析及数据处理423 10.6.1 地面固定点目标的回波特性分析424 10.6.2 运动目标的回波特性分析426 10.6.3 GMTI扫描方式下多普勒参数的计算与分析427 10.6.4 平台位置及姿态对系统的影响428 10.6.5 运动目标的数据处理428 10.7 双基地雷达的点迹数据处理429 10.7.1 T/R站和R站的点迹时间和空间对齐430 10.7.2 收站的点迹凝聚430 10.7.3 收/发站的点迹融合431 10.7.4 收/发站的目标定位431 10.8 测量误差的分析432 10.8.1 测距精度432 10.8.2 测高精度433 10.8.3 方位误差433 10.9 本章小结434 本章参考文献435 第11章 雷达目标的航迹综合处理436 11.1 概述437 11.1.1 航迹与航迹处理437 11.1.2 系统模型439 11.1.3 测量与跟踪坐标系441 11.1.4 滤波与预测443 11.1.5 时间和空间一致性要求445 11.2 雷达目标航迹处理框架446 11.2.1 雷达目标航迹处理主要1
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