無線電定位技術(shù)2

姓名:王鐸澎

學(xué)號:20000300055

嵌牛導(dǎo)讀:系統(tǒng)地介紹了無線電定位技術(shù)的相關(guān)知識。

轉(zhuǎn)載自:https://blog.csdn.net/w761334669/article/details/90722949?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522160388322719724839249882%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=160388322719724839249882&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_v2~rank_v28-14-90722949.pc_first_rank_v2_rank_v28&utm_term=%E9%A2%91%E7%8E%87%E6%8D%B7%E5%8F%98&spm=1018.2118.3001.4187

嵌牛正文:文章繼續(xù)補(bǔ)充了無線電定位技術(shù)的相關(guān)部分

動目標(biāo)顯示(MTI )技術(shù)

? 正交相位檢波器輸出回波:

?固定目標(biāo)的回波是幅度、相位不變(慢變)的脈沖串

? 運(yùn)動目標(biāo)的回波是相位變化的脈沖串

??雜波+運(yùn)動目標(biāo)的回波是 幅度、相位都變化的脈沖串

將相鄰重復(fù)周期的信號相減消除固定目標(biāo)回波:

? 固定目標(biāo)由于振幅不變而相互抵消

? 運(yùn)動目標(biāo)回波相減后剩下相鄰脈沖變化的部分(注意是時域)

兩脈沖對消:

頻率捷變的兩脈沖對消:

兩脈沖對消頻域表達(dá)式:

三脈沖對消:

頻率捷變的三脈沖對消:

頻率響應(yīng):

采用數(shù)字式對消器的優(yōu)點(diǎn)

? (1)穩(wěn)定可靠 ,便于維護(hù),體積小重量輕

? (2)容易得到長的時延(多個PRI),因而便于實(shí)現(xiàn)多脈沖對消?,以改善濾波器頻率特性

? (3)容易實(shí)現(xiàn) 脈沖重復(fù)周期(PRI)的參差跳變 ,以消除盲速并改善速度響應(yīng)特性

? (4)容易和其它數(shù)字式信號處理設(shè)備配合,以提高雷達(dá)性能

??盲速:

目標(biāo)有一定的徑向速度,但是其回波相位變化整周期(360° )對消器輸出為0

產(chǎn)生盲速條件:Fd=n*Fr

怎么解決盲速問題?2種以上脈沖觸發(fā)間隔(PRI)交替工作

參差脈沖重復(fù)頻率技術(shù):

? 改變PRT,使回波不再滿足“盲速”的條件用二個以上不同重復(fù)頻率交替工作,就可以改善 “ 盲速 ”

盲相:不存在盲速時,對消器輸出為0 的特殊現(xiàn)象.是由相位檢波器特性引起的,產(chǎn)生盲相后將減弱雷達(dá)對運(yùn)動目標(biāo)的檢測能力

點(diǎn)盲相和連續(xù)盲相:

點(diǎn)盲相: 盲相不連續(xù)發(fā)生

連續(xù)盲相: 盲相連續(xù)發(fā)生

連續(xù)盲相:(1)有強(qiáng)雜波存在,且接收機(jī)限幅,這時運(yùn)動目標(biāo)回波會連續(xù)丟失(非相參MTI)

(2)運(yùn)動目標(biāo)多普勒速度為且其矢量與檢波信號正交fd=1/2n*fr

出現(xiàn)連續(xù)盲相,怎么解決?正交相位檢波,雙通道對消

對多普勒速度范圍已知的目標(biāo),怎么優(yōu)化MTI 濾波器,是輸出信噪比最高?

答:優(yōu)化對消時間間隔

雜波譜展寬,改善因子提高還是降低?答:降低

MTI 濾波器 能測速嗎?答:不能

?MTD

MTD是MTI的改進(jìn), 同屬雷達(dá)信號的頻域處理范疇

多普勒濾波器帶寬怎么確定?答:由積累時間決定

窄帶濾波器組 信號處理的優(yōu)點(diǎn):

?(1) 對地雜波的抑制 效果好

?(2) 對運(yùn)動 雜波的抑制 效果較好

?(3) 信噪比(SNR )有相應(yīng)的提高,對白噪聲,理論最大增益為N

N 個脈沖積累,SNR 增益提高到N 倍需滿足什么條件?

答:N個脈沖同相疊加,目標(biāo)信號幅度不變

匹配濾波:

MTD 的三個改進(jìn):

(1)改善濾波器的頻率特性,使之更接近于匹配濾波 (與脈沖串匹配),以提高改善因子

(2)與MTI相比,能夠檢測強(qiáng)地物雜波中的低速目標(biāo)甚至切向飛行的大目標(biāo)

(3)不僅能抑制平均多普勒頻移通常等于零的固定雜波,而且還能抑制如氣象、鳥群等引起的運(yùn)動雜波

雷達(dá)信號處理:

雷達(dá)信號處理的任務(wù)是對感興趣的目標(biāo)信號 進(jìn)行檢測并提取出目標(biāo)參數(shù) (距離、方位角、高低角、徑向速度等)

不采用對消技術(shù)的多普勒濾波器:

采用對消技術(shù)的多普勒濾波器:

自適應(yīng)動目標(biāo)顯示(AMTI )技術(shù)

? 運(yùn)動雜波 頻譜中心偏離零多普勒頻率,直接對消效果不好,對消剩余很大。

? 自適應(yīng)MTI實(shí)時地測量雜波的平均多普勒頻率,將MTI濾波器的凹口對準(zhǔn)雜波 ,提高雜波抑制效果。

根據(jù)建立的距離- 方位雜波圖進(jìn)行動態(tài)切換,雜波存在時使用MTI 濾波器,無雜波時不用MTI 濾波器

? 存在運(yùn)動 雜波時,先做AMTI處理,再做多普勒濾波(FFT)

第三章、基本理論和技術(shù)

?

目標(biāo)靠近雷達(dá),若雷達(dá)接收機(jī)采用高本振(比射頻信號頻率高),對中頻采樣、 DDC 后數(shù)據(jù)分析多普勒頻率,以下描述哪個正確?

答:多普勒頻率為負(fù)數(shù)

關(guān)于雷達(dá)最小可測距離(距離遮擋),以下描述哪個正確?

答:發(fā)射脈沖寬度越寬,最小可測距離越遠(yuǎn)

關(guān)于雷達(dá)最大不模糊測量距離,則脈沖觸發(fā)間隔(PRI)越大,最大不模糊測量距離越遠(yuǎn)

關(guān)于雷達(dá)探測目標(biāo)的距離分辨性能,發(fā)射信號帶寬越寬,分辨率越高

關(guān)于雷達(dá)探測目標(biāo)的多普勒速度分辨性能,相參積累時間越長,多普勒速度分辨率越低

雷達(dá)發(fā)射峰值功率、相參積累時間一定情況下,發(fā)射脈沖寬度越寬,作用距離越遠(yuǎn)

短脈沖雷達(dá)的局限

(1)有些雷達(dá)需要高距離分辨率

目標(biāo)特性/ 識別

? 測量精度

(2)高距離分辨率可由短脈沖得到

(3)短脈沖雷達(dá)的局限

? 為獲得大的脈沖能量需要很高的峰值功率,峰值功率高會形成電弧,特別是在高頻率情況

? 例子:典型的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)

峰值功率為1MW ,脈沖寬度1us ,距離分辨率150m,一個脈沖的能量是1 焦耳

? ??????距離分辨率15cm ,脈沖能量1 焦耳,脈寬1ns,峰值功率為1GW

? ??????和地基雷達(dá)相比,機(jī)載雷達(dá)擊穿電壓更低

模糊函數(shù)

兩個靠近的目標(biāo)距離上分不開,依靠多普勒速度分辨,需要滿足什么條件?

答:相參積累時間>1/兩個目標(biāo)的多普勒速度差

用 均方差準(zhǔn)則 作為分辨準(zhǔn)則, 兩個目標(biāo)回波信號的 均方差 為

定義復(fù)模糊函數(shù)( AF)為:

定義模平方模糊函數(shù)為:

決定相鄰目標(biāo)的時延-多普勒兩維分辨率,它越大,均方差越小,兩個目標(biāo)就越難分辨。

模糊函數(shù)特性:

我們需要雷達(dá)發(fā)射波形具有的模糊函數(shù)特點(diǎn)是什么?

1)高的 距離分辨率

2)脈寬寬(占空比大,平均功率大),有利于看遠(yuǎn)距離目標(biāo)(但存在距離遮擋問題)

3 ) 高的 多普勒頻率分辨率

4)低副瓣:抑制雜波和其它干擾

巴克碼:

概念:脈沖壓縮雷達(dá)的發(fā)射信號一般為調(diào)頻信號和二相編碼信號。在有限的二相編碼序列中,巴克碼序列為最佳序列,它具有理想的自相關(guān)特性,在PD 雷達(dá)中得到了廣泛的應(yīng)用。

特性:巴克碼序列是相位編碼信號的一種,具有理想的自相關(guān)特性。巴克碼的自相關(guān)函數(shù)的主峰和旁瓣均為底邊寬度為2T的等腰三角形?,主瓣峰值是?旁瓣峰值?的13?倍。能夠找到的巴克碼只有?7?種,子脈沖長度分別為?:2,3?,4?,5?,7?,11?,13?。已經(jīng)證明巴克碼的最大長度為?13?位?。[

靠1 個脈沖對目標(biāo)進(jìn)行多普勒分辨,可行嗎?

答:一般不可行,需滿足一定條件才能分辨

相參脈沖序列(簡單脈沖)的模糊函數(shù):板釘型

關(guān)于雷達(dá)最大不模糊多普勒速度,以下描述哪個正確?

答:脈沖觸發(fā)間隔(PRI)越大,最大不模糊多普勒速度越小?

互模糊函數(shù):

目標(biāo)雷達(dá)特性

目標(biāo)雷達(dá)特性:? 指目標(biāo)在雷達(dá)發(fā)射電磁波作用下所表現(xiàn)出來的物理性質(zhì)

? 散射波的性質(zhì)將不同于入射波的性質(zhì) ,這是由于目標(biāo)對入射電磁波的調(diào)制效應(yīng)所致

目標(biāo)雷達(dá)特性主要取決于:

? 目標(biāo)尺寸和雷達(dá)波長間的關(guān)系

? 目標(biāo)結(jié)構(gòu)形狀

? 目標(biāo)所用材料

? 雷達(dá)發(fā)射信號的極化 方式等

極化方式:水平、垂直、右圓極化、左圓極化、橢圓極化?

1?瑞利區(qū)

? 波長>> 目標(biāo)尺寸 ? 點(diǎn)目標(biāo)

2?諧振區(qū)

? 波長與目標(biāo)尺寸相當(dāng),有 諧振頻率 ,諧振頻率與目標(biāo)尺寸結(jié)構(gòu)有關(guān)

? 點(diǎn)目標(biāo)

3?光學(xué)區(qū)?,波長<< 目標(biāo)尺寸

? 對光滑表面表現(xiàn) 光學(xué)特性 ,散射強(qiáng)度與角度關(guān)系很大;

金屬表面不連續(xù)部分產(chǎn)生后向散射。

? 帶寬窄,仍是點(diǎn)目標(biāo)

? 大帶寬,距離分辨率<< 目標(biāo)尺寸, 線目標(biāo)、面目標(biāo),一個目標(biāo)的多個強(qiáng)散射點(diǎn)在距離/ 方位上占據(jù)多個單元。

匹配濾波

??

?脈沖壓縮(對大時寬帶寬積信號進(jìn)行匹配濾波)

?雷達(dá)發(fā)射脈沖寬度比較寬的單頻信號有什么問題

答:距離分辨率差、作用距離遠(yuǎn)、距離遮擋嚴(yán)重

大時寬帶寬積信號

1 )調(diào)頻信號

? 線性調(diào)頻信號(LFM) chirp

? 非線性調(diào)頻信號(NLFM)

2 )跳頻信號

? 步進(jìn)頻(頻率步進(jìn)):鋸齒波、三角波

? 隨機(jī)跳頻(頻率編碼)

3 )相位編碼信號(偽隨機(jī)序列)

? 二相碼:巴克碼、m序列(最長序列)、合碼

? 多相碼:Frank碼、 霍夫曼碼、P1、P2、P3、P4碼

相位編碼-- 調(diào)頻組合信號

脈內(nèi)捷變頻信號

線性調(diào)頻脈沖壓縮

線性調(diào)頻信號特點(diǎn):

????? 具有可以選擇的 “ 時寬帶寬乘積 ”

????? 具有平方律的相頻特性

當(dāng)回波數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)多,卷積計算慢,怎么辦?

答:利用FFT和IFFT進(jìn)行快速計算

對線性調(diào)頻信號進(jìn)行頻域 脈沖壓縮,如何降低線性調(diào)頻信號脈壓后的副瓣?

答:頻域加窗

匹配接收(濾波):時域卷積畫圖示意

對 chirp 信號進(jìn)行脈沖壓縮,采用頻域加窗,缺點(diǎn)是什么?

答:SNR下降

非線性調(diào)頻信號脈沖壓縮

? 特點(diǎn):不損失SNR ,同時具有 低的距離副瓣

? 產(chǎn)生器件:SAW ,DDS 、FPGA+DA

? 波形產(chǎn)生原理:相位駐留原理

? 脈壓:SAW ,F(xiàn)PGA 、DSP 、CPU

多普勒頻率比較高時,S型非線性調(diào)頻信號的脈壓輸出幅度降低,副瓣升高,怎么解決?

答:補(bǔ)償目標(biāo)回波的多普勒頻移

相位編碼信號脈沖壓縮

(1)相位編碼信號特點(diǎn)

(2)巴克碼

(3)m序列

相位編碼信號特點(diǎn)

? 時寬為碼長乘以子脈沖寬度: ??τ=Nτc

? 等效帶寬近似為子脈沖帶寬:B=1/τc

脈沖壓縮比(積累增益)= 時寬帶寬積 D=τB=N

M序列

M 序列的特點(diǎn)

? m 序列的周期長度是2n-1,n為本原多項(xiàng)式的次數(shù)

? m 序列一個周期段中,1出現(xiàn)次數(shù)比0 多1個

? m 序列編碼通常有周期和非周期兩種使用方式

?利用m 序列能組合成Gold 碼,一組Gold 碼不是嚴(yán)格正交,是準(zhǔn)正交碼

?相位編碼信號脈沖壓縮一般采用時域脈壓還是頻域脈壓?

答:相位編碼信號:時域脈壓頻域脈壓都可以

? m 序列脈壓輸出副瓣有何特點(diǎn)?

?答:與巴克碼對比,m 序列脈壓輸出副瓣特點(diǎn):比較雜亂,波形確定情況下副瓣位置是固定的

? 如何抑制其副瓣?

答:如何抑制其副瓣:脈壓后再卷積一個副瓣抑制濾波器 ,與chirp信號降低副瓣的方法不同

若m 序列前一部分被截掉,只對后一部分進(jìn)行脈沖壓縮,輸出信號幅度和副瓣會有什么變化?

答:輸出信號幅度變小,相對副瓣變高

單天線脈沖體制雷達(dá),距離遮擋怎么解決?

答:發(fā)射寬、窄結(jié)合的脈沖

發(fā)射脈沖 長短結(jié)合 ,先發(fā)一個窄脈沖,再發(fā)一個寬脈沖,帶寬相同。

窄脈沖探測近距離目標(biāo),寬脈沖探測遠(yuǎn)距離目標(biāo)

信號檢測準(zhǔn)則:

貝葉斯準(zhǔn)則:

最小錯誤概率 準(zhǔn)則

? 在衡量兩種錯誤的危害時,不能同等對待,而應(yīng)當(dāng)以不同的 “ 代價系數(shù) ” 加權(quán),使總的危害最小,這種把錯誤的危害減至最小的檢測準(zhǔn)則稱為貝葉斯(Bayes)準(zhǔn)則

雷達(dá)探測目標(biāo),目標(biāo)存在的概率已知嗎?

答:未知

奈曼-皮爾遜準(zhǔn)則:

??恒虛警(CFAR )檢測:

恒虛警( CFAR )檢測的目的是?保持信號檢測時的虛警率恒定?,使數(shù)據(jù)處理計算機(jī)不會因虛警太多而過載,同時兼顧檢測概率的要求。

? 原因: 檢測門限過 高 ,虛警率太 低 ,會影響檢測概率

?? ??????檢測門限過 低 ,虛警率太 高 ,易造成數(shù)據(jù)處理計算機(jī)的飽和

恒虛警檢測原理:

2?種常用的恒虛警處理方法:

??鄰近單元 恒虛警率檢測器: ??適用于快變、均勻分布干擾環(huán)境

??雜波圖? ?恒虛警率檢測器:?? 適用于慢變雜波區(qū)內(nèi)的目標(biāo)檢測

恒虛警門限怎么設(shè)?

答:隨干擾電平變化

被檢測單元和參考單元之間需要有保護(hù)單元嗎?

答:需要

不求幅度,求幅度的平方(節(jié)省運(yùn)算量)進(jìn)行 CFAR可以么?

答:可以

參考單元中有其它目標(biāo)或強(qiáng)干擾怎么辦?

答:從參考單元中剔除

鄰近單元恒虛警檢測器;

對于非瑞利分布干擾雜波:

雜波圖恒虛警檢測器:

?雷達(dá)距離方程:

超過最大作用距離后,檢測概率怎么變化?答:下降

雜波背景下作用距離和噪聲背景相比?

答:距離下降

??參數(shù)測量技術(shù)和定位技術(shù)

測距技術(shù):

調(diào)頻測距法:

測向技術(shù):

相位法測向:

振幅法測向:

相位和差式 單脈沖雷達(dá)方向圖:

? 雷達(dá)天線面分左右或上下兩個面,兩個波束指向平行

? 差矢量旋轉(zhuǎn)90゜ ゜ 后與和矢量同相或反相,表示來波方向偏右或偏左

測速技術(shù):

脈沖體制雷達(dá),怎么測量多普勒速度?

答:采用多普勒濾波器組(FFT)

雷達(dá)定位:

三角定位,雙曲面定位

第六章:電掃描雷達(dá)

機(jī)械掃描:雷達(dá)在搜索目標(biāo)時,需要不斷改變波束的方向。改變波束方向的傳統(tǒng)方法是 轉(zhuǎn)動天線 ,使波束掃過一定的空域、地面或海面。

機(jī)械掃描雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是簡單、便宜

機(jī)械掃描雷達(dá)能同時跟蹤多個處于不同方位的目標(biāo)嗎?

答:不能

電掃描:利用電磁波的相干原理,通過控制天線各陣元電流相位改變波束方向,可實(shí)現(xiàn)快速、靈活掃描 。

?“相控陣”即“ 相位控制陣列 ”,通過控制各陣元的相對相位來控制輻射的方向。

相控陣天線由許多輻射天線單元按一定結(jié)構(gòu)排列而成,其方向圖的形狀和指向由各單元上電流的相位和幅度決定

電掃描雷達(dá)主要形式:相位掃描雷達(dá)? 頻率掃描雷達(dá) ?數(shù)字波束 形成(DBF)

陣列天線常用的兩種形式是線陣列和面陣列

輻射單元可以是偶極子、開口波導(dǎo)或任何其它類型的天線(微帶天線、八木天線等)

相位掃描:

將上式取絕對值并歸一化,得陣列的方向函數(shù)為:

天線副瓣高 ,有什么壞處?

答:容易被偵察、發(fā)射能量浪費(fèi)多、容易被干擾

如何降低天線副瓣?

答:空間加權(quán) (天線單元幅度加權(quán))

偏離法線時的方向性函數(shù):

在掃描平面內(nèi),隨掃描波束離開法線方向,半功率主瓣寬度將如何變化?

答:變窄

? 在掃描平面內(nèi),隨掃描波束離開法線方向,半功率主瓣寬度將變寬,波瓣寬度近似與

?成正比;

? 天線增益隨 的增大而減小

按天線陣元是否有發(fā)射機(jī),分成兩種形式:

1)無源 相控陣列,整個天線共用一個發(fā)射機(jī);

2)有源 相控陣列,每個(或一組)天線陣元共用一個發(fā)射機(jī)和接收機(jī)(T/R 組件 )。

饋電網(wǎng)絡(luò)具有射頻波束形成的功能,以 實(shí)現(xiàn)無源相控陣?yán)走_(dá)的多波束(和波束、差波束 )

? 饋電網(wǎng)絡(luò):功率分配(合成)器

喇叭和空氣介質(zhì)(稱之為 空間饋電 )

無源 相控陣?yán)走_(dá)主要有 什么不足?

答:發(fā)射信號損耗大

有源相控陣?yán)走_(dá)

每一單元(或一組單元)接有一發(fā)射機(jī)/ 接收機(jī)前端(即T/R 組件)。

由于其天線陣包含了大量的有源部件,所以被稱之為有源相控陣?yán)走_(dá)

工作過程:

在發(fā)射方向上的目標(biāo)回波信號經(jīng)天線單元接收后,由T/R 組件中的LNA 放大并送子陣網(wǎng)絡(luò)相加,相加后的多通道信號送波束形成網(wǎng)絡(luò),形成和信號、方位差信號、仰角差信號,經(jīng)3 通道接收機(jī)放大變換送信號處理機(jī)進(jìn)行檢測,然后將目標(biāo)信息通過接口設(shè)備送計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,形成目標(biāo)軌跡在顯示器上顯示。

雷達(dá)控制器根據(jù)雷達(dá)的功能和目標(biāo)環(huán)境自適應(yīng)的控制雷達(dá)的工作方式(搜索和跟蹤方式) 和波束指向 。

波束形成網(wǎng)絡(luò):

模擬 :簡單可靠,但形成的波束固定,靈活性差,不容易實(shí)現(xiàn)多波束

數(shù)字波束形成(DBF):復(fù)雜、受信號帶寬限制,但形成的波束靈活可變,可自適

應(yīng)處理(抗干擾)

有源相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點(diǎn):

? 發(fā)射機(jī)效率高

? 發(fā)射、接收插入損耗低,探測距離遠(yuǎn)

? 可靠性高

? 能兼容陣列信號處理

? 更靈活的雷達(dá)資源管理

缺點(diǎn):研制、調(diào)試復(fù)雜,成本高

T/R組件和移相器

發(fā)射:功放 飽和放大

接收:增益可控制

移相器應(yīng)該能快速地改變相移,根據(jù)使用材料可分為:鐵氧體移相器、鐵電陶瓷移相器、半導(dǎo)體二極管移相器、分子極化控制移相器等

數(shù)字開關(guān)式移相器:? 改變相移量的最基本的方法是改變傳輸線的長度

不同長度傳輸線間轉(zhuǎn)接有兩種基本形式:

并聯(lián)式

級聯(lián)式

與機(jī)械掃描雷達(dá)相比,電掃描雷達(dá)優(yōu)點(diǎn):

? 波束 掃描靈活、 快捷

? 天線無需機(jī)械轉(zhuǎn)動即可實(shí)現(xiàn) 對多目標(biāo)的同時搜索和跟蹤

? 相控陣?yán)走_(dá)抗干擾能力強(qiáng) , 波束 指向不變情況下可跳頻抗干擾

相控陣?yán)走_(dá) 的主要不足 是什么?

答:成本高

頻率掃描雷達(dá):

?通過改變雷達(dá)的工作頻率來實(shí)現(xiàn)波束掃描,不是靠移相器改變相位,而是通過延遲線來產(chǎn)生相位差的

頻率掃描天線的缺點(diǎn)是?

答:抗干擾能力差

數(shù)字波束形成(DBF )技術(shù)

? 波束形成是指在特定的方向上形成主瓣波束,接收有用信號,抑制來自其它方向的干擾信號

? 波束形成方法:

? 模擬方法 :在 射頻或中頻合成網(wǎng)絡(luò),形成多波束困難

? 數(shù)字波束形成(DBF),數(shù)字移相加權(quán)形成波束,可形成多波束(容易),可進(jìn)行

DBF雷達(dá)特點(diǎn):

? 自適應(yīng)波束形成(抑制副瓣方向的干擾)

? 能產(chǎn)生密集多波束

? 方便實(shí)施陣列單元方向圖校準(zhǔn)

? 易實(shí)現(xiàn)超低旁瓣

? 可獲得超角分辨率(空間譜估計)

? 便于進(jìn)行靈活的時間管理

? 適合于多站(基地)工作(圖示)

未來雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù):

(1)寬帶接收與發(fā)射

由于 集成和封裝技術(shù)的發(fā)展使多通道發(fā)射和接收系統(tǒng)的設(shè)計成為可能,并可在發(fā)射/ / 接收時在不同方向上采用準(zhǔn)同時波束。寬帶收發(fā)和高質(zhì)量模數(shù)變換技術(shù)的迅速發(fā)展將推動雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展

(2)陣列 天線技術(shù)

? 目前廣泛采用有源相控陣天線陣,未來可能采用甚寬帶過采樣陣列實(shí)現(xiàn)與電子戰(zhàn)和通信系統(tǒng)的共用孔徑,此 共用孔徑可置于平臺的不同位置而成為“靈巧蒙皮( 共形天線 ) ”

? 在寬帶分布和瞄準(zhǔn)上則采用真實(shí)時間延遲TTD而不用相位加權(quán)來實(shí)現(xiàn)

稀疏陣好處 :角度 掃描范圍大,相對 帶寬 寬,發(fā)射 波束副瓣 低,成本 低

?(3)自適應(yīng)信號處理

空時自適應(yīng)處理發(fā)展很快。對于運(yùn)動平臺,由于雜波回波的多普勒擴(kuò)展,其最小可探測目標(biāo)的徑向速度受到限制,需要空時自適應(yīng)處理:利用二維多普勒-角度處理,若已知在運(yùn)動平臺上雜波回波的多普勒頻率與它們的到達(dá)角直接相關(guān),那么便可探測慢速運(yùn)動的目標(biāo) 。

第七章 、合成孔徑雷達(dá)

提高雷達(dá)探測目標(biāo)的分辨率,哪個方向獲得高分辨率困難?

答:方位向

雷達(dá)目標(biāo)一維距離向:

高距離分辨雷達(dá):信號帶寬幾百M(fèi)Hz ~幾GHz, ,

距離上高分辨率,分辨率亞米級

目標(biāo)不再 是“點(diǎn)” 目標(biāo),而是多個散射點(diǎn)沿距離向的投影

目標(biāo)一維距離像:對目標(biāo)物理結(jié)構(gòu)、形狀的一維映射,與目標(biāo)散射點(diǎn)分布及雷達(dá)觀察目標(biāo)的角度

一維距離像目標(biāo)識別

從原始回波中提取極點(diǎn)矢量

與目標(biāo)極點(diǎn)矢量庫中的矢量相關(guān),取最大相關(guān)系數(shù)與門限比較,超過則認(rèn)為是該目標(biāo)

合成孔徑雷達(dá) 能夠在目標(biāo) 距離向和方位向同時實(shí)現(xiàn)高分辨 成像

距離向高分辨是通過發(fā)射大時間帶寬積的線性調(diào)頻(LFM ,或非線性調(diào)頻)脈沖信號,通過對回波信號進(jìn)行脈沖壓縮實(shí)現(xiàn)

距離向分辨率靠帶寬,方位分辨率與以下哪個因素?zé)o關(guān)?

答:目標(biāo)大小

利用雷達(dá)與目標(biāo)之間的相對運(yùn)動,通過信號處理技術(shù)將多次照射小天線綜合成大口徑天線來提高方位分辨率

雷達(dá)不斷地移動小天線在依次經(jīng)過的各個位置(相當(dāng)于大天線各個單元的位置)發(fā)射寬帶信號并采集存儲?

記錄到足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)(合成孔徑足夠大)后 ,對被存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行同相疊加處理( 匹配接收 )

SAR二維成像數(shù)據(jù)處理示意圖:

SAR信號處理流程圖:

距離向地面分辨率:

載機(jī)勻速飛行,地面固定目標(biāo)回波的多普勒頻率如何變化?

答:近似線性降低

SAR方位向理論分辨率

合成孔徑雷達(dá)成像算法:

? R-D? (距離- 多普勒)算法

? C-S ( ( Chirp Scaling? )算法

變換 線性調(diào)頻尺度的精密成像算法

R-D算法:

SAR工作方式:

關(guān)于單基地雷達(dá)的表述有哪些?

答:生存能力比較弱、易受電磁干擾、易受反輻射武器攻擊、不能對付外形隱身

多基地雷達(dá):

雙基地、多基地雷達(dá)工作需要滿足的條件:

答:空間同步、時間同步、頻率與波形同步、增益不需要同步

雙基地雷達(dá)特點(diǎn):?

(1)與單基地雷達(dá)最根本的差別是結(jié)構(gòu)上的不同:雷達(dá)接收和發(fā)射設(shè)備分置

(2)正常工作必須滿足 “ 三大同步 ” ,即空間同步、時間同步和信號(頻率、波形)同步

(3)雙基地雷達(dá)定位通過測量目標(biāo)回波的到達(dá)時間(TOA ),與到達(dá)角(DOA),解雙基地

(4)收、發(fā)不共用天線,收、發(fā)天線的方向性只能分別單程利用,副瓣雜波的影響較大

?(5)收、發(fā)天線之間不需要 收發(fā)開關(guān)或環(huán)行器,減少了系統(tǒng) 損耗

?(6)多數(shù)情況下 ,雙基地雷達(dá)的雜波區(qū)域和雜波強(qiáng)度較小

?(7)目標(biāo)回波的多普勒頻率是收、發(fā)站與目標(biāo)位置及目標(biāo)運(yùn)動速度的復(fù)雜函數(shù)

空間同步:

時間同步:

目的 :從 發(fā)射機(jī)向接收機(jī)提供發(fā)射脈沖的時間基準(zhǔn) ,測距需要

時間同步方法:

1 )利用數(shù)據(jù)傳輸通道

2 )用原子鐘,或用GPS(北斗二代)穩(wěn)頻的時鐘

信號(頻率、波形)同步:

目的:實(shí)現(xiàn)匹配接收,包括頻率和波形同步,頻率、波形捷變雷達(dá)工作必須

信號同步方法 :

1 )利用數(shù)據(jù)傳輸 通道發(fā)送波形、頻率碼

2 )在發(fā)射站和接收站各設(shè)一個高穩(wěn)定的 時鐘(原子鐘、銫鐘),或GPS北斗二代穩(wěn)頻的時鐘

雷達(dá)方程:

回波的多普勒頻移

除了利用自己雷達(dá)發(fā)射的信號進(jìn)行探測,能否利用其它輻射源(如各種廣播、衛(wèi)星信號)的信號進(jìn)行探測?

答:可以

外輻射源雷達(dá)基本概念

? 以民用發(fā)射設(shè)備或我方、敵方雷達(dá)作為照射源 ,通過接收目標(biāo)的散射回波實(shí)現(xiàn)對被

監(jiān)視區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的探測和跟蹤。也稱為機(jī)會照射源

華盛頓大學(xué)的MRR:利用調(diào)頻廣播輻射源的雙(多)基地雷達(dá)

美國的“靜默哨兵”SS3

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