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低截获概率雷达信号检测技术研究_肖柳林_罗京华_王李民_邓棚超

Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．１２

４６

舰船电子工程

Ｓｈｉｐ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

总第２３４期

２０１３年第１２期低截获概率雷达信号检测技术研究＊

肖柳林１　罗京华２　王李民３　邓棚超４

（１．海军指挥自动化工作站　北京　１００８４１）（２．海军装备部　北京　１００８４１）

（３．９２４９３部队　葫芦岛　１２５０００）（４．９１３２９部队　威海　２６４２００）

摘　要　在复杂电磁环境下，如何对低截获概率雷达信号进行检测，是当今电子侦察领域的重点和难点问题。针对这个问题，论文论述了采用自相关检测技术实现对低截获概率雷达信号进行检测的方法，并对其性能进行了分析研究。仿真实验表明，该方法结构简单、算法复杂度小、运算量少、实用性好。

关键词　低截获概率；截获因子；线性调频

中图分类号　ＴＮ９５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７２－９７３０．２０１３．１２．０１６

Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｌｏｗ　Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ　Ｒａｄａｒ　Ｓｉｇｎａｌ

ＸＩＡＯ　Ｌｉｕｌｉｎ１　ＬＵＯ　Ｊｉｎｇｈｕａ２　ＷＡＮＧ　Ｌｉｍｉｎ３　ＤＥＮＧ　Ｐｅｎｇｃｈａｏ４

（１．Ｎａｖｙ　Ｃｏｍｍａｎｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００８４１）（２．Ｎａｖａｌ　Ａｒｍａｍｅｎｔ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００８４１）（３．Ｎｏ．９２４９３Ｔｒｏｏｐｓ　ｏｆ　ＰＬＡ，Ｈｕｌｕｄａｏ　１２５０００）（４．Ｎｏ．９１３２９Ｔｒｏｏｐｓ　ｏｆ　ＰＬＡ，Ｗｅｉｈａｉ　２６４２００）

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｏｄｅｒｎ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｗａｒ，ｈｏｗ　ｔｏ　ｄｅｔｅｃｔ　ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ　ｒａｄａｒ　ｓｉｇｎａｌ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｆ－ｆｉｃｕｌｔ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ａ　ｋｅｙ　ｐｏｉｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ．Ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｄｅｔｅｃｔ　ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ　ｒａｄａｒ　ｓｉｇｎａｌ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｓｅｌｆ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｂｌｅ．

Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ　ｌｏｗ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ，ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒ，ｌｉｎｅａｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ

Ｃｌａｓｓ　Ｎｕｍｂｅｒ　ＴＮ９５

１　引言

低截获概率雷达是一种能够在可靠发现目标的同时尽可能降低雷达信号被敌方电子侦察机侦收概率的新型雷达。由于采用了低峰值功率和设计上的综合措施，并应用各种随机调制方法对载波进行了频谱扩展，保证了雷达辐射载波的功率谱最小，使其很难被截获接收机侦测、识别，从而具有较强的作战和生存能力。如何对低截获概率雷达的信号进行检测具有极其重要的军事意义［１～３］。

信号自相关检测方法是对输出的数据流｛ｘ（ｎ）｝直接进行自相关处理，利用噪声与信号之间的独立性，达到抑制噪声影响的目的，同时由于不同类型的信号自相关输出具有不同的特性，可以判断输入信号的类型。本文提出利用脉压雷达信号在自相关处理之后的包络特性判断脉压雷达信号的存在。如果先前通过某些特殊的手段准确获取某雷达信号的参数，就可以构造针对该特定信号的匹配滤波器，当该信号再次出现时，便可以在低信噪比的条件下截获，该方法称为匹配模板法。通过计算脉压雷达信号匹配处理后的性能参数，可以判定信号的存在，并且在截获的同时完成信号的识别。

２　低截获概率雷达的信号形式

２．１　截获因子

在现代化战场上，电子攻防双方广泛使用各种类型的侦察接收机来发现（截获）对方的雷达信号。Ｓｃｈｌｅｈｅｒ为定量分析低截获概率雷达的性能，提出了截获因子（α）的定义：

α＝Ｒｉ／Ｒｒ（１）式中，Ｒｉ为ＥＳＭ平台侦察接收机能探测到低截获概率雷达发射信号的最大作用距离，Ｒｒ为雷达对目标反射截面积（ＲＣＳ）为ｄ的最大作用距离。若α＜１，则雷达具备低截获概率（反侦察）性能，α越小，雷达反侦察性能越好。如果α＝１／２，可将这种雷达定义为超低截获雷达。

当α＞１时，截获接收机能发现雷达的存在，而雷达不能发现载有截获接收机的平台，此时雷达处于劣势；当α＜１时，雷达能发现载有截获接收机的平台，而截获接收机不能发现雷达，此时雷达占优势；当α＝１时，双方处于持平状态，低截获概率雷达信号即使被探测到，如果采取各种技术措施，也可以做到使截获接收机无法正确分析其信号参数，从而达到隐蔽的目的。低截获概率雷达与截获接收机的空间关系图如图１所示。

截获系统的作用距离Ｒｉ和雷达的作用距离Ｒｒ的表达式可表示为

Ｒｉ＝

ＰｒＧｒＧｉλ２σ

４

（）

π２　Ｓｉ

［］ｍｉｎ１／２＝ＰｒＧｒＧｉλ２σ

４

（）

π２　ＫＴｉＢｉＦｉ

Ｓ

（）

Ｎｉ

熿

燀

燄

燅

ｍｉｎ

１／２

（２）

＊收稿日期：２０１３年６月５日，修回日期：２０１３年７月２９日

作者简介：肖柳林，男，硕士，工程师，研究方向：指挥自动化、信息检测与估计、信息网络系统等。

２０１３年第１２期

舰船电子工程４７　

Ｒｒ＝Ｐｒ

ＧｒＧ′ｒλ２

４（

）π３　

Ｓｒ［

］ｍｉｎ１／４

＝Ｐｒ

ＧｒＧ′ｒλ２

４（）π３　

ＫＴｒＢｒＦｒ

Ｓ

（）Ｎｒ熿

燀燄

燅

ｍｉｎ

１／４

（３

）式中参数的含义如下：Ｐｒ为雷达发射信号的峰值功率，Ｇｒ为雷达发射天线在截获系统方向上的增益，Ｇｉ为截获系统的接收天线在雷达发射机方向上的增益，Ｇ′ｒ为雷达接收天线在截获系统方向上的增益，σ为目标的雷达截面积，Ｂｉ、Ｂｒ分别为截获系统与雷达接收机的有效带宽，Ｓｉｍｉｎ、Ｓｒｍｉｎ分别为截获系统与雷达接收机的灵敏度，Ｋ为玻尔兹曼常数，

Ｔｉ、Ｔｒ分别为截获系统与雷达接收机的噪声温度，

（Ｓ／Ｎ）ｉｍｉｎ、（Ｓ／Ｎ）ｒｍｉｎ分别为截获系统与雷达接收机的信噪比，Ｆｉ、Ｆｒ分别为截获系统与雷达接收机的噪声系数

。

图１　ＬＰＩ雷达与截获接收机的空间关系

α的定义式可重写为

α＝ＲｉＲｒ＝ＰｒＧｒＧ２ｉλ２

　ＦｒＴｒＢｒ（Ｓ／Ｎ）ｒｍｉｎ４πσＧ′ｒＫＦ２ｉＴ２ｉＢ２ｉＳＮ２

ｉ［］

ｍｉｎ

１

（４）由式（４

）可知，在截获接收机参数确定的情况下，要降低截获因子，可以通过降低雷达工作波长，提高雷达接收天线增益（双基地雷达），减少系统损耗及增加系统灵敏度等综合措施，达到不被截获的目的。２．２　典型的低截获概率雷达信号

雷达发射波形的选择是以不同的目标环境和信息目标来决定的，为了检测最远最小的目标，雷达信号要具有足够的能量；为保证高的距离分辨率和测量精度，信号要具有充足的带宽；为了区分活动目标和地杂波，信号要具有充足的时宽。而低截获概率雷达在保证以上性能之外，还必须具有峰值功率低，调制形式复杂等特点。线性调频信号就是满足以上要求的低截获概率雷达常用的信号形式

［４～５］

。

线性调频矩形脉冲信号的复数表达式可以写成：

ｕ（ｔ）＝ｕＬＦＭ（

ｔ）ｅｊ２πｆ０ｔ＝１槡

ｔｒｅｃｔｔ（）

τｅｊ２πｆ０ｔ＋１μｔ（）２

（５）式中：

ｕＬＦＭ（ｔ）＝１槡ｔｒｅｃｔ（ｔ／τ）ｅｘｐ　ｊπμ

ｔ（）２

（６）为信号的复包络；ｒｅｃｔ（ｔ）为矩形函数；τ为脉冲宽度；μ＝Ｂ／τ为线性调频信号的调频斜率；Ｄ＝Ｂτ是时宽带宽积。

线性调频信号脉冲压缩滤波器的脉冲响应为

（）

ｈ　ｔ＝ｋｕ＊ＬＦＭｔ０－（）ｔ（７

）式中：ｔ０为脉冲时延；

ｋ为滤波器的增益。脉压后的信号包络近似为辛克函数，－４ｄＢ处的脉冲宽度为τ′＝１／Ｂ，第一旁瓣幅度为－１３．２ｄＢ，压缩后的主瓣幅度是压缩前脉冲幅度的Ｄ倍。压缩前后的脉冲宽度之比为Ｄ，即压缩比为Ｄ。

线性调频信号是应用很广泛的一种脉冲压缩信号，它对匹配滤波器对回波信号的多普勒频移不敏感，但其存在

距离与多普勒频移的耦合及匹配滤波器输出旁瓣较高的缺点，为压低旁瓣常采用失配处理，这将降低系统的灵敏度。

在实际工程中，对脉冲压缩的处理在频域内往往是很难实现的，因此可以利用ＦＦＴ算法提高计算速度，然后将雷达回波与匹配滤波器响应（

脉冲压缩系数）相乘，在经过ＩＦＦＴ变换，

从而得到脉冲压缩处理结果，而不用进行线性卷积处理，大大降低了运算量。

３　低截获概率雷达信号检测

本文采用信号自相关方法对上节描述的低截获概率雷达信号进行检测。自相关检测技术利用信号周期性和噪声

随机性的特点［６，７］

，通过自相关运算达到抑制噪声的检测方

法。设周期信号与随机干扰两者是叠加的，即ｘ（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｎ（ｔ），其中ｓ（ｔ）是周期信号，ｎ（ｔ）是随机噪声。其自相关函数为

Ｒｘｘ（ｍ）＝Ｒｓｓ（ｍ）＋Ｒｎｎ（ｍ）＋Ｒｓｎ（ｍ）＋Ｒｎｓ（

ｍ）（８）式中，Ｒｓｓ（ｍ）为信号的自相关函数；Ｒｎｎ（ｍ）为噪声的自相关函数；Ｒｓｎ（ｍ）为信号与噪声的相关函数；Ｒｎｓ（

ｍ）为噪声与信号的相关函数。如果信号与噪声相互独立，则Ｒｘｘ（ｍ）＝Ｒｓｓ（ｍ）＋Ｒｎｎ（ｍ）。对于平稳随机过程，当ｍ→∞的时候，Ｒｎｎ（ｍ）→０，

而周期信号的自相关函数仍为周期函数，当ｍ很大时，Ｒｘｘ（ｍ）便接近于Ｒｓｓ（

ｍ）。相关运算采用傅立叶快速算法实现，处理流程如图２所示，包络提取技术采用Ｈｉｌｂｅｒｔ变换技术。算法如下：

步骤１：输入信号ｘ（ｎ）的长度为Ｎ，求线性自相关Ｒｘｘ（ｍ）＝Ｅ｛ｘ（ｎ）ｘ（ｎ－ｍ）｝；步骤２：为了使有限长序列的线性相关可以用其圆周相关代替并且不产生混叠现象，

需要人为地在原输人序列后补零，使得补零后的序列长度等于Ｍ＝２　Ｎ

－１；

步骤３：对输入序列进行点数为Ｍ的快速傅立叶变换，得Ｘ＝ＦＦＴ｛Ｒｘｘ（

ｍ）｝；对变换后的数据取共轭复数，得Ｈ＝ｒｅａｌ｛Ｘ｝－ｊ＊ｉｍａｇ｛

Ｘ｝；步骤４：计算乘积：Ｙ＝Ｘ．×Ｈ；

步骤５：对Ｙ，做Ｍ点的傅立叶反变换，即可得到相关序列ｙ＝ＩＦＦＴ｛Ｙ｝

；步骤６：包络提取。

上述自相关检测方法对于脉冲压缩雷达信号具有良好的适应性，相关处理之后的结果即可以判定是否存在信号。

图２　自相关算法快速实现流程图

４　仿真实验

对于雷达接收机来说，它的匹配滤波器的时域函数等

于信号在时域进行反折后取共轭［

８～１０］

。如信号表示为ｓ（ｔ），则滤波器的传输函数ｈ（ｔ）＝ｓ＊

（－ｔ

），匹配滤波器的频域函数表示为Ｈ（Ｗ）＝ｋｓ＊（ｗ）ｅ－ｊ

ｗｔ０。匹配滤波器的幅度谱与信号的幅度谱相同，相位谱则是信号的相位谱加上一个正比与频率的相移。信号经滤波器处理后，实际输出（滤波器的响应）的就是信号的自相关函数。

４８　

肖柳林等：低截获概率雷达信号检测技术研究总第２３４期

４．１　高斯白噪声条件下信号输出

假设ＬＦＭ信号的中心频率为１０ＭＨｚ，带宽为２ＭＨｚ，采样频率为１００ＭＨｚ，信号持续时间为１０μｓ。在没有噪声干扰条件下，经过第二节所述的步骤，得到自相关函数包络输出如图３所示

。

图３　ＬＦＭ信号采样

序列自相关包络输出

图４　ＬＦＭ信号理论自相关函数包络曲线

理论计算后可得到－４ｄＢ主瓣宽度和第一旁瓣高度分别为

τ′＝１０（μｓ）×５０／１０００＝０．５（μ

ｓ），Ｈ＝２０ｌｇ

（０．２／１）≈－１３．２（ｄＢ）（９

）ＬＦＭ自相关函数包络的理论值如图４所示。

对比可知，接收到的ＬＦＭ信号自相关函数包络输出在波形与特性方面与理论输出能够较好吻合，因此可以判定输入信号为ＬＦＭ信号。向采样序列中叠加高斯白噪声，随着噪声强度的增大，输出包络将会出现模糊。仿真实验表明信噪比Ｓ／Ｎ８ｄＢ时，可以检测ＬＦＭ信号的存在；而当Ｓ／Ｎ＝０．５ｄＢ时，信号特性很模糊，信号波形起伏变大，已经很难检测到信号。

图５显示了当Ｓ／Ｎ＝８ｄＢ与Ｓ／Ｎ＝０．５ｄＢ时的自相关包络输出

：

图５　高斯白噪声条件下输出信号

４．２　瑞利分布噪声条件下信号检测

将４．１节叠加在ＬＦＭ信号上的噪声变为瑞利分布噪声，分别在Ｓ／Ｎ＝２５ｄＢ与Ｓ／Ｎ＝１８．７ｄＢ情况下输出的自相关包络曲线见图６。

经比较可知在Ｓ／Ｎ＝２５ｄＢ的情况下，此时可以检测瑞利分布噪声干扰下的ＬＦＭ信号；而当Ｓ／Ｎ＝１８．７ｄＢ情况下，此时输出包络图变得很模糊，主峰与第一旁瓣顶峰起伏

很大，已无法正确的检测是否为ＬＦＭ信号。可见在瑞利分布噪声干扰下ＥＳＭ接收机检测性能会变差。

上述仿真实验可得，在两种噪声干扰条件下，ＥＳＭ接收机检测信号能力差别较大：

高斯白噪声功率可以控制在一个相对较大的范围，

而瑞利分布干扰噪声功率只能控制在很小的范围，功率变大很容易引起检测性能下降，则对接收机的处理增益和灵敏度提出了很高的要求

。

图６　瑞利分布噪声条件下输出信号

５　结语

本文通过应用信号自相关检测方法，有效地检测出了低截获概率雷达信号。并且该检测算法具有结构简单，算法复杂度小，运算量少，时间测量精度高等优点。经过日后对算法进行不断优化，可以达到对低截获概率雷达信号进行实时检测的目的。

参考文献

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研究与开发，２００８，２７（５）：３１－

３４．

雷达信号检测

科研报告课程名称：信号检测与估值题目：匹配滤波器在雷达信号中的应用院（系）：信息与控制工程学院专业方向：信号与信息处理姓名：许娟学号：1508210675 任课教师：毛力 2015 年1月14日

匹配滤波器在雷达信号中的应用摘要本文介绍了雷达系统及有关匹配滤波器的主要内容，着重介绍与分析了雷达系统信号处理的脉冲压缩(匹配滤波)现代雷达技术，雷达系统通过脉冲压缩解决解决雷达作用距离和距离分辨力之间的矛盾，最后实现对雷达目标的检测。关键词:雷达系统脉冲压缩

Abstract This paper introduces the radar system and the main content of the matched filter, this paper introduces and analyses emphatically the signal processing of the pulse compression radar system (matched filtering) of modern radar technology, by pulse compression radar system to solve the contradiction between the radar range and distance resolution,finally the realization of the radar target detection. Keywords:pulse compression radar system

现代雷达信号检测及处理

现代雷达信号检测报告

现代雷达信号匹配滤波器报告一报告的目的 1.学习匹配滤波器原理并加深理解 2.初步掌握匹配滤波器的实现方法 3.不同信噪比情况下实现匹配滤波器检测二报告的原理匹配滤波器是白噪声下对已知信号的最优线性处理器，下面从实信号的角度来说明匹配滤波器的形式。一个观测信号)(t r 是信号与干扰之和，或是单纯的干扰)(t n ，即 ? ??+=)()()()(0t n t n t u a t r (1) 匹配滤波器是白噪声下对已知信号的最优线性处理器，对线性处理采用最大信噪比准则。以)(t h 代表线性系统的脉冲响应，当输入为(1)所示时，根据线性系统理论，滤波器的输出为 ?∞ +=-=0)()()()()(t t x d h t r t y ?τττ (2) 其中 ?∞ -=0 0)()()(τττd h t u a t x ， ?∞ -=0 )()()(τττ?d h t n t (3) 在任意时刻，输出噪声成分的平均功率正比于 [ ] ??∞∞=?? ? ???-=0 20202 |)(|2)()(|)(|τττττ?d h N d h t n E t E (4) 另一方面，假定滤波器输出的信号成分在0t t =时刻形成了一个峰值，输出信号成分的峰值功率正比于 2 02 2 0)()()(? ∞ -=τττd h t u a t x (5) 滤波器的输出信噪比用ρ表示，则

[ ] ?? ∞ ∞ -= = 2 02 02 2 20|)(|2)()(| )(|) (τ ττ ττ?ρd h N d h t u a t E t x (6) 寻求)(τh 使得ρ达到最大，可以用Schwartz 不等式的方法来求解.根据Schwartz 不等式，有 ??? ∞ ∞ ∞ -≤-0 20 2 02 0|)(||)(|)()(τττττ ττd h d t u d h t u (7) 且等号只在 )()()(0*τττ-==t cu h h m (8) 时成立。由式(1)可知匹配滤波器的脉冲响应由待匹配的信号唯一确定，并且是该信号的共轭镜像。在0=t t 时刻，输出信噪比SNR 达到最大。在频域方面，设信号的频谱为，根据傅里叶变换性质可知，匹配滤波器的频率特性为 (9) 由式(9)可知除去复常数 c 和线性相位因子之外，匹配滤波器的频率特性恰好是输入信号频谱的复共轭。式 (2)可以写出如下形式： (10) (11) 匹配滤波器的幅频特性与输入信号的幅频特性一致，相频特性与信号的相位谱互补。匹配滤波器的作用之一是：对输入信号中较强的频率成分给予较大的加权，对较弱的频率成分给予较小的加权，这显然是从具有均匀功率谱的白噪声中过滤出信号的一种最有效的加权方式；式(11)说明不管输入信号有怎样复杂的非线性相位谱，经过匹配滤波器之后，这种非线性相位都被补偿掉了，输出信号仅保留保留线性相位谱。这意味着输出信号的各个频率分量在时刻达到同相位，同相相加形成输出信号的峰值，其他时刻做不到同相相加，输出低于峰值。匹配滤波器的传输特性 ,当然还可用它的冲激响应来表示，这时有：

机载雷达地杂波信号仿真

机载雷达的地杂波仿真实现前言机载雷达由于架设在运动的高空平台上，具有探测距离远、覆盖范围大、机动灵活等特点，应用范围相当广泛，可以执行战场侦察、预警等任务。在海湾战争、伊拉克战争中起到关键作用，在现代战争中越来越不可缺少，因此近年来受到广泛重视。但由于机载雷达的应用面临非常复杂的杂波环境，杂波功率很强，载机的平台运动效应使杂波谱展宽。此外，飞机运动时，杂波背景的特性会随时间变化。因此，有效地抑制这种时间非平稳和空间非平均的杂波干扰时雷达系统有效完成地面目标和低空飞行目标检测必须解决的首要问题。从理想雷达系统设计过程中知道，雷达设计的目的提出之后，首先要考虑的是环境的影响，地海杂波环境对雷达性能的发挥是一个严重的负担，尤其是机载下视雷达，会遇到更加恶劣的杂波环境，能否正确估计杂波对雷达性能的影响，是雷达系统成败的关键之一。。机载雷达遇到的地面杂波不仅强度大，多普勒频谱宽，而且可能在所有的距离上成为目标检测的背景；另一方面，雷达机载飞行地域广、地形地貌多种多样，仅使用一些简单的、典型的杂波数据已不能满足需要。因此，只有弄清楚地面/海面杂波的特性，才能够正确地确定机载雷达方案，选择主要的技术参数。例如： 1.只有根据各种地形和海面杂波的主要特征参数，并经过严格的杂波计算，才能得到比较准确的杂波强度和频谱数据，从而在这个基础上确定雷达的技术方案，对信号质量、系统动态范围、天线副瓣电平等指标提出要求。 2.只有弄清楚杂波的分布特性及参数，才能恰当的设计杂波抑制器的频率响应特性和恒虚警处理器，更加有效地消除主瓣杂波，并在一定的副杂波背景中检测目标。 3.雷达信号模拟器是调整和检验机载雷达性能的必要手段，但只有在弄清楚杂波的特性参数以后，才能够对信号及杂波模拟器提出合理的、准确的要求。目前使用杂波模型主要有三种方式：描述杂波幅度和功率谱的统计模型，描述杂波与频率、极化、俯角、环境参数等物散射单元机理的机理模型，描述由试验数据拟和0 理量之间依赖关系的关系模型。 1.描述杂波散射单元机理的机理模型杂波机理模型的研究是属于杂波雷达截面的理论分析范畴，即根据各种电磁散射理论研究杂波单元产生散射场的各种机理，并利用各种计算方法和计算机技术定量预估各种情况下杂波单元的雷达散射截面特征。散射过程的讨论必须同特定的结构单元结合起来，这是机理模型分析的基本点。在散射单元的物理结构方面，对于现有的一些比较成功的地杂波和海杂波模型（如组合表面模型）一般都只是对于特定的地貌、海情，或者

信号检测在雷达系统方面的应用

信号检测与估计理论在雷达系统方面的应用摘要：随着互联网应用的普及及发展，信号的检测与估计技术的应用也越来越受到人们的关注。雷达中的信号检测是一个综合性问题，涉及多个学科，多领域知识，所以它是科学领域最为关注的问题。近年来已经开展了大量雷达系统信号实现方法相关的研究课题，其中回波信号的检测和估计是最为重要的方面。本论文就是针对雷达信号检测和估计的精确性问题加以展开的。关键词：雷达系统，信号估计，信号检测第一章雷达系统 1.1起源和发展早期雷达用接收机、显示器并靠人眼观察来完成信号检测和信息提取的工作。接收机对目标的回波信号进行放大、变频和检波等，使之变成能显示的视频信号，送到显示器。人们在显示器的荧光屏上寻找类似于发射波形的信号，以确定有无目标存在和目标的位置。随着雷达探测距离的延伸,回波变弱,放大倍数需要增加。于是，接收机前端产生的噪声和机外各种干扰也随着信号一起被放大，而成为影响检测和估计性能的重要因素。这时,除了降低噪声强度之外,还要研究接收系统频带宽度对发现回波和测量距离精度的影响。这是对雷达检测理论的初期研究。后来，人们开始在各种干扰背景中对各种信号进行检测和估计的理论研究，其中有些结论，如匹配滤波理论，关于滤波、积累、相关之间等效的理论，测量精度极限的理论，雷达模糊理论等，已在实际工作中得到应用. 1.2雷达的概述雷达的英文名字是radar,是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。

雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2 其中S：目标距离；T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间；C：光速 1.3雷达的工作原理雷达是利用目标对电磁波的反射(或称为二次散射)现象来发现目标并测定其位置的空间任一目标所在位置可用下列三个坐标来确定:1>目标的斜距R;2>方位角a;3>仰角B。同时也就是说根据雷达接收到的信号检查是否含有目标反射回波，并从反射回波中测出有关目标状态的数据。第二章雷达中的信号检测雷达的基本任务是发现目标并测定其坐标通常目标的回波信号中总是混杂着噪声和各类干扰而噪声和各种干扰信号均具有随机持性在这种条件下发现目标的问题属于信号检测的范畴信号检测理论就是要解决判断信号是否存在的方法及其最佳处理方式。

浅谈雷达辐射信号分类识别与特征提取

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/5d17761709.html, 浅谈雷达辐射信号分类识别与特征提取作者：李梓瑞来源：《科技传播》2017年第03期摘要为了研究雷达信号提取和分类识别问题，军事自动化控制和指挥系统的强烈需求是雷达辐射源的有效分类识别。在现代雷达体制下，针对复杂信号的低截获特性，提出了一种新的分类识别方法，以提高雷达辐射源信号的个体识别率。信号脉冲无意调制特征的信号各频带能量可以由小波包变换提取反应，通过泛化能力和学习能力都很强的混合核函数支持向量机进行分类识别并进行仿真。仿真结果证明，这样做有利于提高识别效率，证明其方法的有效性和可行性，且性能优于传统方法。关键词雷达辐射信号；小波包；混合核函数；雷达辐射源；分类识别中图分类号 TN95 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）180-0028-02 雷达最初是军事侦察的一种遥测系统，用于目标的检测、定位与测距。随着雷达技术的发展，它已广泛应用于生产生活的各个方面，尽管如此，如何从雷达提供的数据中识别所检测的目标一直没有解决。在复杂多变的现代电子战对抗环境下，雷达辐射源信号识别不仅可以用于电子侦察，还可以作为判断敌方武器威胁的依据，在雷达对抗过程乃至整个电子战中都做出了巨大贡献。随着时代的发展，现代社会对于信号识别方法的要求越来越高，顺应时代发展与社会需求，研究并探讨脉内无意调制UMOP的特征，探索理恰当的信号识别方法。现代战争中，雷达是取得军事优势的重要装备。雷达侦察作为雷达对抗的主要内容之一，在掌握敌方雷达类型、功能，甚至获知敌方兵种和武器部署中已成为各级指挥员的“眼睛”和“耳朵”。雷达辐射源信号的识别在雷达侦察信号处理系统中是最重要、最关键的环节。因此，现阶段衡量雷达对抗设备主要技术水平的重要标志就是识别雷达辐射源信号水平的高低。随着雷达的广泛应用和雷达电子对抗激烈程度的不断加剧，在高密度、高复杂波形、宽频谱捷变的雷达信号环境中，传统的雷达辐射源信号识别方法已无法满足现代社会的需要。因此，国内外各大学者就这一研究领域做了一系列系统深入的研究，其中绝大部分是对雷达辐射源的信号特征的研究，都在尝试探寻新的特征提取方法，期待着能发现新特征参数，从而弥补传统五参数（脉冲宽度、脉冲幅度、载频、脉冲到达时问、脉冲到达方向）的缺陷，目前提出的新特征已有数十种。但面对数量如此众多的雷达辐射源信号新特征，其效能如何，如何甑选是目前重要又迫切需要解决的一个难题。雷达辐射源信号分选既是现代高技术战争以及未来信息化战争极为重要的环节，也是电子对抗、网络中心战中感知和多模复合制导当中被动雷达寻找器的关键技术，还是电子情报侦查系统以及电子支援系统当中的重要技术。现如今，雷达的低截获概率技术、多参数捷变以及脉

雷达信号分选关键技术研究综述

雷达信号分选关键技术研究综述发表时间：2019-01-02T16:18:54.110Z 来源：《知识-力量》2019年3月中作者：姜如意 [导读] 雷达信号分选技术在雷达侦探干扰技术中占据重要位置，在较为复杂的电磁环境下进行信号分选技术是通过雷达将所需要研究的问题进行截取。（32140部队，河北石家庄 050000）摘要：雷达信号分选技术在雷达侦探干扰技术中占据重要位置，在较为复杂的电磁环境下进行信号分选技术是通过雷达将所需要研究的问题进行截取。本文结合近年来国内与国外的雷达分选技术的实际发展情况展开深入的研究，并针对其中存在的问题制定切实可行的解决方案。关键词：雷达；信号；分选技术雷达在军事方面发挥着重要的作用，在现代化技术的时代背景下，不论是在导弹、路基，还是舰载中都会存在雷达设备，这在很大程度上说明了雷达技术的重要。雷达分选技术是在截获脉冲流中将各种形式的辐射源进行筛选，在侦查工作中发挥着主要优势，只有将信号进行分选才能确保后期识别、分析、测量的工作有序完成。 1.雷达分选技术的发展现状迄今为止，雷达技术在电子对抗中已经具有数十年的历史，信号分选由简单到复杂的过程逐渐深入，并在实际战场中得到充分的应用。通过雷达在电磁环境中开展对抗主要是将侦查的雷达信号进行汇总。自雷达产生后，模拟电磁环境问题一直存在，这是由于电磁环境在侦查工作中处于关键的位置，并不能通过战场中真实的电磁环境进行检测与侦收，因此，需要借助模拟来进行。主要分为三种，即射频模拟、视频模拟、参数模拟。射频模拟，是借助射频发射器在雷达信号平台中展开模拟，这种方式较适用于在真实的环境中，以此全面侦查雷达信号情报处理器或侦察机的性能，但是这一模式由于数量较多，需要微波屏蔽。视频模拟，利用微机进行操控，结合视频雷达脉冲或者平台所具备特征展开真实的模拟，这种方式的主要功能是能及时监测情报系统中的信号与信号处理器，这一模拟形式在国防科大中较为重视，并得到深入的研究。参数模拟，是通过微机来截获雷达数据中的数据。例如：信号的特性、信号的脉冲波形、信号参数等。由于侦查数据中含有大量的信息及数据，因此可以获取真实的结果。加上其设备简易，使用时较为方便。在监测情报体系时，要全方位地考虑多个方面，例如信号处理器、接收机、平台运转特性等。 2.雷达信号分选技术研究 2.1分选技术算法信号分选技术在雷达侦查中发挥着重要的作用，自上世纪六七十年代开始，信号分选技术经历了若干个环境，即纯软件处理、与专业的器件相结合、PDW滤波器组、常规频率去交错器至捷变频去交错器这几个过程。分选技术的算法主要是在脉冲宽度、脉冲达到方向、脉冲载频的基础上将雷达信号分选中的相关技术进行处理，再通过稀释方式来处理密集脉冲流，其次，将是在脉冲重复间隔中将雷达信号进行分选，但是结合现阶段的实际发展情况分析，脉冲序列中的去交错技术是分选过程中的重点与难点。依据概率统计以及雷达信号分析的新算法，具有较强的实用性，并提升了预分选速。总体上分析，雷达信号中的分选技术都是依据周期脉冲信号来实现，TOA差值直方图方法与动态扩展关联法都属于分选技术中最基础的两种方法。TOA差值直方图方法是将所有TOA与后续的TOA相减，并对其差值进行累积，以此得到全差直方图，但是在实际使用中这种方法存在一定的局限，经过大量的脉冲后有可能出现虚警信号。动态扩展关联法，是在同一个脉冲群内进行，将其中一个脉冲视为基准脉冲，假设它能够与下一个脉冲成对，进行前后扩展试探，保证信号能够取得稀释。除此之外，在以上两种基础的算法上，即便存在一定的优势，但是由于所包含的计算量较大，因此，要想有效地改变GDIF的计算量，要对其算法进行优化改进，借助复值自相关积分算法将TOA差值转换至另一个谱内，能够有效地反映出各个脉冲系列之间存在的关联性，这种算法在该领域得到了广泛的认可。 2.2测量技术对辐射源信号进行精准的测量会直接影响到信号参数最终的分选技术，这样能够在很大程度上提升信号的可信程度与真实性，并降低参数的模糊化与计算量。信号分选技术最为关键的四个部分即RF脉冲载频、DOA达到角、PRI重复间隔以及PW脉宽，只有将这四部分的分选工作做好，才能确保后续工作的有序进行。其中的参数量主要是指设计动态测量脉宽电路、研制天线瞬时测向技术以及研制天线瞬时测频技术。但是，结合现阶段的实际发展情况来看，测量技术缺乏一定的精度，致使后期的监测工作存在一定的困难。 2.3分选技术为了保证分选技术能够在现代化的战场中得到充分利用，雷达反干扰借助了多种类型的捷变频信号，不论是参差还是抖动，都会导致信号出现交错或者是重叠的情况。目前，信号分选技术仍然不能够对捷变频信号高效地进行分选处理，致使相应的干扰技术未能达到理想的效果，能够满足雷达电子对抗的实际需求。结束语综上所述，在现代化的战争环境下，雷达分选技术不断被发展与完善，但是，在发展的过程中，信号的实时性与准确性面临着巨大的挑战，只有将其通过合理的方案予以解决，才能够确保后期工作的稳定发展。立足于原有的信号分选技术，要研制创新型的信号分选技术，实验小型化、系统化、低能耗的先进技术，保证雷达信号技术在前沿领域发挥自身的优势。参考文献 [1]赵贵喜,刘永波,王岩,郑洪涛.数据场和K-Means算法融合的雷达信号分选[J].雷达科学与技术,2016,14(05):517-520+525.

雷达信号

摘要雷达通过对回波信号进行接收检测处理来识别复杂回波中的有用信息．其中，雷达信号波形的选择与设计有着相当重要的作用，它直接影响到雷达发射机形式的选择、信号处理方式、雷达的作用距离及抗于扰、抗截获等很多重要问题。所以，为了选择或者设计出适合特定用途的雷达信号形式，在对雷达系统设计之前有必要研究各种雷达信号的性能。雷达信号模糊函数全面地反映了雷达所发射的信号在距离和速度二维上的测量精度和分辨率，因此，雷达信号模糊函数理论对于雷达最优波形设计具有非常重要的意义。现代信息技术的发展对现代雷达系统在有效作用距离、分辨率、测量精度以及电子对抗诸多方面提出了越来越高的要求。针对现代雷达的特殊用途，模糊函数理论为系统研究最优波形提供了基本的研究平台。模糊函数把雷达接收机输出信号的复包络描述为雷达目标距离和径向速度的函数，它可以提供分辨力、测量精度和杂波抑制等重要信息。模糊函数可以作为单一目标距离和速度的精度与分辨率评估尺度参数，根据这些参数还可以可靠区分多个目标．采用仿真的方法对雷达信号及其性能进行研究具有许多优越性。首先，通过仿真可以在不更改主要的硬件和软件的情况下，灵活地选择和改变参数值。第二，仿真可使雷达信号的设计人员通过改变参数，评价不同作战环境下各种参数对雷达系统性能的影响。第三，对关键技术及参数在仿真中加以研究，可节省大量的人力、物力和财力，并且具有很高的灵活性和可重复性，从而达到节省研制费用、缩短研制周期的目的。本文基于雷达信号波形设计，从几类雷达发射信号出发，推导出不同雷达信号的模糊函数的数学模型，并绘制出模糊函数图，根据模糊函数图分析各类信号特点。在此基础上，根据雷达系统的要求（如分辨力、精度、抗干扰等），对线性调频信号雷达进行了仿真实验，评估所设计雷达信号的实用的价值。本文在波形设计过程中主要采用Ｍａｔｌａｂ对各模块进行功能建模和仿真，取得了较好的仿真效果。仿真研究表明，模糊函数全面反映了雷达所发射的信号在距离和速度上的测量精度和分辨能力。在给定目标环境的条件下，模糊函数可以作为设计和选择合适的雷达信号的重要方法。关键词：雷达信号，波形设计，模糊函数。模糊函数图第１章引言随着我国科学事业的迅速发展，雷达研制已进入一个崭新的阶段。人造地球卫星、飞船、火箭、导弹的发射成功，都离不开高精度的雷达设备，目标分辨已成为雷达设计中突出的实际问题。模糊函数是对雷达信号进行分析研究和波形设计的有效工具，是雷达信号理论中极为重要的一个概念。模糊函数最初是在研究雷达目标分辨力问题时提出的，并从衡量两个不同距离和不同径向速度目标的分辨度出发提出了模糊函数的定义。但模糊函数不仅可以说明分辨力，还可以说明测量精度，测量模糊度以及抗干扰状况等问题。１．１雷达信号模糊函数研究的重要意义

雷达系统中杂波信号的建模与仿真

1.雷达系统中杂波信号的建模与仿真目的雷达的基本工作原理是利用目标对雷达波的散射特性探测和识别目标。然而目标存在于周围的自然环境中，环境对雷达电磁波也会产生散射，从而对目标信号的检测产生干扰，这些干扰就称为雷达杂波。对雷达杂波的研究并通过相应的信号处理技术可以最大限度的压制杂波干扰，发挥雷达的工作性能。雷达研制阶段的外场测试不仅耗费大量的人力、物力和财力，而且容易受大气状况影响，延长了研制周期。随着现代数字电子技术和仿真技术的发展，计算机仿真技术被广泛应用于包括雷达系统设计在内的科研生产的各个领域，在一定程度上可以替代外场测试，降低雷达研制的成本和周期。长期以来，由于对杂波建模与仿真的应用己发展了多种杂波类型和多种建模与仿真方法。然而却缺少一个集合了各种典型杂波产生的成熟的软件包，雷达系统的研究人员在需要用到某一种杂波时，不得不亲自动手，从建立模型到计算机仿真，重复劳动，造成了大量的时间和人力的浪费。因此，建立一个雷达杂波库，就可以使得科研人员在用到杂波时无需重新编制程序，而直接从库中调用杂波生成模块，用来产生杂波数据或是用来构成雷达系统仿真模型，在节省时间和提高仿真效率上的效益是十分可观的。从七十年代至今已经公布了很多杂波模型，其中有几类是公认的比较合适的模型。而且，杂波建模与仿真技术的发展己有三十多年的历史，己经有了一些比较成熟的理论和行之有效的方法，这就使得建立雷达杂波库具有可行性。为了能够反映雷达信号处理机的真实性能，同时为改进信号处理方案提供理论依据，雷达杂波仿真模块输出的杂波模拟信号应该能够逼真的反映对象环境的散射环境。模拟杂波的一些重要散射特性影响着雷达对目标的检测和踉踪性能，比如模拟杂波的功率谱特性与雷达的动目标显示滤波器性能有关;模拟杂波的幅度起伏特性与雷达的恒虚警率检测处理性能有关。因此，杂波模拟方案的设计是雷达仿真设计中极其重要的内容，杂波模型的精确性、通用性和灵活性是衡量杂波产生模块的重要指标。 2.Simulink简介 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和

雷达信号处理及目标识别分析系统方案

雷达信号处理及目标识别分系统方案西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室二○一○年八月

一信号处理及目标识别分系统任务和组成根据雷达系统总体要求，信号处理系统由测高通道目标识别通道组成。它应该在雷达操控台遥控指令和定时信号的操控下完成对接收机送来的中频信号的信号采集，目标检测和识别功能，并输出按距离门重排后的信号检测及识别结果到雷达数据处理系统，系统组成见图1-1。 220v 定时信号目标指示数据目标检测结果输出目标识别结果输出图1-1 信号处理组成框图二测高通道信号处理测高信号处理功能框图见图2-1。 s 图2-1 测高通道信号处理功能框图

接收机通道送来中频回波信号先经A/D 变换器转换成数字信号，再通过正交变换电路使其成为I 和Q 双通道信号，此信号经过脉冲压缩处理，根据不同的工作模式及杂波区所在的距离单元位置进行杂波抑制和反盲速处理，最后经过MTD 和CFAR 处理输出检测结果。三识别通道信号处理识别通道信号处理首先根据雷达目标的运动特征进行初分类，然后再根据目标的回波特性做进一步识别处理。目标识别通道处理功能框图见图3-1所示。图3-1 识别通道处理功能框图四数字正交变换数字正交变换将模拟中频信号转换为互为正交的I 和Q 两路基带信号，A/D 变换器直接对中频模拟信号采样，通过数字的方法进行移频、滤波和抽取处理获得基带复信号，和模拟的正交变换方法相比，消除了两路A/D 不一致和移频、滤波等模拟电路引起的幅度相对误差和相位正交误差，减少了由于模拟滤波器精度低，稳定性差，两路难以完全一致所引起的镜频分量。目标识别结果输出

雷达回波信号产生

雷达回波信号产生 1.线性调频信号：线性调频信号是指频率随时间而线性改变(增加或减少)的信号，是通过非线性相位调制或线性频率调制获得大时宽带宽积的典型例子。通常把线性调频信号称为Chirp信号，它是研究最早而且应用最广泛的一种脉冲压缩信号。线性调频信号的主要优点是所用的匹配滤波器对回波的多普勒频移不敏感，即使回波信号有较大的多普勒频移，仍能用同一个匹配滤波器完成脉冲压缩；主要缺点是存在距离和多普勒频移的耦合。此外，线性调频信号的匹配滤波器的输出旁瓣电平较高。单个线性调频脉冲信号的时域表达式为：其中A为脉冲幅度，f0为中心频率，μ为调频斜率。 Matlab实现：参数设置：

信号产生：u=cos(2*pi*(f0*t+K*t.^2/2)); 仿真结果： 2.多普勒频移 “多普勒效应”是由奥地利物理学家Chrjstian?Doppler 首先发现并加以研究而得名的，其内容为：由于波源和接收者之间存在着相互运动而造成接收者接收到的频率与波源发出的频率之间发生变化。多普勒频移（Doppler Shift）是多普勒效应在无线电领域的一种体现。其定义为：由于发射机和接收机间的相对运动，接收机接收到的信号频率将与发射机发出的信号频率之间产生一个差值，该差值就是Doppler Shift。设发射机发出的信号频率为（f 发），接收机接收到的信号频率为（f 收），发射机与接收机之间的相对运动速度为V，C 为电磁波在自由空间的传播速度：3×10（8次方）米/秒则有如下公式：f 收＝（c±v）/λ＝f 发±v/λ＝f 发±f 移；（f 移）即为多普勒频移，（f 移）的大小取决于信号波长λ及相对运动速度V。对某发射机，

机载雷达杂波模拟器的设计与实现

总体工程机载雷达杂波模拟器的设计与实现* 孙凤荣,郑伟华 (91404部队, 河北秦皇岛066001) 摘要给出了机载雷达杂波模拟器的设计和实现方案,该模拟器采用专用软件及专用硬件相结合,实时与非实时相结合的方法,产生的杂波能够满足所要求的功率谱特性,其实测结果和仿真结果能够符合。为机载雷达杂波的模拟和工程实现提供了可行的方法。关键词机载雷达;杂波;模拟;设计实现中图分类号:TN959.7 文献标识码:A D esign and R eali zati on of A irborne R adar C l utter Si m ul ator SUN Feng rong,ZHENG W ei hua (The91404Un i,t PLA, Q inhuangdao066001,Ch i n a) Ab stract Th is paper presents an a irborne radar c l utter si m ulator desi gn and i m ple m en tati on.T he si m ulator uses specia l soft w are and spec i a l hardware,and comb i nati on o f the m to g enerate i n rea l ti m e or not t he clutter.T he generated cl utter can satisfy the po w er spectru m character i stic requ irement.T he m easured resu lt and si m ulation m a tch perfec tly.T hus a v i able m ethod for si m u l a tion and eng i neer i ng reali zati on of a irborne c l utter g enerati on i s prov i ded. K ey w ords air bo rne radar;c l utter;s i m u l ation;design and i m ple m en tati on 0 引言机载雷达杂波模拟器主要模拟机载雷达的和、方位差、俯仰差和保护通道的基带地杂波、海杂波。从实现手段上分,有专用软件模拟、专用硬件模拟、通用仪器模拟等方法;从实时性上分,有实时模拟和非实时模拟等方法。模拟器采用专用软件及专用硬件,软件与硬件相结合,实时与非实时相结合的方法。 1 系统设计[1-6] 1.1 系统原理及组成如图1所示,模拟器由一台工控机(主机)、一块专用网卡(PC I卡)、一块时序驱动卡(PC I卡)、4块PCI杂波卡(PC I卡)、一部外置中频调制器(4路)组成。专用网卡、时序驱动卡、杂波卡共6块PC I卡均安装在主机内,4路中频调制器单独安装在工控机外。网卡提供了雷达与模拟器的景信息实时传送接口。每块PCI杂波卡上除了数字电路外,还包括D/A变换器,每块PC I杂波卡输出一路模拟复基带信号(I,Q)。时序驱动卡主要完成雷达与模拟器的时序接口功能,获取雷达时序信号,并向PC I杂波卡和外置的4路中频调制器提供时序控制及中频参数信号。4路中频调制器接收PC I杂波卡输出的模拟复基带信号和驱动卡提供的中频参数信号,完成复基带信号到中频信号的调制,输出4 路模拟中频杂波信号。图1 系统原理框图景信息接口主要用来由雷达向模拟器实时地传送景信息数据。景信息数据主要包括以下3个方面: (1)工作方式:地杂波、海杂波方式。 (2)脉冲重复频率(PRF)信息:信息包括景中含有几种不同PRF的帧、各帧在景中的排列顺序、各帧的PRF值等参数。 (3)波束方位指向:当前景的波束方位指向。 19 第30卷第9期 2008年9月现代雷达 M ode rn R adar V o.l30 N o.9 Septe m be r2008 *收稿日期:2008 03 26 修订日期:2008 08 07

雷达信号处理

第5章雷达信号处理 5.1 雷达信息处理综述在20世纪70年代初出现的村船用ARPA设备中，将雷达、陀螺罗经、计程仪及其它传感器信息通过若干处理机和专用快速硬件，进行综合处理，从而实现后面将要讨论的船用ARPA的各种功能。可见，雷达信号、数据处理在包括船用ARPA系统等各种雷达应用系统中占有十分重要的地位。雷达信号处理用在目标回波信号检测之前，而数据处理（含数据录取、目标跟踪、识别、计算、危险判断等）则在检测之后。船用雷达ARPA系统包括传感器（俗称“雷达头”）和雷达信号处理、数据处理及ARPA 终端显示等部分部分，构成的雷达ARPA系统的简化原理框图，如图5－1所示。图5－1雷达ARPA系统简化原理框图雷达信号处理内容这里指的是从传感器（雷达头）取得目标的回波视频信号后进入“雷达信号处理器”，处理的内容包括原始视频信号的量化处理，即通过A／D处理和杂波处理。并在此基础上，进行目标信号检测并利用一定的方法来抑制海浪、雨雪、相邻同频段雷达以及机内噪声等各种干扰杂波，处理后的视频信号在和某个检测门限进行比较，若信号招过检测门限，则被判断为“发现”目标，过程是自动的，即目标自动检测，然后将目标信号输送到“数据录取器”，以测量目标的距离、航向、航速等数据以及未来可能应用的其它一些目标特性。数据录取器输出的便是目标观测值的估计，称为目标点迹。数据录取是由ARPA计算机来实现的。由数据录取器输出的目标点迹数据，在“数据处理器”中完成各种相关处理。雷达数据处理这里指的是雷达从数据录取器取得目标的位置、运动参数（如径向距离、径向速度、方位等）后进行的对目标测量数据进行互联、跟踪、滤波、平滑预测等运算。这些处理可以有效地抑制测量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（如航向、航速等），预测目标下一个时刻的位置，并继续进行跟踪，形成稳定的目标航迹。同时，还要进行船舶与船舶间的碰威判断、报警等的各种数据处理，形成船用ARPA系统相应的各种功能，而这些功能均可在终端显示屏上进行操控显示。观察雷达测量数据进行处理的层次看，倘若将雷达信号处理看成为“第一次处理”，那么雷达数据处理则称为“第二次处理”，而将军用雷达中的拦截判定、拦截指令计算、拦截方式和杀伤概率计算等或港口多雷达站需要进行的多部雷达信息传递、中心站汇总、再处理则可称为“第三次处理”。而从对测量数据进行处理的级别看，上述的分次处理，可依次分别称为“一级处理”、“二级处理”、“三级处理”。要注意的是，不论是按依次或依级，没有前者的处理，就不可能进行后者的处理。亦即，二级处理基于一级处理，三级处理则基于一、二级处理。本篇将讨论与上述相关的雷达信息处理的一般原理与实现方法，讨论基本是针对船用ARPA系统各项功能进行的。 5.1.1雷达信号、数据的三级处理

雷达信号检测和估计

1.2雷达的概述雷达的英文名字是radar,是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2 其中S：目标距离；T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间；C：光速 1.3雷达的工作原理雷达是利用目标对电磁波的反射(或称为二次散射)现象来发现目标并测定其位置的空间任一目标所在位置可用下列三个坐标来确定:1>目标的斜距R;2> 方位角a;3>仰角B。同时也就是说根据雷达接收到的信号检查是否含有目标反射回波，并从反射回波中测出有关目标状态的数据。第二章雷达中的信号检测雷达的基本任务是发现目标并测定其坐标通常目标的回波信号中总是混杂着噪声和各类干扰而噪声和各种干扰信号均具有随机持性在这种条件下发现目标的问题属于信号检测的范畴信号检测理论就是要解决判断信号是否存在的方法及其最佳处理方式。 2.1.雷达信号的最佳检测及基本概念检测系统的任务是对输入信号进行必要的处理和运算然后根据系统的输出来判断输入是否有信号存在它可用门限检测来描述。检测过程中，由于门限取值的不同产生的错把噪声检测成了目标，这类错误称之为虚警，出现的概率称为虚警概率；反之，错把信号当成了噪声，称为漏检或漏警，相应出现概率为漏检概率。门限的确定与选择的最佳准则有关。在信号检测中常采用的最佳准则有贝叶斯准则最小错误概率准则最大后验概率准则极大极小化准则以及纽曼—皮尔逊准则等。

雷达原理.doc

一、绪论雷达：无线电探测与测距。利用电磁波对目标检测、定位、跟踪、成像和识别。雷达利用目标对电磁波的反射或散射现象来发现目标并测定其位置的。定时器发射机收发开关天线显示器接收机天控系统组成框图雷达测量原理雷达发射信号：雷达接收信号：雷达利用收发信号之间的相关性获取目标信息雷达组成：天线：向确定的方向发射和接收特定频段的电磁波收发开关：发射状态将发射机输出功率接到天线，保护接收机输入端接收状态将天线接收信号接到接收机，防止发射机旁路信号

发射机：在特定的时间、以特定的频率和相位产生大功率电磁波接收机：放大微弱的回波信号，解调目标信息雷达的工作频率：工作频率范围：22mhz--35ghz 扩展范围： 2mhz--94ghz 绝大部分雷达工作在：200mhz--10000ghz 雷达的威力范围：最大作用距离、最小作用距离、最大仰角、最小仰角、方位角范围分辨力：区分点目标在位置上靠近的能力距离分辨力：同一方向上两个目标之间最小可区别的距离角度分辨力：在同一距离上的两个不同方向的点目标之间最小能区别的角度数据率：雷达对整个威力范围内完成一次搜索所需要的时间倒数，也就是单位时间内雷达所能提供对一个目标数据的次数。跟踪速度：自动跟踪雷达连续跟踪运动目标的最大可能速度发射功率的和调制波形：发射功率的大小直接影响雷达的作用距离发射信号的调制波形：早期简单脉冲波形，近代采用复杂波形脉冲宽度：脉冲雷达发射信号所占的时间。影响探测能力和距离分辨力重复频率：发射机每秒发射的脉冲个数，其倒数是重复周期。决定单值测距的范围，影响不模糊速区域大小天线波束形状天线：一般用水平面和垂直面内的波束宽度来表示天线的扫描方式：搜索和跟踪目标时，天线的主瓣按照一定规律在空间所作的反复运动。机械性扫描和电扫描接收机的灵敏度：通常规定在保证 50%、90%的发现概率条件下，接收机输入端回波信号的功率作为接收机的最小可检测信号功率。这个功率越小接收机的灵敏度越高，雷达的作用距离越远。显示器的形式和数量：雷达显示器是向操纵人员提供雷达信息的一种终端设备，是人际联系的一个环节。

利用单元平均恒虚警检测器检测雷达信号

利用单元平均恒虚警检测器检测雷达信号摘要：恒虚警方法就是采用自适应门限代替固定门限，而且此自适应门限能随着被检测点的背景噪声、杂波和干扰的大小自适应地调整。在杂波背景下，由于信号是非同态的，有时还是时变的，所以采用单元平均恒虚警检测器检测雷达信号。关键字：雷达信号检测恒虚警概率检测概率 0 引言在现代雷达信号处理中，为了提高雷达的性能，首先需要提高检测器输入端的信噪比及信干比，其措施是降低接收机的噪声系数，采用各种抑制杂波和抗干扰的措施等。但是即使采用了上述方法，检测器输入端还会有噪声、杂波和干扰的剩余分量。由于接收机内部噪声电平因模拟器件的影响而缓慢时变，杂波和干扰剩余也是时变的，且在空间非均匀分布，所以仍需要采用各种恒虚警方法来保证雷达信号检测具有恒虚警特性。杂波在空间的分布是非同态的，有些还是时变的，不同区间的杂波强度也有大的区别。因而杂波背景下的恒虚警检测器与噪声背景下的恒虚警检测器有着明显的差别，其杂波的平均值只能通过被检测点的邻近单元计算得到。所以采用单元平均恒虚警检测器。 1 恒虚警检测的概述目前常用的雷达信号的恒虚警处理分为两大类，即噪声环境的恒虚警处理和杂波环境的恒虚警处理。噪声环境的恒虚警处理适用于热噪声环境。杂波环境的恒虚警处理既适用于热噪声环境，也适用于杂波干扰环境。由于杂波环境的恒虚警处理存在恒虚警损失，所以目前的雷达信号恒虚警处理一般都有两种处理方式，根据干扰性质自动转换。横虚警率处理器主要有两个性能指标：（1）恒虚警率性能，表明了恒虚警率处理器在相应的环境中实际所能达到的恒虚警率情况；（2）恒虚警率损失，雷达信号经过恒虚警率处理后，为了达到原信号的检测能力所需的信噪比的增加量。 2 单元平均恒虚警检测器的原理