姓名：王铎澎

学号：20000300055

嵌牛导读：系统地介绍了无线电定位技术的相关知识。

转载自：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：文章继续补充了无线电定位技术的相关部分

动目标显示（MTI ）技术

 正交相位检波器输出回波：

固定目标的回波是幅度、相位不变（慢变）的脉冲串

 运动目标的回波是相位变化的脉冲串

 杂波+运动目标的回波是 幅度、相位都变化的脉冲串

将相邻重复周期的信号相减消除固定目标回波：

 固定目标由于振幅不变而相互抵消

 运动目标回波相减后剩下相邻脉冲变化的部分（注意是时域）

两脉冲对消：

频率捷变的两脉冲对消：

两脉冲对消频域表达式：

三脉冲对消：

频率捷变的三脉冲对消：

频率响应：

采用数字式对消器的优点

 (1)稳定可靠 ，便于维护，体积小重量轻

 (2)容易得到长的时延（多个PRI），因而便于实现多脉冲对消 ，以改善滤波器频率特性

 (3)容易实现 脉冲重复周期（PRI）的参差跳变 ，以消除盲速并改善速度响应特性

 (4)容易和其它数字式信号处理设备配合，以提高雷达性能

 盲速：

目标有一定的径向速度，但是其回波相位变化整周期（360° ）对消器输出为0

产生盲速条件：Fd=n*Fr

怎么解决盲速问题？2种以上脉冲触发间隔（PRI）交替工作

参差脉冲重复频率技术:

 改变PRT,使回波不再满足“盲速”的条件用二个以上不同重复频率交替工作,就可以改善 “ 盲速 ”

盲相：不存在盲速时,对消器输出为0 的特殊现象.是由相位检波器特性引起的，产生盲相后将减弱雷达对运动目标的检测能力

点盲相和连续盲相：

点盲相： 盲相不连续发生

连续盲相： 盲相连续发生

连续盲相：(1)有强杂波存在,且接收机限幅，这时运动目标回波会连续丢失(非相参MTI）

(2)运动目标多普勒速度为且其矢量与检波信号正交fd=1/2n*fr

出现连续盲相，怎么解决？正交相位检波，双通道对消

对多普勒速度范围已知的目标，怎么优化MTI 滤波器，是输出信噪比最高？

答：优化对消时间间隔

杂波谱展宽，改善因子提高还是降低？答：降低

MTI 滤波器 能测速吗？答：不能

 MTD

MTD是MTI的改进， 同属雷达信号的频域处理范畴

多普勒滤波器带宽怎么确定？答：由积累时间决定

窄带滤波器组 信号处理的优点：

（1） 对地杂波的抑制 效果好

（2） 对运动 杂波的抑制 效果较好

（3） 信噪比（SNR ）有相应的提高，对白噪声，理论最大增益为N

N 个脉冲积累，SNR 增益提高到N 倍需满足什么条件？

答：N个脉冲同相叠加，目标信号幅度不变

匹配滤波：

MTD 的三个改进：

（1）改善滤波器的频率特性，使之更接近于匹配滤波 （与脉冲串匹配），以提高改善因子

（2）与MTI相比，能够检测强地物杂波中的低速目标甚至切向飞行的大目标

（3）不仅能抑制平均多普勒频移通常等于零的固定杂波，而且还能抑制如气象、鸟群等引起的运动杂波

雷达信号处理：

雷达信号处理的任务是对感兴趣的目标信号 进行检测并提取出目标参数 （距离、方位角、高低角、径向速度等）

不采用对消技术的多普勒滤波器：

采用对消技术的多普勒滤波器：

自适应动目标显示（AMTI ）技术

 运动杂波 频谱中心偏离零多普勒频率，直接对消效果不好，对消剩余很大。

 自适应MTI实时地测量杂波的平均多普勒频率，将MTI滤波器的凹口对准杂波 ，提高杂波抑制效果。

根据建立的距离- 方位杂波图进行动态切换，杂波存在时使用MTI 滤波器，无杂波时不用MTI 滤波器

 存在运动 杂波时，先做AMTI处理，再做多普勒滤波（FFT）

第三章、基本理论和技术



目标靠近雷达，若雷达接收机采用高本振（比射频信号频率高），对中频采样、 DDC 后数据分析多普勒频率，以下描述哪个正确？

答：多普勒频率为负数

关于雷达最小可测距离（距离遮挡），以下描述哪个正确？

答：发射脉冲宽度越宽，最小可测距离越远

关于雷达最大不模糊测量距离，则脉冲触发间隔（PRI）越大，最大不模糊测量距离越远

关于雷达探测目标的距离分辨性能，发射信号带宽越宽，分辨率越高

关于雷达探测目标的多普勒速度分辨性能，相参积累时间越长，多普勒速度分辨率越低

雷达发射峰值功率、相参积累时间一定情况下，发射脉冲宽度越宽，作用距离越远

短脉冲雷达的局限

（1）有些雷达需要高距离分辨率

目标特性/ 识别

  测量精度

（2）高距离分辨率可由短脉冲得到

（3）短脉冲雷达的局限

 为获得大的脉冲能量需要很高的峰值功率,峰值功率高会形成电弧,特别是在高频率情况

 例子：典型的机载预警雷达

峰值功率为1MW ，脉冲宽度1us ，距离分辨率150m,一个脉冲的能量是1 焦耳

       距离分辨率15cm ，脉冲能量1 焦耳，脉宽1ns，峰值功率为1GW

       和地基雷达相比，机载雷达击穿电压更低

模糊函数

两个靠近的目标距离上分不开，依靠多普勒速度分辨，需要满足什么条件？

答：相参积累时间>1/两个目标的多普勒速度差

用 均方差准则 作为分辨准则， 两个目标回波信号的 均方差 为

定义复模糊函数（ AF）为：

定义模平方模糊函数为：

决定相邻目标的时延-多普勒两维分辨率，它越大，均方差越小，两个目标就越难分辨。

模糊函数特性：

我们需要雷达发射波形具有的模糊函数特点是什么？

1）高的 距离分辨率

2）脉宽宽（占空比大，平均功率大），有利于看远距离目标（但存在距离遮挡问题）

3 ) 高的 多普勒频率分辨率

4）低副瓣：抑制杂波和其它干扰

巴克码：

概念：脉冲压缩雷达的发射信号一般为调频信号和二相编码信号。在有限的二相编码序列中，巴克码序列为最佳序列，它具有理想的自相关特性，在PD 雷达中得到了广泛的应用。

特性：巴克码序列是相位编码信号的一种，具有理想的自相关特性。巴克码的自相关函数的主峰和旁瓣均为底边宽度为2T的等腰三角形 ，主瓣峰值是 旁瓣峰值 的13 倍。能够找到的巴克码只有 7 种，子脉冲长度分别为 ：2，3 ，4 ，5 ，7 ，11 ，13 。已经证明巴克码的最大长度为 13 位 。[

靠1 个脉冲对目标进行多普勒分辨，可行吗？

答：一般不可行，需满足一定条件才能分辨

相参脉冲序列（简单脉冲）的模糊函数：板钉型

关于雷达最大不模糊多普勒速度，以下描述哪个正确？

答：脉冲触发间隔（PRI）越大，最大不模糊多普勒速度越小

互模糊函数：

目标雷达特性

目标雷达特性： 指目标在雷达发射电磁波作用下所表现出来的物理性质

 散射波的性质将不同于入射波的性质 ，这是由于目标对入射电磁波的调制效应所致

目标雷达特性主要取决于：

 目标尺寸和雷达波长间的关系

 目标结构形状

 目标所用材料

 雷达发射信号的极化 方式等

极化方式：水平、垂直、右圆极化、左圆极化、椭圆极化

1 瑞利区

 波长>> 目标尺寸  点目标

2 谐振区

 波长与目标尺寸相当，有 谐振频率 ，谐振频率与目标尺寸结构有关

 点目标

3 光学区 ，波长<< 目标尺寸

 对光滑表面表现 光学特性 ，散射强度与角度关系很大；

金属表面不连续部分产生后向散射。

 带宽窄，仍是点目标

 大带宽，距离分辨率<< 目标尺寸， 线目标、面目标,一个目标的多个强散射点在距离/ 方位上占据多个单元。

匹配滤波

 

 脉冲压缩(对大时宽带宽积信号进行匹配滤波)

雷达发射脉冲宽度比较宽的单频信号有什么问题

答：距离分辨率差、作用距离远、距离遮挡严重

大时宽带宽积信号

1 ）调频信号

 线性调频信号（LFM） chirp

 非线性调频信号（NLFM）

2 ）跳频信号

 步进频（频率步进）：锯齿波、三角波

 随机跳频（频率编码）

3 ）相位编码信号（伪随机序列）

 二相码：巴克码、m序列（最长序列）、合码

 多相码：Frank码、 霍夫曼码、P1、P2、P3、P4码

相位编码-- 调频组合信号

脉内捷变频信号

线性调频脉冲压缩

线性调频信号特点：

     具有可以选择的 “ 时宽带宽乘积 ”

     具有平方律的相频特性

当回波数据点数多，卷积计算慢，怎么办？

答：利用FFT和IFFT进行快速计算

对线性调频信号进行频域 脉冲压缩，如何降低线性调频信号脉压后的副瓣？

答：频域加窗

匹配接收（滤波）：时域卷积画图示意

对 chirp 信号进行脉冲压缩，采用频域加窗，缺点是什么？

答：SNR下降

非线性调频信号脉冲压缩

 特点：不损失SNR ，同时具有 低的距离副瓣

 产生器件：SAW ，DDS 、FPGA+DA

 波形产生原理：相位驻留原理

 脉压：SAW ，FPGA 、DSP 、CPU

多普勒频率比较高时，S型非线性调频信号的脉压输出幅度降低，副瓣升高，怎么解决？

答：补偿目标回波的多普勒频移

相位编码信号脉冲压缩

（1）相位编码信号特点

（2）巴克码

（3）m序列

相位编码信号特点

 时宽为码长乘以子脉冲宽度：   τ=Nτc

 等效带宽近似为子脉冲带宽：B=1/τc

脉冲压缩比（积累增益）= 时宽带宽积 D=τB=N

M序列

M 序列的特点

 m 序列的周期长度是2n-1，n为本原多项式的次数

 m 序列一个周期段中，1出现次数比0 多1个

 m 序列编码通常有周期和非周期两种使用方式

利用m 序列能组合成Gold 码，一组Gold 码不是严格正交，是准正交码

相位编码信号脉冲压缩一般采用时域脉压还是频域脉压？

答：相位编码信号：时域脉压频域脉压都可以

 m 序列脉压输出副瓣有何特点？

 答：与巴克码对比，m 序列脉压输出副瓣特点：比较杂乱，波形确定情况下副瓣位置是固定的

 如何抑制其副瓣？

答：如何抑制其副瓣：脉压后再卷积一个副瓣抑制滤波器 ，与chirp信号降低副瓣的方法不同

若m 序列前一部分被截掉,只对后一部分进行脉冲压缩，输出信号幅度和副瓣会有什么变化？

答：输出信号幅度变小，相对副瓣变高

单天线脉冲体制雷达，距离遮挡怎么解决？

答：发射宽、窄结合的脉冲

发射脉冲 长短结合 ，先发一个窄脉冲，再发一个宽脉冲，带宽相同。

窄脉冲探测近距离目标，宽脉冲探测远距离目标

信号检测准则：

贝叶斯准则：

最小错误概率 准则

 在衡量两种错误的危害时，不能同等对待，而应当以不同的 “ 代价系数 ” 加权，使总的危害最小，这种把错误的危害减至最小的检测准则称为贝叶斯（Bayes）准则

雷达探测目标，目标存在的概率已知吗？

答：未知

奈曼-皮尔逊准则：

 恒虚警（CFAR ）检测：

恒虚警（ CFAR ）检测的目的是 保持信号检测时的虚警率恒定 ，使数据处理计算机不会因虚警太多而过载，同时兼顾检测概率的要求。

 原因： 检测门限过 高 ，虚警率太 低 ，会影响检测概率

        检测门限过 低 ，虚警率太 高 ，易造成数据处理计算机的饱和

恒虚警检测原理：

2 种常用的恒虚警处理方法:

 邻近单元 恒虚警率检测器：   适用于快变、均匀分布干扰环境

 杂波图   恒虚警率检测器：   适用于慢变杂波区内的目标检测

恒虚警门限怎么设？

答：随干扰电平变化

被检测单元和参考单元之间需要有保护单元吗？

答：需要

不求幅度，求幅度的平方（节省运算量）进行 CFAR可以么？

答：可以

参考单元中有其它目标或强干扰怎么办？

答：从参考单元中剔除

邻近单元恒虚警检测器;

对于非瑞利分布干扰杂波：

杂波图恒虚警检测器：

 雷达距离方程：

超过最大作用距离后，检测概率怎么变化？答：下降

杂波背景下作用距离和噪声背景相比？

答：距离下降

 参数测量技术和定位技术

测距技术：

调频测距法：

测向技术：

相位法测向：

振幅法测向：

相位和差式 单脉冲雷达方向图:

 雷达天线面分左右或上下两个面，两个波束指向平行

 差矢量旋转90゜ ゜ 后与和矢量同相或反相，表示来波方向偏右或偏左

测速技术：

脉冲体制雷达，怎么测量多普勒速度？

答：采用多普勒滤波器组（FFT）

雷达定位：

三角定位，双曲面定位

第六章：电扫描雷达

机械扫描：雷达在搜索目标时，需要不断改变波束的方向。改变波束方向的传统方法是 转动天线 ，使波束扫过一定的空域、地面或海面。

机械扫描雷达的优点是简单、便宜

机械扫描雷达能同时跟踪多个处于不同方位的目标吗？

答：不能

电扫描：利用电磁波的相干原理,通过控制天线各阵元电流相位改变波束方向，可实现快速、灵活扫描 。

“相控阵”即“ 相位控制阵列 ”，通过控制各阵元的相对相位来控制辐射的方向。

相控阵天线由许多辐射天线单元按一定结构排列而成，其方向图的形状和指向由各单元上电流的相位和幅度决定

电扫描雷达主要形式：相位扫描雷达  频率扫描雷达  数字波束 形成（DBF）

阵列天线常用的两种形式是线阵列和面阵列

辐射单元可以是偶极子、开口波导或任何其它类型的天线（微带天线、八木天线等）

相位扫描：

将上式取绝对值并归一化，得阵列的方向函数为：

天线副瓣高 ，有什么坏处？

答：容易被侦察、发射能量浪费多、容易被干扰

如何降低天线副瓣？

答：空间加权 （天线单元幅度加权）

偏离法线时的方向性函数：

在扫描平面内，随扫描波束离开法线方向，半功率主瓣宽度将如何变化？

答：变窄

 在扫描平面内，随扫描波束离开法线方向，半功率主瓣宽度将变宽，波瓣宽度近似与

 成正比；

 天线增益随 的增大而减小

按天线阵元是否有发射机，分成两种形式：

1）无源 相控阵列，整个天线共用一个发射机；

2）有源 相控阵列，每个（或一组）天线阵元共用一个发射机和接收机（T/R 组件 ）。

馈电网络具有射频波束形成的功能，以 实现无源相控阵雷达的多波束（和波束、差波束 ）

 馈电网络：功率分配（合成）器

喇叭和空气介质（称之为 空间馈电 ）

无源 相控阵雷达主要有 什么不足？

答：发射信号损耗大

有源相控阵雷达

每一单元（或一组单元）接有一发射机/ 接收机前端（即T/R 组件）。

由于其天线阵包含了大量的有源部件，所以被称之为有源相控阵雷达

工作过程：

在发射方向上的目标回波信号经天线单元接收后，由T/R 组件中的LNA 放大并送子阵网络相加，相加后的多通道信号送波束形成网络，形成和信号、方位差信号、仰角差信号，经3 通道接收机放大变换送信号处理机进行检测，然后将目标信息通过接口设备送计算机进行数据处理，形成目标轨迹在显示器上显示。

雷达控制器根据雷达的功能和目标环境自适应的控制雷达的工作方式（搜索和跟踪方式） 和波束指向 。

波束形成网络：

模拟 ：简单可靠，但形成的波束固定，灵活性差，不容易实现多波束

数字波束形成（DBF）：复杂、受信号带宽限制，但形成的波束灵活可变，可自适

应处理（抗干扰）

有源相控阵雷达的优点：

 发射机效率高

 发射、接收插入损耗低，探测距离远

 可靠性高

 能兼容阵列信号处理

 更灵活的雷达资源管理

缺点：研制、调试复杂，成本高

T/R组件和移相器

发射：功放 饱和放大

接收：增益可控制

移相器应该能快速地改变相移，根据使用材料可分为：铁氧体移相器、铁电陶瓷移相器、半导体二极管移相器、分子极化控制移相器等

数字开关式移相器： 改变相移量的最基本的方法是改变传输线的长度

不同长度传输线间转接有两种基本形式：

并联式

级联式

与机械扫描雷达相比，电扫描雷达优点：

 波束 扫描灵活、 快捷

 天线无需机械转动即可实现 对多目标的同时搜索和跟踪

 相控阵雷达抗干扰能力强 ， 波束 指向不变情况下可跳频抗干扰

相控阵雷达 的主要不足 是什么？

答：成本高

频率扫描雷达：

通过改变雷达的工作频率来实现波束扫描，不是靠移相器改变相位，而是通过延迟线来产生相位差的

频率扫描天线的缺点是？

答：抗干扰能力差

数字波束形成（DBF ）技术

 波束形成是指在特定的方向上形成主瓣波束，接收有用信号，抑制来自其它方向的干扰信号

 波束形成方法：

 模拟方法 ：在 射频或中频合成网络，形成多波束困难

 数字波束形成（DBF），数字移相加权形成波束，可形成多波束（容易），可进行

DBF雷达特点：

 自适应波束形成（抑制副瓣方向的干扰）

 能产生密集多波束

 方便实施阵列单元方向图校准

 易实现超低旁瓣

 可获得超角分辨率（空间谱估计）

 便于进行灵活的时间管理

 适合于多站（基地）工作（图示）

未来雷达关键技术：

（1）宽带接收与发射

由于 集成和封装技术的发展使多通道发射和接收系统的设计成为可能，并可在发射/ / 接收时在不同方向上采用准同时波束。宽带收发和高质量模数变换技术的迅速发展将推动雷达技术的不断发展

（2）阵列 天线技术

 目前广泛采用有源相控阵天线阵，未来可能采用甚宽带过采样阵列实现与电子战和通信系统的共用孔径，此 共用孔径可置于平台的不同位置而成为“灵巧蒙皮（ 共形天线 ） ”

 在宽带分布和瞄准上则采用真实时间延迟TTD而不用相位加权来实现

稀疏阵好处 ：角度 扫描范围大，相对 带宽 宽，发射 波束副瓣 低，成本 低

（3）自适应信号处理

空时自适应处理发展很快。对于运动平台，由于杂波回波的多普勒扩展，其最小可探测目标的径向速度受到限制,需要空时自适应处理：利用二维多普勒-角度处理,若已知在运动平台上杂波回波的多普勒频率与它们的到达角直接相关，那么便可探测慢速运动的目标 。

第七章 、合成孔径雷达

提高雷达探测目标的分辨率，哪个方向获得高分辨率困难？

答：方位向

雷达目标一维距离向：

高距离分辨雷达：信号带宽几百MHz ～几GHz， ，

距离上高分辨率，分辨率亚米级

目标不再 是“点” 目标，而是多个散射点沿距离向的投影

目标一维距离像：对目标物理结构、形状的一维映射，与目标散射点分布及雷达观察目标的角度

一维距离像目标识别

从原始回波中提取极点矢量

与目标极点矢量库中的矢量相关，取最大相关系数与门限比较，超过则认为是该目标

合成孔径雷达 能够在目标 距离向和方位向同时实现高分辨 成像

距离向高分辨是通过发射大时间带宽积的线性调频（LFM ，或非线性调频）脉冲信号，通过对回波信号进行脉冲压缩实现

距离向分辨率靠带宽，方位分辨率与以下哪个因素无关？

答：目标大小

利用雷达与目标之间的相对运动，通过信号处理技术将多次照射小天线综合成大口径天线来提高方位分辨率

雷达不断地移动小天线在依次经过的各个位置（相当于大天线各个单元的位置）发射宽带信号并采集存储

记录到足够数量的数据（合成孔径足够大）后 ，对被存储的数据进行同相叠加处理（ 匹配接收 ）

SAR二维成像数据处理示意图：

SAR信号处理流程图：

距离向地面分辨率：

载机匀速飞行，地面固定目标回波的多普勒频率如何变化？

答：近似线性降低

SAR方位向理论分辨率

合成孔径雷达成像算法：

 R-D  （距离- 多普勒）算法

 C-S （ （ Chirp Scaling  ）算法

变换 线性调频尺度的精密成像算法

R-D算法：

SAR工作方式：

关于单基地雷达的表述有哪些？

答：生存能力比较弱、易受电磁干扰、易受反辐射武器攻击、不能对付外形隐身

多基地雷达：

双基地、多基地雷达工作需要满足的条件：

答：空间同步、时间同步、频率与波形同步、增益不需要同步

双基地雷达特点：

（1）与单基地雷达最根本的差别是结构上的不同：雷达接收和发射设备分置

（2）正常工作必须满足 “ 三大同步 ” ，即空间同步、时间同步和信号（频率、波形）同步

（3）双基地雷达定位通过测量目标回波的到达时间（TOA ）,与到达角（DOA），解双基地

(4)收、发不共用天线，收、发天线的方向性只能分别单程利用，副瓣杂波的影响较大

(5)收、发天线之间不需要 收发开关或环行器,减少了系统 损耗

(6)多数情况下 ，双基地雷达的杂波区域和杂波强度较小

(7)目标回波的多普勒频率是收、发站与目标位置及目标运动速度的复杂函数

空间同步：

时间同步：

目的 ：从 发射机向接收机提供发射脉冲的时间基准 ，测距需要

时间同步方法：

1 ）利用数据传输通道

2 ）用原子钟，或用GPS（北斗二代）稳频的时钟

信号（频率、波形）同步：

目的：实现匹配接收，包括频率和波形同步，频率、波形捷变雷达工作必须

信号同步方法 ：

1 ）利用数据传输 通道发送波形、频率码

2 ）在发射站和接收站各设一个高稳定的 时钟（原子钟、铯钟），或GPS北斗二代稳频的时钟

雷达方程：

回波的多普勒频移

除了利用自己雷达发射的信号进行探测，能否利用其它辐射源（如各种广播、卫星信号）的信号进行探测？

答：可以

外辐射源雷达基本概念

 以民用发射设备或我方、敌方雷达作为照射源 ，通过接收目标的散射回波实现对被

监视区域内目标的探测和跟踪。也称为机会照射源

华盛顿大学的MRR：利用调频广播辐射源的双（多）基地雷达

美国的“静默哨兵”SS3