雷达侦察的信号处理
雷达侦察的信号处理
从任一PDWi,j起，如能其后出现N个连续的周期 都能与某雷达信号的tPRI特征相符合，则此PDWi,j 便被作为该雷达的一个分选脉冲；如果在T时间内
的分选脉冲数多于检测门限V，便判为该雷达存
在，否则为不存在。——动态关联法
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如果在输入信号 si(t) 中同时存在两个信号si1(t)、
si2(t),则由于信号的交调，将使合成信号si(t)的包络 呈现较复杂的起伏。 |si(t)|={|si1|2+|si2|2+2|si2|cos［(ω1-ω2)t+ φ1-φ2］}1/2
图4―5 si(t)中同时存在两个信号时的包络
（2）由信号处理设备根据不同的雷达和雷达信号特 征，对输入的实时PDW信号流进行辐射源分选、 参数估计、辐射源识别、威胁程度判别和作战态 势判别等。
3
雷达侦察系统前端输出的{PDWi}∞i=0的具体内容 和数据格式取决于侦察系统前端的组成和性能。 在典型的侦察系统
{PDWi (AOAi , fRFi ,tTOAi , PWi , APi , Fi )}i0
(a)合成矢量；(b)合成波形
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τPW的测量
门限检测启动前,脉宽计数器的初值为零, 门限检测信号①启动 脉宽计数器对时钟②计数,当sv(t)低于门限UT时,信号①使计数器 停止计数，①的后沿使读出脉冲触发器产生锁存信号③,将脉宽 计数值存入τPW参数锁存器,③的后沿微分信号④使脉宽计数器 重新清零,以便进行下一脉冲的脉宽测量。
与下一个中心 值进行比较
N
误差范围?
N
和所有类别中 心进行了比较?
Y 将该脉冲作为新类
雷达信号处理及目标跟踪技术
雷达信号处理及目标跟踪技术是现代军事、民用领域中不可或缺的技术手段，在舰船、飞机、导弹等武器装备上起到了非常重要的作用，在交通、通讯、气象等领域也广泛应用。
那么，什么是？一、雷达信号处理技术雷达是一种主动式无线电探测装置，它通过发射无线电波并接收被其反射回来的波，来获得待探测目标的信息。
而雷达信号处理技术则是在接收到雷达信号后，对其进行处理、解析、分析和识别的过程，以获得目标的位置、速度、距离等信息。
1. 脉冲压缩脉冲压缩是雷达信号处理中的一项重要技术，其主要目的是在于提高雷达的分辨率和目标对比度，同时减小雷达接收机对杂波和干扰的敏感度，从而获得更加精确的目标信息。
脉冲压缩技术可以通过一系列信号加工的方式，将长脉冲信号转换为短脉冲信号，使其在频域内具有较高的能量，从而实现更精确的信号检测和目标测量。
2. 频谱分析频谱分析是一种常用的信号处理手段，可以通过对信号的频谱特征进行分析，获取信号的频率、带宽、调制方式等信息，进而确定目标的特征。
雷达信号的频谱特征是高度复杂和多变的，需要通过多种频谱分析技术相结合，才能有效地获取目标信息。
例如，通过使用傅里叶变换等数学方法，可以将雷达信号从时域（时间域）转换为频域（频率域），从而使其具有更好的分辨力和分辨率。
二、目标跟踪技术目标跟踪技术是指利用雷达信号处理的结果，对雷达扫描到的目标信息进行追踪和预测的过程，以实现对目标的全方位监视和跟踪，并提供有关目标的运动信息和变化趋势。
1. 卡尔曼滤波卡尔曼滤波是目标跟踪中最常用的滤波算法之一，其原理是基于贝叶斯滤波理论，通过对观测结果和状态预测结果的加权平均，来获得最优的目标运动信息和目标位置预测。
卡尔曼滤波能够适应复杂的环境和情况变化，具有高准确性和高鲁棒性的优点，广泛应用于导弹、雷达、航天等领域的目标跟踪任务。
2. 多假设跟踪多假设跟踪技术是一种基于概率和统计学原理的目标跟踪方法，其主要思想是将目标的运动和状态抽象为概率分布的形式，并根据系统测量数据来不断更新概率分布，以实现对目标的跟踪和预测。
雷达信号处理技术与应用
雷达信号处理技术与应用雷达信号处理技术是一种关键的技术，它在军事和民用领域都有广泛的应用。
本文将介绍雷达信号处理的基本原理和常见的应用。
雷达信号处理的基本原理是将收到的雷达信号进行处理，提取出目标的相关信息。
这一过程包括信号的滤波、波束形成、脉压压缩、目标检测、目标跟踪等多个步骤。
首先，信号经过滤波器进行频率滤波和带宽约束，以抑制噪声和干扰。
然后，波束形成技术根据角度信息将多个接收通道的数据进行加权组合，以增强目标信号的能量并降低干扰信号的能量。
接下来，脉冲压缩技术会对信号进行时域压缩，以提高雷达分辨率。
然后，目标检测算法会对压缩后的信号进行处理，以判断是否存在目标。
最后，目标跟踪算法会对被检测到的目标进行跟踪，以实时追踪目标的运动轨迹。
雷达信号处理技术在军事领域有着广泛的应用。
在军事侦察和情报收集中，雷达信号处理技术可以用于探测敌方目标的位置、速度和航向信息，以及判断目标的类型。
在导弹防御领域，雷达信号处理技术可以用于早期预警和导弹追踪，以及识别敌方导弹的弹道和运动特性。
此外，雷达信号处理技术还广泛应用于军事通信、干扰抵抗和电子战等领域。
雷达信号处理技术在民用领域也有着重要的应用。
在天气预报中，雷达信号处理技术可以用于测量降水量和判断降水类型，以提供准确的天气预报信息。
在航空领域，雷达信号处理技术可以用于飞机导航和防撞系统，以提供飞机的位置和避免与其他飞机的碰撞。
在智能交通系统中，雷达信号处理技术可以用于车辆检测和交通流量监控，以提高交通效率和安全性。
此外，雷达信号处理技术还在地质勘探、环境监测和医学影像等领域有着广泛的应用。
近年来，随着计算机技术和人工智能技术的快速发展，雷达信号处理技术也取得了重要的进展。
传统的基于模拟信号处理的雷达系统逐渐被数字信号处理和软件定义雷达所取代。
数字信号处理技术可以实现更复杂的算法和更高的灵活性，同时能够有效地抑制噪声和干扰，提高雷达系统的性能。
人工智能技术可以应用于雷达信号处理中的目标检测和目标跟踪等关键任务，提高雷达系统的自动化水平和目标识别性能。
雷达信号处理原理
雷达信号处理原理雷达（Radar）是利用电磁波传播的原理，通过接收和处理信号来探测、定位和追踪目标的一种技术。
雷达信号处理是指对接收到的雷达回波信号进行解调、滤波、增强、特征提取等一系列处理操作，以获取目标的位置、速度、形状、材料等信息。
本文将介绍雷达信号处理的基本原理及其主要方法。
一、雷达信号处理基本原理雷达信号处理的基本原理可以归纳为以下几个步骤：回波信号采集、信号预处理、目标检测、参数估计和跟踪。
1. 回波信号采集雷达将发射出的脉冲信号转化为电磁波，通过天线向目标发送，并接收目标反射回来的回波信号。
回波信号会包含目标的位置、形状、速度等信息。
2. 信号预处理由于雷达接收到的回波信号存在噪声、多径干扰等问题，需要对信号进行预处理。
预处理的主要目标是消除噪声、降低多径干扰，并使信号满足后续处理的要求。
3. 目标检测目标检测是指在预处理后的信号中判断是否存在目标。
常用的目标检测算法包括：恒虚警率检测、动态门限检测、自适应门限检测等。
目标检测的结果通常是二值化图像，目标区域为白色，背景区域为黑色。
4. 参数估计参数估计是指根据目标检测结果，对目标的位置、速度、方位角等参数进行估计。
常用的参数估计方法包括：最小二乘法、卡尔曼滤波等。
参数估计的结果可以用来进一步对目标进行跟踪和识别。
5. 跟踪目标跟踪是指根据参数估计的结果，对目标在时间上的变化进行预测和跟踪。
常用的目标跟踪算法包括：卡尔曼滤波、粒子滤波等。
目标跟踪的结果可以用来对目标进行轨迹分析和行为预测。
二、雷达信号处理方法雷达信号处理方法主要包括：滤波、相关、谱估计、目标识别等。
1. 滤波滤波是对信号进行频率或时间域的处理，常用于去除噪声、消除多径干扰等。
常见的滤波器包括：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
滤波的方法有时域滤波和频域滤波两种。
2. 相关相关是利用信号的自相关或互相关性质，计算信号之间的相似度。
在雷达信号处理中，相关常用于目标的距离测量和速度测量。
雷达侦察信号处理的分布式软件架构设计
雷达侦察信号处理的分布式软件架构设计雷达侦察信号处理的分布式软件架构设计随着科技的不断发展，雷达技术在军事、航空航天、气象、海洋等领域得到广泛应用。
作为一种重要的无源探测技术，雷达可以通过接收和处理被探测目标反射的电磁波，实现对目标的探测与跟踪。
在雷达系统中，信号处理是实现高性能和高精度目标检测与跟踪的关键环节之一。
本文将介绍雷达侦察信号处理的分布式软件架构设计，以提高系统的可靠性、灵活性和扩展性。
一、需求分析在进行分布式软件架构设计之前，首先需要对雷达侦察信号处理系统的需求进行分析。
雷达系统对信号处理的要求通常包括：1）实时性：信号处理算法需要在较短的时间内完成，以满足实时目标检测与跟踪的需求；2）可靠性：系统需要具备良好的容错能力，以应对硬件故障或软件错误带来的影响；3）灵活性：系统需要支持不同类型和参数的雷达信号处理算法，并能够方便地进行算法切换和升级；4）扩展性：系统需要支持多雷达同时工作，实现多波束处理和多目标跟踪等功能。
二、分布式软件架构设计基于以上需求，设计出一种分布式软件架构，可以将信号处理任务分配到不同的处理单元进行并行处理，提高系统的处理性能和响应速度。
该架构主要包括以下几个模块：数据采集模块、分布式任务调度模块、分布式处理模块和结果合并模块。
1. 数据采集模块数据采集模块负责从雷达系统中获取原始信号数据，并将其传输给分布式任务调度模块。
在设计上，可以采用高速接口和协议，提高数据传输的效率和实时性。
2. 分布式任务调度模块分布式任务调度模块负责将接收到的数据进行分包，然后将分包的任务分配给不同的处理单元进行并行处理。
为了协调分布式处理单元的工作，可以采用一种任务调度算法，根据每个处理单元的处理能力和当前的任务负载情况，选择合适的处理单元进行任务分配。
3. 分布式处理模块分布式处理模块是整个系统的核心。
它包括多个处理单元，每个处理单元负责接收分配给自己的任务，然后进行信号处理算法的计算。
雷达系统的信号处理与目标识别算法分析
雷达系统的信号处理与目标识别算法分析一、引言雷达（Radar）系统是一种利用电磁波对目标进行跟踪和探测的设备。
随着科技的进步和各个领域对雷达系统的需求增加，雷达的信号处理和目标识别算法变得更加重要。
本文将对雷达系统的信号处理和目标识别算法进行深入分析。
二、雷达原理和信号处理雷达系统利用发送出去的电磁波与被目标反射回来的电磁波之间的时间差和频率差来测量目标的距离和速度。
在雷达信号处理中，需要对接收到的信号进行一系列的处理，以提取出有用的信息。
1. 预处理预处理是信号处理的第一步，其目的是将原始信号转换为能够提供更多信息的形式。
其中包括抗干扰处理、时延或频率的补偿、动态范围的优化等。
2. 目标检测目标检测是雷达信号处理中的核心环节。
常用的目标检测算法包括：常规滤波器法、匹配滤波器法、CFAR（恒虚警率）检测法等。
这些算法可以利用雷达信号与背景噪声之间的差异来检测出目标的存在。
3. 脉冲压缩脉冲压缩是为了提高雷达系统的距离分辨率。
通过对返回的一系列脉冲信号进行加权和积累，可以将相邻脉冲之间的能量对比增大，从而提高目标分辨能力。
4. 构建回波信号的径向速度信息雷达系统可以利用多普勒效应测量目标的速度。
在信号处理中，可以通过采用FFT（快速傅里叶变换）等算法，将时间域的信号转换到频率域，从而得到目标的速度信息。
三、目标识别算法分析目标识别是在得到目标的距离、速度等信息后，进一步对目标进行分类和识别的过程。
目标识别算法需要从海量的目标数据中提取出有效特征，并进行合理的分类和判别。
1. 特征提取特征提取是目标识别的重要环节。
常用的特征包括目标的形状、反射率、运动轨迹等。
常用的特征提取算法有：HOG（方向梯度直方图）、SIFT（尺度不变特征变换）、CNN（卷积神经网络）等。
2. 分类和判别在得到目标特征后，需要通过分类和判别算法将目标进行识别。
常用的分类算法有支持向量机（SVM）、最近邻（k-NN）和深度学习等。
雷达对抗原理第4章 雷达侦察的信号处理
第4章
雷达侦察的信号处理
图4-2 对雷达信号极化方向的检测和测量的系统组成
第4章
雷达侦察的信号处理
第4章
雷达侦察的信号处理
4.2.2 tTOA测量
tTOA是脉冲雷达信号重要的时域参数，雷达侦察系统中 对tTOA的典型测量原理如图4-3(a)所示，其中输入信号si(t)经 过包络检波、视频放大后成为sv(t)，它与检测门限VT进行比 较，当sv(t)≥VT时，从时间计数器中读取当前时刻t进入锁存
除了自身能力以外，雷达侦察系统实际能够达到的信号
处理时间还会受到实际信号环境的严重影响，S中的辐射源 越多，信号越复杂，相应的信号处理时间也越长。
第4章
雷达侦察的信号处理
4． 可处理的输入信号流密度
该指标是指在不发生前端输入的{PDWi}i或{s(n)}n数据 丢失的情况下，单位时间内信号处理机允许输入的{PDWi}i 或{s(n)}n最大平均脉冲数——λmax。在一般情况下，雷达侦 察接收机的宽带侦收前端对每一个检测到的射频脉冲均用一
处理的过程是：首先将实时输入的{PDWi}i与m个已知雷达数据库{Cj}
mj=1进行快速匹配，从中分离出符合{Cj}mj=1特征的已知雷达信号子流 {PDWi，j}mj=1，并分别放置于m个已知雷达的数据缓存区，交付信号主 处理按照对已知雷达信号的处理方法作进一步的分选、检测、参数估计 和识别处理等；对不符合{Cj}mj=1的剩余数据，再根据未知雷达知识库 {Dk}nk=1进行快速分配，产生n个未知雷达信号的分选子流{PDWi, k}nk=1， 另外放置于n个未知雷达的数据缓存区，交付信号主处理，按照对未知
1． 对输入{PDWi}i信号的处理 雷达侦察系统对{PDWi}i信号处理的基本流程如图4-1所 示，其中各部分的基本工作原理如下。
雷达系统中的信号处理技术
主要内容
关键技术
小结
雷达脉冲压缩技术
脉冲压缩的程度用脉冲压缩系数D表示，它定 义为：
D 0
D即压缩后的脉冲宽度τ比发射脉冲宽度τ0缩小的 倍数，亦称脉压比。它是衡量脉压处理的主要技 术指标之一。
13
目录
Contents
雷达系统概述
主要内容
关键技术
小结
动目标检测MTD
MTD也就是一种相参积累和多普勒滤波的结合，相干积 累的目的为：
目录
Contents
雷达系统概述
主要内容
关键技术
小结
设加在第k个滤波器的第i个输出端头的加权值为：
wik e-j[2 (i1)k / N],i 0,1, N 1
k表示标号从0到N-1的滤波器，每一个k值对应一组不同的加权 值，相应地对应一个不同的多普勒滤波器响应。图10中所示滤 波器响应是N=8时加权所得各标记k的滤波器频率响应，k取 0~7。该滤波器的频率覆盖范围为0到 fr 。 在仿真实验中，通 常是通过快速傅里叶变换FFT来实现的。
雷达系统概述
主要内容
关键技术
小结
三、雷达系统信号处理 关键技术及分析
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目录
Contents
雷达系统概述
主要内容
关键技术
小结
雷达系统信号处理关键技术
1 数字正交相干检波
2
3 动目标检测MTD
4
脉冲压缩技术
恒虚警检测CFAR
7
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Contents
雷达系统概述
主要内容
关键技术
小结
数字正交相干检波
相干检波 技术的优 点
雷达系统中的信号处理技术
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的分选脉冲数多于检测门限V，便判为该雷达存
在，否则为不存在。——动态关联法
动态关联法
优点： 1、能在很大程度上消除虚假脉冲 2、运算量不大
缺点： 1、仅适用于PRI恒定或PRI抖动很小的雷达信号 2、对线性调频、频率捷变等雷达的分选过于依
赖DOA、PW等参数
相关函数PRI鉴别法
相关函数法PRI鉴别技术的实质是计算延迟后的 重合脉冲数，再根据计算结果以脉冲数最多的基 波来确定其PRI。
图4―12 几种典型tPRI工作样式的脉冲波形
雷达信号时域参数的测量
tTOA的测量 τPW的测量 AP的测量
tTOA的测量
Δt为时间计数器的计数脉冲周期，T=Δt·2N为时
典型雷达信号调制形式
信号处理设备的主要技术要求
可分选、识别的雷达辐射源类型和可信度 可测量和估计的辐射源参数、参数范围和估计精
度 信号处理的时间 可处理的输入信号流密度
信号处理的基本流程（1）
信号分选的基本流程（软件）
电磁环境 数据生成 PDW形 成
A
RF匹 配
Yes
PW匹 配
Yes
PRI匹 配
Yes
雷达数 据库
DOA分 选
No
RF分 选
PW分 选
No
B
PRI分 选
No
剩余脉冲 分选
统计分析 关联处理
C
雷达识别 威胁判别
三参数的空间分辨: AOA fRF PW
（1）已知辐射源的分离与扣除
已知辐射源 数据库
开始
读取脉冲 描 述 字 pdw
PW匹 配
Y
RF匹 配
（2）由信号处理设备根据不同的雷达和雷达信号特 征，对输入的实时PDW信号流进行辐射源分选、 参数估计、辐射源识别、威胁程度判别和作战态 势判别等。
雷达侦察系统前端输出的{PDWi}∞i=0的具体内容 和数据格式取决于侦察系统前端的组成和性能。 在典型的侦察系统
{PDWi (AOAi , fRFi ,tTOAi , PWi , APi , Fi )}i0
sv(t)信号脉冲前沿的陡峭程度也将影响tTOA测量的
准确性，而脉冲前沿既取决于输入信号si(t)本身，
也取决于侦察接收机的信道带宽Bv。
通常在脉冲时域参数测量电路中,按照侦察系统的
最小可检测脉宽 PWmin来设置Bv:
1
B PWmin
为克服信号时域重合对tTOA检测和测量的影响， 尽量将tTOA检测与测量电路放在方位、频率滤波处 理之后，可充分利用设备在方位、频率上同时测
间计数器的最大无模糊计数范围
时间计数器位数有限,为防止长脉冲重复周期的雷 达信号产生周期测量模糊,应保证:
T > Trmax
(4―5)
Trmax为雷达侦察系统最大无模糊可测的雷达脉冲
重复周期。
减小Δt 可降低量化误差,提高时间分辨力，但对于
相同的T，减小Δt意味着提高计数器级数N，加大 tTOA测量的字长，增加信号处理时数据存储和计算 的负担。
Y PRI匹 配
Y 保存匹配 成功数据
N N
N 保存
剩余数据
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
已知辐射源扣除是 将已知辐射源从脉 冲流中扣除，以达 到稀释脉冲流的目 的
结束
（2）到达角（DOA）分选
开始
以 第 1个 脉 冲 作 为 第 1个 分 类 的 中 心
下 一 个 脉 冲 DOA 与 第一个心值匹配
与下一个中心 值进行比较
量能力，降低si(t)在时域参数测量时的信号重合概 率。
如果在输入信号 si(t) 中同时存在两个信号si1(t)、
si2(t),则由于信号的交调，将使合成信号si(t)的包络 呈现较复杂的起伏。 |si(t)|={|si1|2+|si2|2+2|si2|cos［(ω1-ω2)t+ φ1-φ2］}1/2
AP的测量
门限检测①前沿迟延τ后用作采样－保持和A/D
变换器的启动信号②,A/D变换器经过时间tc变换, 发读出允许信号③,其前沿微分脉冲④将A/D变换 数据存入AP参数锁存器。
迟延τ是为了使A/D变换的采样时刻更接近于输 入信号脉冲的顶部。
N
误差范围?
N
和所有类别中 心进行了比较?
Y 将该脉冲作为新类
别的中心值
是否已每个脉 冲都进行完毕
Y 去除脉冲数少于5
个的类别
Y
将该点分到该类 重新求该类脉冲
的中心值
(算 术 平 均 )
N
结束
到达角的分 选采用C-均值 算法
PW和RF分选 过程与DOA分 选相似
（3）脉冲重复间隔（PRI）分选
脉冲重频分选可以分为两部分，脉冲重复间隔的 确定以及重频确定后的分选（序列检索）。
雷达侦察信号处理
雷达侦察系统是一种利用无源接收和信号处理
技术，对雷达辐射源信号环境进行检测和识别、 对雷达信号和工作参数进行测量和分析，从中得 到有用信息的设备。
信号处理流程
（1）典型的射频信号检测和测量电路输出是对每一 个射频脉冲以指定长度(定长)、指定格式(定格)、 指定位含义(定位)的数字形式的信号参数描述字， 通常称为脉冲描述字（PDW）。
图4―5 si(t)中同时存在两个信号时的包络 (a)合成矢量；(b)合成波形
τPW的测量
门限检测启动前,脉宽计数器的初值为零, 门限检测信号①启动 脉宽计数器对时钟②计数,当sv(t)低于门限UT时,信号①使计数器 停止计数，①的后沿使读出脉冲触发器产生锁存信号③,将脉宽 计数值存入τPW参数锁存器,③的后沿微分信号④使脉宽计数器 重新清零,以便进行下一脉冲的脉宽测量。