雷达的探测概率和信噪比
试析相控阵雷达多功能射频与微波设计
试析相控阵雷达多功能射频与微波设计作者：田耕邓桂福来源：《科学与财富》2019年第03期摘要：随着我国高科技技术水平的不断提升，计算机网络技术、半导体技术以及射频、微波技术得到长足发展，并逐年予以改进、创新，取得了丰硕的研究成果。
与此同时，相控阵雷达系统所处的工作电磁环境也变的日益复杂化，射频与微波设计也受到严峻考验。
关键词：相控阵雷达；多功能射频；微波设计相控阵雷达即相位控制电子扫描阵列雷达，它被广泛应用于军事作战当中，它的工作原理主要是依靠于大量个别控制的小型天线组件排列成一个阵面，而每一个天线单元都是由独立的开关进行控制。
相控阵雷达技术在我国到九十代末才被在战斗机与舰载系统中使用。
随着新型战场对战双方形势的改变以及各种新工艺、新器件、新材料的实际应用，作战平台所面临的挑战与威胁也逐步增多，导致相控阵雷达的工作环境变得复杂，为了节约成本、提高突防率，各个作战平台相应的配备了多种新式电子设备，进而使平台的各个组件得到进一步优化。
一、相控阵雷达的优势相控阵可以分为主动有源式与被动无源式，而被动无源式技术于上世纪八十年代中期就已经形成了较为纯熟的系统，并被广泛应用于小型战斗机上面。
而主动有源式技术随着时间的推移，直到九十年代末才逐渐在作战机上使用[1]。
相控阵雷达与传统的机械扫描雷达相比，优势较为明显，它有效的解决了机械扫描雷达各种先天不足问题，大相一致的孔径与操作波长下，相控阵的多目标追踪能力、自身分辨率、反应速度、电子反对抗能力都远远强于传统雷达，不过采用这种技术，需要投入大量的经费，科技技术含量高，对技术人员的专业技能要求高。
因此，这种相控阵技术大多用于军事作战用途。
比较典型的有源相控雷达的应用例子是中国的O52D型驱逐舰。
二、多功能射频的定义多功能射频技术是采用开放式、模块化、可重组的射频传感器系统体系构架，它的工作原理是用宽带多功能孔径代替作战平上数量较少的天线孔径，结合计算信息技术当中先进的资源管理调度算法及功能控制软件，与此同时，有效实现电子作战、通信、导航、自动识别等多种实用的射频功能。
雷达目标检测性能分析
雷达目标检测实例雷达对Swerling起伏目标检测性能分析1.雷达截面积(RCS)的涵义2.目标RCS起伏模型3.雷达检测概率、虚警概率推导4.仿真结果与分析雷达通过发射和接收电磁波来探测目标。
雷达发射的电磁波打在目标上，目标会将入射电磁波向不同方向散射。
其中有一部分向雷达方向散射。
雷达截面积就是衡量目标反射电磁波能力的参数。
雷达截面积(Radar Cross Section, RCS)定义:22o 24π4π4π4π()4πo i i P P R m P P Rσ=== 返回雷达接收机单位立体角内的回波功率入射功率密度在远场条件下，目标处每单位入射功率密度在雷达接收机处每单位立体角内产生的反射功率乘以4π。
R 表示目标与雷达之间的距离，P o 、P i 分别为目标反射回的总功率和雷达发射总功率☐目标RCS和目标的几何横截面是两个不同的概念☐复杂目标在不同照射方向上的RCS不同☐动目标同一方向不同时刻的RCS不同飞机舰船目标RCS是起伏变化的，目标RCS大小直接影响着雷达检测性能。
为此，需用统计方法来描述目标RCS。
基于此，分析雷达目标检测性能。
Swerling 模型是最常用的目标RCS 模型，它包括Swerling 0、I 、II 、III 、IV 五种模型。
其中，Swerling 0型目标的RCS 是一个常数，金属圆球就是这类目标。
Swerling Ⅰ/Ⅱ型：1()exp()p σσσσ=- 指数分布Swerling Ⅰ：目标RCS 在一次天线波束扫描期间是完全相关的，但本次和下一次扫描不相关（慢起伏），典型目标如前向观察的小型喷气飞机。
Swerling Ⅱ：目标RCS 在任意一次扫描中脉冲间不相关（快起伏），典型目标如大型民用客机。
05101520253035404500.10.20.30.40.50.60.70.8脉冲序号RC S 05101520253035404500.20.40.60.811.21.41.61.8脉冲序号R C SSwerling I ：目标RCS 在一次扫描内各脉冲完全相关，扫描间脉冲不相关。
目标探测概率估算模型
目标探测概率估算模型全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：目标探测是指在特定区域内识别和定位目标的过程，这在军事、安全、生态和商业领域都有着重要的应用。
目标探测概率估算模型则是一种用来估计探测到目标的概率的数学模型。
在这篇文章中，我们将深入探讨目标探测概率估算模型的原理、应用和发展趋势。
一、目标探测概率估算模型的原理目标探测概率估算模型的原理基于统计学和概率论的基础。
在目标探测过程中，我们通常会收集到一系列的数据，包括目标的特征、环境条件和传感器的性能等。
通过分析这些数据，我们可以建立模型来估计探测到目标的概率。
常见的目标探测概率估算模型包括贝叶斯概率模型、最大似然估计模型等。
这些模型通过分析观测数据和先验信息，计算出目标出现的概率，并根据这一概率来调整我们的行动策略。
目标探测概率估算模型在军事侦察、犯罪预防、自然保护和商业领域等多种领域都有着广泛的应用。
在军事领域，目标探测概率估算模型可以帮助军事情报部门更准确地识别敌方目标，提高作战效率和战略优势。
在犯罪预防中，该模型可以帮助警方预测犯罪活动的发生位置和时间，从而提前采取预防措施。
在自然保护领域，目标探测概率估算模型可以帮助野生动物保护部门监测和保护濒危物种。
在商业领域，该模型可以帮助企业更有效地识别潜在的市场机会和竞争对手。
随着人工智能和大数据技术的不断发展，目标探测概率估算模型正朝着更加智能化和精准化的方向发展。
人工智能技术的应用可以帮助提高目标探测模型的准确性和效率。
通过机器学习算法，可以让模型根据不断积累的数据自动调整和更新，提高模型的预测能力。
大数据技术的应用可以帮助扩展目标探测模型的适用范围和应用场景。
大数据可以为模型提供更多的信息和变量，从而更全面地分析目标探测的概率。
联合多个领域的专家和团队合作，可以促进目标探测概率估算模型的发展。
通过跨学科合作，可以将不同领域的知识和技术结合起来，创造出更具创新性和有效性的模型。
目标探测概率估算模型在现代社会中具有重要的意义和应用价值。
雷达原理复习总结（可编辑）
雷达原理复习要点第一章（重点）1、雷达的基本概念雷达概念(Radar)：radar的音译，RadioDetectionandRanging的缩写。
无线电探测和测距，无线电定位。
雷达的任务：利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位，是一种电磁波的传感器、探测工具，能主动、实时、远距离、全天候、全天时获取目标信息。
从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获取这些信息？斜距R:雷达到目标的直线距离OP方位α:目标斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。
仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或高低角。
2、目标距离的测量测量原理式中，R为目标到雷达的单程距离，为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，c为电磁波的传播速率(=3×108米/秒)距离测量分辨率两个目标在距离方向上的最小可区分距离最大不模糊距离3、目标角度的测量方位分辨率取决于哪些因素4、雷达的基本组成雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。
发射机：产生大功率射频脉冲。
收发转换开关:收发共用一副天线必需，完成天线与发射机和接收机连通之间的切换。
天线：将发射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。
接收机：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。
显示器：显示目标回波，指示目标位置。
天线控制(伺服)装置：控制天线波束在空间扫描。
电源第二章1、雷达发射机的任务为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去2、雷达发射机的主要质量指标工作频率或波段、输出功率、总效率、信号形式、信号稳定度3、雷达发射机的分类单级振荡式、主振放大式4、单级振荡式和主振放大式发射机产生信号的原理，以及各自的优缺点单级振荡式：脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ的脉冲信号。
优点：简单、廉价、高效；缺点：难以产生复杂调制，频率稳定性差，脉冲间不相干；主振放大式：固体微波源：是高稳定度的连续波振荡器。
风廓线雷达测量性能分析
风廓线雷达测量性能分析胡明宝;张鹏【摘要】从雷达探测理论出发,结合工作实践,从理论上计算了对流层风廓线雷达的探测高度范围、时空分辨率和测量误差,对数据获取率等方面的测量性能进行了分析.结果表明:通过对风廓线雷达的工作波形和工作模式进行恰当设计,对流层风廓线雷达的测量性能可以达到:最大探测高度12 km以上,最小探测高度150 m,高度分辨率75 m,时间分辨率10 min,风速准确率1 m/s,风向准确率10°,数据获取率不小于80%.分析结论可供风廓线雷达区域布网工作参考.%Depend on the working principles of wind profiling radar and application practice, the sounding altitude, spatial and temporal resolution, and measurement errors of the tropospheric wind profiling radar are calculated, and the data availability is analyzed. The results show: through selecting suitable operating waveforms and modes, the radar detection altitude can range from 150 to 12000 meters, and height resolution can be up to 75 m, temporal resolution to 10 minute, wind speed accuracy to 1 m/s, wind direction to 10°, and data availability to over 80％. The conclusions can be used as references for the regional networking of wind profiling radar.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2011(039)003【总页数】5页(P315-319)【关键词】风廓线雷达;测量性能;探测高度;分辨率;测量误差【作者】胡明宝;张鹏【作者单位】解放军理工大学气象学院,南京211101;南京气象雷达开放实验室,南京210008;解放军理工大学气象学院,南京211101;南京气象雷达开放实验室,南京210008【正文语种】中文风廓线雷达是一种新型的无球高空气象遥感探测设备,它可以全天24 h不间断提供大气水平风场、垂直气流、大气折射率结构常数等气象要素随高度的分布和随时间的变化,具有很高的时间和空间分辩力,已经广泛应用于航空航天、水文水利、大气监测和天气预报等方面[1]。
雷达信号基本知识
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1. 非线性调频信号（NLFM）由前面介绍，我们知道为了解决单载频脉冲信号的局限性，在现代雷达系统中，人们普遍使用具有大时宽带宽积的脉冲压缩信号。
脉冲压缩技术：在发射端，通过对相对较宽的脉冲进行调制使其同时具有大的带宽，从而得到大时宽带宽积的发射信号；在接收端，对接收的回波信号进行压缩处理，得到较窄的脉冲。
下图为 LFM 信号脉压前后的回波对比图，同图中我们可以看出，脉压可极大的提升目标的距离分辨率。
故脉冲压缩可以有效地解决距离分辨力与平均功率（速度分辨力）之间的矛盾，能够得到较高的距离测量精度、速度测量精度、距离分辨率和速度分辨力，在现代雷达中得到了广泛的使用。
在脉冲压缩技术中，雷达所使用的发射信号波形的设计，是决定脉冲压缩性能的关键。
常用的发射信号波形分为：线性调频（LFM）信号，非线性调频（NLFM）信号和相位编码（PSK）信号等，本文主要讨论的是NLFM信号。
LFM 信号的产生和实现都比较容易，是研究最早、应用较为广泛的一种脉冲压缩信号。
LFM 信号的频率在脉冲宽度内与时间变化成线性关系。
LFM 信号最大的优点是匹配滤波器对回波信号的脉冲多普勒频移不敏感，即使回波信号具有较大的多普勒频移，采用原有的匹配滤器仍然能得到较好的脉冲压缩结果，因而可简化信号处理系统。
LFM信号波形如下图所示。
但 LFM 信号匹配滤波器输出响应的旁瓣较高，为了抑制旁瓣常需要进行加权处理，但这会造成主瓣展宽，并导致信噪比损失。
此外，LFM 信号的缺点是会产生多普勒耦合时移现象，不能同时独立提供距离和速度的测量值。
LFM 信号经过匹配滤波器后的输出响应及主副瓣图形如下图所示。
为了解决以上问题，现代雷达也经常采用非线性调频（NLFM）信号。
NLFM 信号的频率随着时间做非线性变化，其突出的优点是直接进行匹配滤波即可得到较低的旁瓣而无需加权处理，因而避免了引入加权所带来的信噪比损失问题。
PD雷达探测低慢小目标性能分析
PD雷达探测低慢小目标性能分析吴聪;李海飞;王红;李剑斌【摘要】低空超低空突防的低慢小目标给现实防空带来了新的挑战.通过对频域PD模式下滤波器组杂波抑制能力的分析,得到了杂波环境中探测低慢小目标的改善因子.并且通过改善因子分析了L波段和S波段雷达探测运动目标的最小速度问题；进而对目标在不同速度、不同杂波环境下雷达的最大探测距离进行了仿真分析.评估了PD雷达探测低慢小目标的能力,为低慢小目标的探测研究提供了一定的参考.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2013(013)028【总页数】6页(P8492-8496,8519)【关键词】低慢小目标;雷达探测;改善因子【作者】吴聪;李海飞;王红;李剑斌【作者单位】空军预警学院研究生管理大队,武汉430019;空军广州军械修理厂,广州510500;空军预警学院二系,武汉430019;空军预警学院研究生管理大队,武汉430019【正文语种】中文【中图分类】TN958.2低空、超低空目标的探测问题一直以来都是雷达探测的难题［1］。
低空慢速小目标是指(低慢小目标)RCS小、飞行速度慢、适宜低空飞行能够更加灵活机动实施低空、超低空突防的目标。
低慢小目标威胁已经成为了不得不面临的现实问题。
本文针对的低慢小目标是指目标RCS为0.1 m2，速度在0～55 m/s的低空飞行目标。
在复杂强地杂波中探测低慢小目标，必须对杂波进行有效抑制，同时提高信噪比，所以本文通过对PD模式下的杂波抑制能力分析，讨论不同杂波环境下的所需改善因子，对比分析两种典型L波段和S波段雷达对低慢小目标探测的能力。
1 杂波背景下的低慢小目标检测为了探测低慢小目标，地基雷达应在高架的条件下采用俯视方式工作。
设雷达小俯视角工作，被探测的斜距和目标RCS分别为R、σt，则雷达所接收到的目标回波功率和地杂波功率分别为［2］:而雷达输入信杂比为:考虑终端信号检测所需的信号处理系统输出的信杂比K，为实现对强地杂波背景中的低慢小目标能可靠探测，地基雷达信号处理系统的杂波改善因子必须满足:或由于低慢小目标速度慢，认为其为斯威林I型目标，对于斯威林I型目标，其检测概率和虚警概率如图1所示。
红外系统协同探测性能分析
红外系统协同探测性能分析熊蓉玲【摘要】Detection probability,false alarm probability and detection distance are the most important performances of the infrared detection system. Traditional performance analysis methods only consider single infrared detection sys-tem. As the co-detection applications of several infrared detecting systems increase,performance analysis method of co-detection is urgently necessary. Starting from the classic equations of detection probability,false alarm probability and detection distance for single infrared detection system,the root cause of performance improvement for co-detection is analyzed based on“two-time accumulation detection”theory. Taking co-detection of two infrared detecting systems as an example,the improved effect of co-detection is demonstrated. This provides an important reference for the dem-onstration and co-detection pattern analysis of infrared detection systems.%探测概率、虚警概率和作用距离是衡量红外探测系统最核心的性能指标。