现代雷达系统
现代雷达系统分析与设计(陈伯孝)第8章
(8.1.9)
17
代入式(8.1.7)，得到总错误概率与联合概率分布密度函数 的关系为
(8.1.10)
18
观察空间的划分应保证总错误概率Pe最小，即后面的积分 值最大。因此，满足
(8.1.11) 的所有点均划在D1范围，判为有信号；而将其它的点，即 满足
的所有点划在D0范围，判为无信号。
4
图8.1 雷达信号检测模型
5
雷达的检测过程可以用门限检测来描述，即将接收机的接 收信号经信号处理后的输出信号(本书中称为检测前输入信号) 与某个门限电平进行比较。如果检测前输入信号的包络超过了 某一预置门限，就认为有目标(信号)。雷达信号检测属于二元 检测问题，即要么有目标，要么无目标。当接收机只有噪声输 入时，为H0假设；当输入包括信号加噪声时，为H1假设，即：
0(只有噪声)，式(8.2.9)变成Rayleigh概率密度函数，
(8.2.11)
当
很大时，式(8.2.9)变成均值为A、方差为
的Gaussian概率密度函数，
(8.2.12)
30
对式(8.2.8)中的r积分得到随机变量j的pdf
其中
(8.2.13)
(8.2.14)
31
为标准正态分布函数，在大多数数学手册中可以查达接收信号进行正交双路匹配滤波、平方律检波和判 决的简化框图如图8.5所示。假设雷达接收机的输入信号由目 标回波信号s(t)和均值为零、方差为σ 2n的加性高斯白噪声 n(t)组成，且噪声与信号不相关。
23
图8.5 平方律检波器和门限判决器的简化框图
24
匹配滤波器的输出信号可以表示为
当只有噪声(A＝0)时，f(j)简化为{0，2π}区间的均匀分布
现代汽车的四种测距方法
现代汽车的四种测距方法现代汽车的四种测距方法随着科技的发展，现代汽车采用了多种高级驾驶辅助系统（ADAS）来提高行车安全性。
其中一个重要的功能是测距，以确保车辆与前方障碍物的安全距离。
以下是现代汽车常用的四种测距方法：1. 毫米波雷达（MMW）测距：毫米波雷达是一种使用毫米波频段进行测距的无线电技术。
它能够发送高频的电磁波，并通过接收返回的波来测量车辆与前方物体的距离。
毫米波雷达具有高精度和快速响应的特点，可以在各种天气条件下工作，包括雨雪等恶劣环境。
2. 激光雷达（LiDAR）测距：激光雷达是一种使用激光束来测距的技术。
它通过发射脉冲激光并记录其返回的时间来计算车辆与前方物体之间的距离。
激光雷达具有高分辨率和精确度，可以提供更准确的距离测量结果。
然而，激光雷达对于恶劣天气条件下的工作效果较差。
3. 立体视觉（Stereo Vision）测距：立体视觉利用车辆上的多个摄像头来模拟人眼的视觉系统。
通过将两个或多个图像进行比较，系统可以计算出物体与车辆之间的距离。
立体视觉可以提供高分辨率的深度图像，但对光线和环境条件要求较高。
4. 超声波测距：超声波测距系统使用车辆上的超声波传感器来发送和接收超声波信号。
这种技术通过测量信号的时间差来计算车辆与前方物体之间的距离。
超声波测距对于低速行驶和近距离障碍物检测非常有效，但在高速行驶或远距离检测方面可能受到限制。
这些测距方法通常结合使用，以提供更准确和可靠的测距结果。
它们在现代汽车的智能驾驶辅助系统中起着关键作用，帮助驾驶员识别和避免潜在的碰撞风险，提高行车安全性。
随着技术的不断发展，我们可以期待更先进和精确的测距技术在未来的汽车中的应用。
现代雷达信号处理的技术发展趋势
现代雷达信号处理的技术发展趋势雷达信号处理技术是指对雷达接收到的信号进行处理、分析和提取信息的过程。
随着现代科技的不断发展，雷达信号处理技术也在不断地向前迈进。
本文将就现代雷达信号处理的技术发展趋势进行探讨。
1. 高性能数字信号处理技术的应用随着数字信号处理技术的不断进步，现代雷达系统已经逐渐从模拟信号处理转向了数字信号处理。
高性能数字信号处理器的应用使得雷达信号处理的速度和精度得到了显著提升，同时也为雷达系统的功能拓展提供了更大的空间。
数字信号处理技术的应用不仅使得雷达系统的性能得到了大幅提升，同时也为雷达系统的集成和智能化提供了更多可能。
2. 深度学习在雷达信号处理中的应用随着深度学习技术的快速发展，越来越多的研究者开始尝试将深度学习技术应用于雷达信号处理领域。
深度学习技术具有良好的特征提取能力和模式识别能力，能够更好地应对雷达信号处理中的复杂问题。
目前，深度学习技术已经在目标检测、目标分类、信号分析等方面取得了一定的成果，未来有望在雷达信号处理中发挥更大的作用。
3. 多传感器融合技术的发展随着雷达系统的发展，传感器的种类和数量也在不断地增加。
多传感器融合技术的发展使得不同传感器之间能够更好地协同工作，提高了雷达系统的性能和灵活性。
现代雷达系统已经逐渐向着多传感器融合的方向发展，同时也为雷达信号处理技术的发展提供了更多的可能性。
4. 多维雷达信号处理技术的研究随着雷达技术的发展，传统的单维雷达系统已经不能满足人们对雷达系统的需求。
多维雷达系统能够更好地捕捉目标的信息，提高雷达系统的目标识别和追踪能力。
多维雷达信号处理技术的研究已经成为了当前的一个热点领域。
多维雷达信号处理技术的发展将极大地提高雷达系统的性能和适应性。
随着云计算技术的发展，越来越多的雷达系统开始将数据存储和处理迁移到云平台上。
基于云计算的雷达信号处理技术能够更好地应对数据量大、实时性强的需求，同时也为雷达系统的智能化和分布式处理提供了更多可能。
现代雷达辐射源信号特点分析与研究
现代雷达辐射源信号特点分析与研究一、辐射源信号的基本特点1.1 频率特性雷达系统的辐射源信号频率范围广泛，一般包括微波、毫米波等频段。
不同频率的辐射源信号具有不同的传输特性和穿透能力，在不同的应用场景中发挥作用。
毫米波雷达的高频信号能够实现更高的分辨率和更精准的目标探测，适用于复杂环境下的目标识别和跟踪。
1.2 脉冲特性雷达系统通常采用脉冲信号来进行目标探测和测距。
脉冲信号具有高峰值功率和短脉冲宽度的特点，能够提高雷达系统的探测灵敏度和测距精度。
脉冲信号还具有较好的抗干扰能力，能够有效抑制环境杂波和干扰信号，提高雷达系统的工作稳定性和可靠性。
1.3 调制特性现代雷达系统通常采用复杂的调制方式来实现对目标的识别和跟踪。
常见的调制方式包括脉冲调制、相位调制、频率调制等。
这些调制方式能够使雷达系统实现更丰富的信息传输和目标特征提取，提高雷达系统的性能和功能。
1.4 多普勒特性雷达系统在实际应用中往往需要对目标的运动状态进行监测和跟踪。
辐射源信号具有多普勒频移的特点，能够实现对目标的速度和运动方向进行测量和分析。
通过多普勒效应，雷达系统能够实现目标的速度探测和运动矢量估计，为目标识别和跟踪提供重要信息。
二、辐射源信号特点的影响因素分析2.1 环境因素雷达系统的辐射源信号在不同的环境中具有不同的传输特性和反射特性。
环境因素包括大气介质、云雾、降雨等对辐射源信号的衰减和传播影响。
在复杂环境中，辐射源信号的特性受到环境因素的影响较大，需要针对不同的环境条件进行信号处理和优化设计。
2.2 目标特性目标的形状、尺寸、材料等特性对辐射源信号的反射和散射产生重要影响。
目标特性对雷达系统的信号处理和目标识别具有重要意义，需要充分考虑目标特性与辐射源信号特性的匹配和优化。
2.3 干扰因素雷达系统在实际应用中常常受到各种干扰信号的影响，如杂波、自然干扰、敌对干扰等。
这些干扰因素对辐射源信号的接收和处理产生负面影响，降低雷达系统的性能和可靠性。
《现代雷达技术》课件
模拟雷达阶段主要集中在20世纪50年代 ，该阶段的雷达系统采用模拟电路，功 能较为简单。
数字化雷达阶段开始于20世纪70年代， 该阶段的雷达系统开始采用数字信号处 理技术，提高了雷达的性能和精度。
接收机
接收机是雷达系统的另一重要 组成部分，负责接收和处理回
波信号。
接收机的性能指标包括灵敏度 、动态范围、抗干扰能力等， 直接影响雷达的检测精度和可
靠性。
常见的接收机类型包括超外差 式和直接变频式等，根据雷达 系统的需求选择合适的接收机 类型。
接收机的设计需考虑噪声抑制 、信号处理和稳定性等问题， 以确保接收机能够提供高质量 的回波信号。
《现代雷达技术》ppt课件
contents
目录
• 雷达技术概述 • 现代雷达技术发展历程 • 现代雷达系统组成与工作原理 • 现代雷达的主要技术特点 • 现代雷达技术的应用实例 • 现代雷达技术的挑战与未来发展
01
雷达技术概述
雷达的定义与原理
雷达定义
雷达波传播方式
雷达是一种利用无线电波探测目标的 电子设备。
信号处理与数据处理
数据处理负责对目标数据进行进一步的分析和 处理，包括目标检测、跟踪、识别和多目标处
理等。
随着信号处理和数据处理技术的发展，现代雷达系统 不断引入新的算法和技术，以提高雷达的性能和功能
。
信号处理是雷达系统的关键环节，负责对回波 信号进行滤波、放大、变频和检测等处理，提 取出目标信息。
标速度。
合成孔径雷达
利用高速运动平台，通过信号 处理技术形成大孔径天线，提
高分辨率。
现代雷达系统分析与设计第10章
10
11
10.2.1线阵天线的方向图函数
25
阵列主波束可通过改变每个阵元的电流相位来进行电子扫 描。如图10.5所示，它可看成是为满足一定副瓣要求所需的天
线口径分布的幅度加权系统，激励电流的相位iΔjB可看成是为
获得波束扫描所需的相位加权值，即天线阵内移相器的移相值。 由式(10.2.7)，在假定单元方向图为各向同性条件下，可得这一 线阵方向图函数F(θ)为
40
3.天线波束的副瓣位置
根据式(10.2.15)，当分子中正弦函数取1，即角度为π2的 整数倍时，出现主瓣或副瓣峰值，其中线阵天线的副瓣位置取 决于下式：
由此可知，第l个副瓣位置θl为
41
(10.2.22) (10.2.23)
再由式(10.2.14)可得第l个副瓣电平
(10.2.24) 若用波束主瓣电平N进行归一化，则当l＝1时，第一副瓣 电平为－13.2 dB；l＝2时，第二副瓣电平为－17.9dB。可见副 瓣电平太高，为了降低发射的副瓣功率，通常对每个阵元的激 励信号进行幅度加权。而在接收数字波束形成过程中，利用加 窗来降低副瓣电平。
28
对于无方向性天线单元(ai＝1)的均匀分布阵列，即口径分 布均匀或均匀照射，则由式(10.2.12)得
(10.2.13)
29
式中X＝κdsinθ－sinθB。上式取绝对值后，可得波束指向 为θB时等距线阵的幅度归一化方向图函数为
现代雷达系统分析与设计陈伯孝第7章
7.2.2 遮盖性干扰的效果度量
干扰效果表现为雷达或含有雷达的作战系统由于受到干扰 而造成的作战性能的下降。以某种合理、定量的方法描述此作 战性能的下降称为干扰的效果度量。因此，干扰的效果度量是 作战双方都十分关心的重要问题。
选择何种指标衡量雷达或含有雷达的作战系统在电磁环境 下的作战性能一直是人们讨论的热点。根据遮盖性干扰的原理， 目前对雷达本身作战性能的度量指标主要确定为检测概率Pd， 即在保持虚警概率不变的情况下，实施遮盖性干扰前后Pd的绝 对或相对变化。
(7.2.7)
式中U0、w0和j0分别为射频信号的幅度、中心频率和初始
相位；调幅噪声Un(t)是一个均值为零、方差为 分布区间
为[－U0，∞]的广义平稳随机过程；j0服从[0，2π]均匀分布。
噪声调幅干扰信号及其频谱如图7.5所示。
30
图7.5 噪声调幅干扰信号示意图
31
3.噪声调频干扰
噪声调频干扰是用噪声对射频信号进行频率调制而产生的， 可表示为
(1)有意干扰，是指由人为因素而有意产生的干扰。 (2)无意干扰，是指由自然界或其它因素无意识产生的干扰。 例如电离层对高频地波雷达的干扰。本书将电波传播路径中客 观存在的无意干扰归为杂波，并在第6章做了介绍。
8
3.按照干扰的作用机理分类
按照干扰信号的作用机理可将干扰分为两类：遮盖性干扰 和欺骗性干扰。
干扰严重影响雷达的工作，主要体现在 (1)使雷达接收机饱和，妨碍雷达正常工作； (2)极大地降低雷达的威力范围；
3
(3)检测到大量假目标，使雷达航迹数据处理计算机过载。 本章首先介绍雷达干扰的类型和特征，然后介绍雷达的常 用抗干扰措施。重点介绍抗干扰的信号处理方法(如旁瓣对消、 旁瓣匿隐等)及其性能；简单介绍频率捷变抗干扰技术。最后 介绍反舰导弹末制导雷达基于谱特征的箔条干扰识别方法。
《现代雷达系统分析与设计》
《现代雷达系统分析与设计》
近年来，随着科技的发展，雷达系统已经成为一种重要的技术，它可以提供准确的信息，以帮助决策者做出正确的决定。
现代雷达系统的分析和设计是一个复杂的过程，它需要考虑到多种因素，包括技术、经济和社会因素。
首先，在分析和设计现代雷达系统时，必须考虑技术因素。
这些因素包括雷达系统的类型、功能、性能、可靠性和成本。
这些因素将决定系统的最终效果。
其次，在分析和设计现代雷达系统时，必须考虑经济因素。
这些因素包括系统的成本、可行性和可持续性。
最后，在分析和设计现代雷达系统时，必须考虑社会因素。
这些因素包括系统的安全性、可靠性和可接受性。
因此，现代雷达系统的分析和设计是一个复杂的过程，它需要考虑到技术、经济和社会因素。
在分析和设计现代雷达系统时，必须考虑这些因素，以确保系统的最终效果。
只有通过综合考虑这些因素，才能确保系统的最佳性能。
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分辨力
分辨力是指对两个相邻目标的区分能力。 两个目标在同一角度但处在不同距离上，其 最小可区分的距离称为距离分辨力；两个目 标处在相同距离上，但角位置有所不同，最 小能够区分的角度称为角分辨力。
现代雷达系统
数据率
数据率是雷达对整个探测范围完成一 次探测所需时间的倒数。也是单位时间内 雷达对每个目标提供数据的次数，它表征 雷达的工作速度。
1. 角度信息处理 2. 距离信息处理 3. 速度信息处理 4. 目标特性处理 5. 综合信息处理
现代雷达系统
雷达定时
1. 雷达工作的中枢神经 2. 参数测量的基础 3. 信号产生的源头
现代雷达系统
雷达控制系统
1. 目标跟踪功能 2. 天线控制功能
现代雷达系统
雷达通讯系统
1. 指令传递 2. 数据传递
现代雷达系统
目标分辨与模糊函数
设计和研究雷达波形的 主要数学工具是模糊函数。 模糊函数最初虽由分辨问 题引出，但是它不仅能描 述雷达信号的分辨特性和 模糊度，还可以描述由雷 达信号决定的测量精度和 杂波抑制特性。
现代雷达系统
脉冲压缩
近年来，从改进雷达体制方面
来扩大作用距离和提高距离分辨力
方面已有很大进步。这种体制就是
现代雷达系统
雷达的探测范围
雷达对目标进行连续观测的空域，叫做 探测范围，又称为力范围，它决定于雷达的 最小可探测距离和最大作用距离，仰角和方 位角的探测范围雷达的探测范围。
现代雷达系统
测量目标参数的精度
精确度的高低是以测量误差的大小来 衡量的。测量方法不同精确度也不同。误 差越小，精度度越高。雷达测量精确度的 误差通常可分为系统误差、随即误差。所 以往往对测量结果规定一个误差范围。
雷达接收机主要指标：
1. 灵敏度 2. 频带宽度 3. 动态范围 4. 滤波特性 5. 频率稳定度
现代雷达系统
雷达接收机（3）
雷达接收机分类：
1. 直接混频方式 2. 前级放大方式
现代雷达系统
雷达数据采集
1. 数据采集 2. 数据存储 3. 数据形成 4. 高速数据采集
现代雷达系统
雷达数据后处理
R m ax
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现代雷达系统
雷达基本组成
发射机 天线 接收机 数据采集 显示 定时 信号处理 控制系统 通讯系统
现代雷达系统
发射机 电源
收发开关 定时
传Hale Waihona Puke 输控制接收机
数据采集
信号处理
通讯
雷达原理框图
现代雷达系统
显示 操作员
雷达发射机（1）
现代雷达系统
方位向方向图 现代雷达系统
高低向方向图
现代雷达系统
雷达天线（3）
雷达天线的分类： 1. 直接辐射类型 2. 间接反射类型
现代雷达系统
现代雷达系统
现代雷达系统
雷达接收机（1）
雷达接收机组成：
高频输入
接收机 保护器
低噪 高放
混频器
中频 放大
检波
显示 视放
本振
现代雷达系统
雷达接收机（2）
现代雷达系统
雷达发射机（4）
磁控管发射机：
磁控管
现代雷达系统
调制器
雷达发射机（5）
行波管发射机：
现代雷达系统
雷达发射机（6）
固态发射机：
现代雷达系统
雷达天线（1）
雷达天线的工作原理：
B
k
D
现代雷达系统
雷达天线（2）
雷达天线的主要指标：
1. 方向图 2. 增益 3. 带宽 4. 极化 5. 副瓣电平
雷达发射机工作原理：
振荡源
脉冲调制器
功率放大
电源
现代雷达系统
雷达发射机（2）
雷达发射机主要指标：
1. 工作频率或波段 2. 输出功率 3. 效率 4. 信号形式 5. 信号频谱纯度
现代雷达系统
雷达发射机（3）
雷达发射机分类：
使用器件
工作方式
真空电子管发射机 单级振荡式发射机
晶体管固态发射机 主振放大式发射机
现代雷达系统
现代雷达系统
现代雷达系统
现代雷达系统
现代雷达系统
现代雷达系统
雷达基本指标（1）
战术指标 技术指标
现代雷达系统
雷达基本指标（2）
战术指标：
1. 雷达的探测范围 2. 测量目标参数的精度 3. 分辨力 4. 数据率 5. 抗干扰能力 6. 工作可靠性 7. 体积和重量 8. 功耗及展开时间 9. 测量目标坐标或参数的数目
简介
根据雷达分机和雷达测 量方法分别介绍雷达的组成 和测量原理。前者包括雷达 发射机、雷达接收机、终端 显示和数据录取设备的组成、 基本工作原理及主要指标； 后者包括雷达的测距、测角 和测速的基本原理和各种实 现方法。
现代雷达系统
信号检测与参数估计
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特 性，在这种条件下发现目标 的问题属于信号检测的范畴， 而测定目标坐标则是参数估 计问题。
脉冲压缩雷达体制，它采用宽脉冲
发射以提高发射的平均功率，保证
足够的最大作用距离，而接收时则
采用相应的脉冲压缩方法获得窄脉
冲，以提高距离分辨力，因而较好
地解决作用距离和分辨力之间的矛
盾。
现代雷达系统
合成孔径成像雷达
深入了解合成孔径成 像雷达的原理、多普勒分 辨理论、脉冲压缩技术、 雷达信号模型、非聚焦合 成孔径雷达和聚焦合成孔 径雷达成像处理方法。
现代雷达系统
电磁波特性（1）
光波特性 牛顿的光微粒学说 惠更斯的光波动学说
现代雷达系统
电磁波特性（2）
光波特性 光的量子学说 麦克斯韦尔理论
现代雷达系统
电磁波特性（3）
电磁波特性 方向性 直线性
现代雷达系统
电磁波特性（4）
电磁波产生
λ=C/f
现代雷达系统
电磁波特性（5）
电磁波与物体的作用 反射 透射 吸收
现代雷达系统
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现代雷达系统
现代雷达系统
现代雷达系统
电磁波特性（6）
电磁波传输
空气中传输
天线
微波传输线中传输
波导, 电缆
现代雷达系统
电磁波频段
1. 功率 2. 穿透能力 3. 设备体积 4. 系统性能
现代雷达系统
现代雷达系统
雷达概念（1）
Radio Detection and Ranging
1. 目标斜距的测量 2. 目标角位置的测量 3. 相对速度的测量 4. 目标尺寸和形状的测量
现代雷达系统
现代雷达系统
现代雷达系统
现代雷达系统
现代雷达系统
雷达概念（2）
雷达方程
S1 S2 Pr
G Pt 4 R 2
S1 4 R 2
A eS 2
P tG A e (4 )2 R 4