雷达微多普勒信号特征的原理与应用_英文_

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多普勒雷达信号处理及成像原理分析

多普勒雷达信号处理及成像原理分析多普勒雷达是一种利用多普勒效应来测量运动目标速度的一种雷达系统。

通过对信号进行处理和分析，可以获取目标的速度信息，并实现目标成像。

本文将对多普勒雷达的信号处理及成像原理进行分析。

首先，需要了解多普勒效应的基本原理。

多普勒效应是指当信号源和接收器相对运动时，信号的频率会发生变化。

对于雷达系统来说，当雷达发射的射频信号经过目标反射后返回，如果目标相对于雷达系统具有速度，返回信号的频率将会发生多普勒频移。

多普勒雷达的信号处理流程可以分为下面几个步骤：脉冲压缩、信号解调、频谱分析和速度估计。

首先，脉冲压缩是多普勒雷达信号处理的重要步骤。

由于雷达发射脉冲信号的宽度通常较宽，为了提高目标分辨率，需要将接收到的信号进行压缩处理。

脉冲压缩可以通过相关处理来实现，将接收到的信号与已知模板信号进行相关运算，通过峰值检测可以获得目标的回波信号。

接下来是信号解调的过程，主要是将接收到的信号与本地参考信号进行相乘，以将信号转换到基带频率。

通过解调，可以获得目标回波信号的幅度和相位信息。

频谱分析是多普勒雷达信号处理中的关键环节。

通过对解调后的信号进行频谱分析，可以确定多普勒频移，从而得出目标的速度信息。

常用的频谱分析方法包括傅里叶变换和快速傅里叶变换。

速度估计是根据频谱分析结果来估计目标的速度。

通过寻找频谱中的峰值或主瓣，可以确定目标的多普勒频移，从而得出目标的速度。

通常情况下，多普勒雷达可以同时测量多个目标的速度，从而实现目标的跟踪和定位。

在多普勒雷达的成像原理中，主要采用了宽带波束形成（BF）和高分辨率成像（HRI）两种方法。

宽带波束形成是一种利用多普勒雷达的极化信息来提高目标分辨率的方法。

通过对接收到的信号进行极化分析和波束形成处理，可以获得目标区域的散射矩阵，进而实现目标的成像。

高分辨率成像是利用多普勒频移信息来实现目标成像的一种方法。

通过对多普勒频移进行处理，可以将目标的速度信息转化为空间分辨率，从而实现目标的高分辨率成像。

基于窄带雷达的目标微多普勒特征提取研究

基于窄带雷达的目标微多普勒特征提取研究基于窄带雷达的目标微多普勒特征提取研究引言：目标识别和跟踪是雷达应用领域的重要研究方向之一。

在实际应用中，窄带雷达广泛用于远距离目标的探测与跟踪。

目标微多普勒特征提取是目标识别和跟踪的关键环节之一，对于目标的运动状态估计有着重要的作用。

本文将探讨基于窄带雷达的目标微多普勒特征提取研究。

一、目标微多普勒特征的基本原理微多普勒效应是目标运动引起的雷达信号频率的变化。

通过分析目标的微多普勒特征可以得到目标的速度、角速度和运动轨迹等信息。

在窄带雷达中，目标的微多普勒特征主要通过接收到的雷达回波信号来提取。

二、目标微多普勒特征提取方法1. 滤波法滤波法是最基本的目标微多普勒特征提取方法之一。

通过对接收到的雷达信号进行滤波处理，可以去除噪声和杂波干扰，从而提取出目标的微弱微多普勒信号。

常用的滤波方法包括卡尔曼滤波、均值滤波和中值滤波等。

2. 目标距离和速度估计目标的微多普勒特征可以通过对雷达回波信号进行傅里叶变换得到频谱信息，进而估计出目标的距离和速度。

这一方法广泛应用于窄带雷达的目标追踪系统中。

传统的频域分析方法包括快速傅里叶变换（FFT）、傅里叶积分法（FTM）等。

3. 特征提取算法目标的微多普勒特征可以通过一系列特征提取算法进行提取。

常用的特征提取算法包括小波变换、矩阵分解、模式匹配和神经网络等。

这些算法可以从目标微多普勒特征中提取出具有较高判别能力的特征参数，用于目标分类和识别。

三、研究进展与挑战目前，基于窄带雷达的目标微多普勒特征提取研究取得了一些进展，但仍存在一些挑战。

首先，窄带雷达在目标微多普勒特征提取中容易受到杂波和互调干扰的影响，降低了提取结果的准确性和可靠性。

其次，目标微多普勒特征提取算法的复杂度较高，导致实时性有限，难以满足实际应用需求。

此外，目标微多普勒特征与目标形态、纹理等其他特征之间的关系还需进一步研究，以提高目标的分类和识别性能。

结论：基于窄带雷达的目标微多普勒特征提取研究是目标识别和跟踪中的重要课题。

雷达系统中的多普勒效应与信号处理研究

雷达系统中的多普勒效应与信号处理研究一、前言在现代雷达系统中，多普勒效应是一项重要的技术。

无论是在民用还是军用方面，多普勒雷达都广泛应用。

随着技术的不断发展，多普勒效应在雷达系统中的应用也变得越来越广泛。

本文将重点介绍雷达系统中的多普勒效应和信号处理方面的研究。

二、多普勒效应多普勒效应是指当波源与接收器相对运动时，波长会发生相应的变化。

在雷达测速中，多普勒效应是指雷达信号与目标运动时发生的频率和波长变化，这种变化可以用来计算目标运动的速度和方向。

在雷达系统中，多普勒效应可以通过以下公式来计算：f' = f * (1 - v/c)其中，f'为接收信号的频率，f为发射信号的频率，v为目标运动的速度，c为光速。

由于多普勒效应测量目标速度的重要性，多普勒雷达被广泛应用于民用和军用领域中。

三、多普勒效应的应用多普勒雷达在防御和安全领域中被广泛应用。

雷达系统在军事领域中的使用，包括空中防卫和侦察，雷达通过多普勒效应来检测目标飞机的速度和方向。

在民用领域中，雷达通过多普勒效应来检测车辆和飞机的速度，并应用于气象预报和海洋测量。

除了上述应用，多普勒效应还可以应用于医学、物理和自然科学等领域。

在医学领域，多普勒超声波被广泛应用于血流速度的测量和心脏疾病的监测。

物理和自然科学研究中，多普勒效应被应用于流体力学、宇宙学和地质学等领域的研究。

四、多普勒效应的信号处理多普勒效应的计算需要进行信号处理。

在雷达系统中，信号处理包括参数估计、滤波、降噪和目标跟踪等方面。

在这些方面，信号处理技术的发展对雷达系统的性能和精度具有重要影响。

在参数估计方面，最小二乘法和极大似然估计被广泛应用于多普勒雷达系统的目标速度测量中。

在多普勒参数估计中，最小二乘法可以较准确地计算出目标速度和方向。

极大似然估计则通过最大化目标速度的概率密度函数来获得更准确的估计结果。

在滤波和降噪方面，多普勒雷达系统需要应对强噪声和杂波对信号品质的影响。

雷达系统(2)

机载PD雷达行波管发射机设计中需要考虑的问题
1 典型发射机主要指标（实例）： (1)发射机形式：主振放大式； (2)带宽：580MHz； (3)平均功率：≥1kW； (4)输出噪声边带：≤-88dBc/Hz/1kHz。 2 行波管选择国内厂家没有成品管。国外电子管公司的行波管具有频带宽、输出功率大、增益高、噪声低、效率高等特点。除工作频带、输出功率、工作比、噪声、脉冲宽度、效率等均与发射机要求直接匹配外，行波管整体金属陶瓷包封，PPM聚焦，可抗恶劣环境条件。 3 高压电源高压电源包括行波管管体电源和收集极电源，采用串联馈电的方式进行馈电。高压电源为开关逆变电源，采用零电压多谐振式变换器，可使电源的效率得到提高，达到88%以上。管体电源纹波可以达到10-5，保证发射机输出噪声要求。
（2）远场中目标平移关系
对于平移目标，目标的远电场可表示：
ET (r / ) exp[jkr0 (uk ur )]E(r )
uk是入射波的单位矢量； ur是观测方向的单位矢量； E(r)是移动前的远场。
2.2 PD雷达的基本组成与工作原理
•
脉冲多普勒雷达(PD)可以测出目标的速度、距离、方位，甚至能够同时跟踪、区分出多个目标的移动情况，雷达需要精密伺服系统和数字信号处理系统。
如果镜像频率与射频信号相距两倍中频时，选用高中频则有利于滤除镜像干扰，但这又为中频滤波器的选择性带来难度。通常会采用两次变频的超外差式接收机构架，第1次变频将频率搬到高中频，以提高镜像频率抗拒比；第2次变频将高中频变到低中频，降低选频难度。
RF
限幅器
低噪放
f0
滤波器
f0-fL1
滤波器
f0-fL1- fL2
• •

微多普勒

特性：
1.唯一性
2. 时变性
微多普勒理论模型
目标与雷达的作用距离
相位信息
频率特征
普通雷达点目标几何微动模型
SAR雷达点目标几何微动模型
Load, Parse, Display
理论微多普勒频率
振动目标
自转目标
微多普勒时频分析
对象：回波信号 1.线性时频分析短时傅里叶变化 STFT 加窗处理
雷达微多普勒效应分析与特征提取
骆宇峰
目录
微多普勒效应微多普勒理论模型微多普勒时频分析微多普勒特征提取问题与难点
微多普勒效应
目标相对于雷达存在径向运动的同时，目标或目标上的结构还伴随着微运动（振动、自转、旋动、翻滚）会在雷达回波中的多普勒频移上引起额外的频率调制，即在多普勒频率附近产生边带。这种微动对雷达回波的调制称为微多普勒现象。
21 点 hanning 窗
81点 hanning 窗
255点 hanning 窗
微多普勒时频分析
2.双线性时频分析
Wigner-Ville分布伪Wigner-Ville分布
微多普勒时频分析
平滑伪Wigner-Ville分布重排平滑伪Wigner-Ville分布ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
微多普勒特征提取
一.分离不同微动目标产生的回波信号 ---- 经验模态分解
（EMD）
（1）在整个数据段内，极值点的个数与过零点的个数相等或相差最多不能超过一个（2）在任意时刻，由局部极大值构成的上包络和由局部极小值构成的下包络的平均值为零。
两个旋转点目标时频图
EMD得到的IMF 和残量
IMF 1时频图
微多普勒特征提取

多普勒天气雷达：原理、应用与收获总结

多普勒天气雷达：原理、应用与收获总结以下是多普勒天气雷达原理与应用课程的总结：1.雷达基本原理与组成雷达是一种利用无线电波探测目标的电子设备。

它通过发射电磁波，并接收目标反射回来的电磁波，根据反射回来的电磁波的特性，推断出目标的位置、速度、形状等信息。

雷达主要由发射机、接收机、天线和显示器等组成。

发射机产生高频电磁波，并通过天线向空间发射。

当电磁波遇到目标时，它会被反射回来并被天线接收。

接收机接收到反射回来的电磁波后，对其进行处理和分析，以推断出目标的位置、速度、形状等信息。

2.多普勒天气雷达原理多普勒天气雷达是一种专门用于探测天气目标的雷达。

它利用多普勒效应原理，测量目标的速度和方向。

当雷达发射的电磁波遇到运动目标时，反射回来的电磁波的频率会发生变化。

多普勒天气雷达通过测量这种频率变化，可以推断出目标的速度和方向。

同时，根据反射回来的电磁波的振幅和相位等信息，还可以推断出目标的形状和大小。

3.多普勒天气雷达的应用多普勒天气雷达在气象领域有着广泛的应用。

它主要用于探测台风、暴雨、冰雹等恶劣天气，为气象预报和灾害预警提供重要依据。

此外，多普勒天气雷达还可以用于空气质量监测、气候变化研究、航空航天等领域。

4.课程收获与总结通过学习多普勒天气雷达原理与应用课程，我们了解了雷达的基本原理和组成，以及多普勒天气雷达的工作原理和应用。

我们学会了如何利用雷达数据分析和推断天气信息，并掌握了雷达在气象领域中的应用方法和技巧。

在本课程中，我们学习了很多有用的知识和技能，包括：雷达方程和散射截面、电磁波的传播特性、多普勒频移和速度估计、气象目标的识别和处理等。

这些知识和技能不仅可以帮助我们更好地理解雷达的工作原理和应用，还可以为我们的后续学习和工作打下坚实的基础。

总之，学习多普勒天气雷达原理与应用课程，不仅让我们深入了解了雷达的工作原理和应用，还提高了我们的数据处理和分析能力，为我们的后续学习和工作打下了坚实的基础。

雷达与微波通信原理的应用

雷达与微波通信原理的应用1. 简介雷达与微波通信是现代通信领域的重要技术，它们在军事、航空航天、无线通信等领域有着广泛的应用。

本文将介绍雷达和微波通信的原理以及它们的主要应用。

2. 雷达原理雷达是一种利用电磁波进行探测和测量的技术。

它利用发射器发射的脉冲电磁波，通过目标物体上的反射来获取目标物体的位置、速度等信息。

雷达的原理可以分为发射、接收和信号处理三个步骤。

2.1 发射雷达发射器会产生高频率的电磁波，通常使用的是微波频段的射频信号。

发射的信号会经过功率放大器放大，并经过天线辐射出去。

2.2 接收当发射的电磁波遇到目标物体时，部分电磁波会被目标物体反射回来。

这些反射波会被雷达的接收天线接收到，并传输到接收器。

2.3 信号处理接收器会将接收到的信号进行放大、滤波和解调等处理，然后通过信号处理器提取其中的有用信息，如目标物体的距离、速度等。

最终，雷达会将这些信息进行显示或输出。

3. 微波通信原理微波通信是一种利用微波频段进行通信的技术。

微波通信主要通过天线将电信号转换成电磁波进行传输，然后再将接收到的电磁波转换成电信号进行解调。

3.1 发射在微波通信中，发射端利用调制技术将要传输的信息信号调制到射频载波上。

调制后的信号被功率放大器放大，并通过天线辐射出去。

3.2 传输发射的微波信号会通过空间传播，可以通过自由空间传输，也可以通过利用建筑物等进行传输。

微波信号在传输过程中会受到衰减和干扰的影响，需要相应的调制和编码技术来提高传输质量。

3.3 接收接收端的天线接收到传输过来的微波信号，并将其转换成电信号。

经过放大和解调等处理后，可以得到原始的信息信号。

4. 雷达和微波通信的应用雷达和微波通信在许多领域都有重要的应用，下面将介绍其中几个主要领域的应用。

4.1 军事应用在军事领域，雷达被广泛用于目标侦测、识别和跟踪。

雷达能够通过探测目标物体的电磁波反射来判断其是否为敌方目标，并能够测量目标物体的位置、速度等参数。

雷达原理与应用（5篇模版）

雷达原理与应用（5篇模版）第一篇：雷达原理与应用雷达与声纳的共性及差别是什么？雷达是利用无线电技术进行侦察和测距的设备。

它可以发现目标，并可决定其存在的距离及方向。

雷达将无线电波送出，然后经远距离目标物的反射，而将此能量送回雷达的记发机。

记发机与目标物间的距离，可由无线电波传雷达的目标物，再由目标物回到雷达所需的时间计算出。

雷达的基本原理与无线电通讯系统的原理同时被人所发现。

赫兹与马可尼两人都曾用超短波试验其反射情形，这也就是所谓雷达回波。

赫兹用金属平面及曲面证明，电波的反射完全合乎光的反射定律。

同时赫兹度量脉冲的波长及频率，并且计算其速度也发现与光相同，这也就是所谓的电磁辐射。

雷达送出短暂的电波讯号的程序，称为脉冲程序。

雷达的基本作用原理有些相似于声波的回声。

唯一与声波测量距离的不同点，在于雷达系统具有一指示器，指示器中包含有一个与电视收像管相同的观察管。

此管可将雷达所发出的脉冲及回波，同时显示于其标有距离的基线上。

还有其他指示器，使雷达借天线所搜索的资料，制成一个图，从图上立即可以定出目标物的区域距离及方向。

因为雷达的作用完全是借电波的反射原理而成，所以必须用频率在1000兆赫到10 000兆赫的类光微波方行。

雷达所发射的电波可借抛物面形的反射器，使其成为极度聚焦的波束，这就像探照灯所射出的光束一样。

此波束借旋转天线及抛物体形反射器的精密控制，有系统地对空间进行搜索。

当波束从目标物反回来时，天线所指的方向，就表示目标物对天线的水平方位角。

以角度为单位所表示的水平方位角，通常都显示于指示器上。

为了决定目标物与雷达间的距离，雷达的发射脉冲距接收到回波的时间，必须精确测定。

因为雷达电波在空中以每秒约30万公里的光速进行，因此在每微秒的时间内，电波行进约为300米。

由于雷达脉冲必须从雷达行至目标物，再由目标物回到雷达，但目标物距雷达的距离，为雷达脉冲总行程的一半。

约为每微秒l50米。

此时间可利用电子束在阴极射线管的屏幕上，以直线扫描指示出。

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雷达微多普勒信号特征的原理与应用
维克托Ｃ· 陈
＊
它由目标部件产生，用联合时间－多普摘要：目标的微多普勒信号特征表现为不同的复杂频率调制，勒频域进行描述，可以揭示目标独特的特性。介绍雷达微多普勒效应的基本原理与应用，描述来自刚体和非刚体的微多普勒信号特征。文中还讨论雷达微多普勒特征的研究现状、面临挑战与未来前景。
收稿日期：２０１１１０２１－－
ห้องสมุดไป่ตู้
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第３期雷达科学与技术Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．３２０１２年６月２０１２ＪｕｎｅＲａｄａｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
特约文章
ＶｉｃｔｏｒＣ．Ｃｈｅｎ（ＦｅｌｌｏｗｏＩＥＥＥ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ，ＵＳＡ）ｆ
：ＭｂｓｔｒａｃｔｉｃｒｏｏｌｅｒｓｉｎａｔｕｒｅｏｆａｔａｒｅｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈｅｄｉｓｔｉｎｃｔｉｖｅｉｎｔｒｉｃａｔｅｆｒｅｕｅｎｃｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓＡ－ＤｐｐｇｇｑｙｅｎｅｒａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｃｏｍｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｔａｒｅｔａｎｄｒｅｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｔｉｍｅａｎｄＤｏｌｅｒｆｒｅｕｅｎｃｄｏｍａｉｎ．ｏｉｎｔｇｐｇｐｐｐｑｙｊｕｎｉｕｅｔａｒｅｔｆｅａｔｕｒｅｓ．ＢａｓｉｃｓａｎｄａｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏｏｌｅｒｅｆｆｅｃｔｉｎｒａｄａｒｗｉｌｌｂｅｉｎｔｒｏｒｏｖｉｄｅｓＩｔ－Ｄ－ｑｇｐｐｐｐｐｄｕｃｅｄ．Ｅｘａｍｌｅｓｏｆｍｉｃｒｏｏｌｅｒｓｉｎａｔｕｒｅｓｆｒｏｍｒｉｉｄｂｏｄａｎｄｎｏｎｒｉｉｄｂｏｄｗｉｌｌｂｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ－Ｄ－ｐｐｐｇｇｙｇｙ，，ｅｒｓｅｃｔｉｖｅｓｃｈａｌｌｅｎｅｓａｎｄｏｎｒａｄａｒｍｉｃｒｏｏｌｅｒｓｉｎａｔｕｒｅｗｉｌｌａｌｓｏｂｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ｅｆｆｏｒｔｓ－Ｄｐｐｇｐｐｇ：ｍ；；Ｋｅｗｏｒｄｓｉｃｒｏｏｌｅｒｅｆｆｅｃｔｒａｄａｒｍｉｃｒｏｏｌｅｒｓｉｎａｔｕｒｅｔｉｍｅｆｒｅｕｅｎｃａｎａｌｓｉｓ－Ｄ－Ｄ－ｐｐｐｐｇｑｙｙｙ
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１Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
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