第二章 雷达目标参数的测量(1)
雷达信号处理中的目标检测与参数估计
雷达信号处理中的目标检测与参数估计雷达信号处理是一门研究如何利用雷达系统获取和处理目标信息的学科。
其中，目标检测和参数估计是雷达信号处理的重要应用领域。
本文将分别介绍雷达信号处理中的目标检测和参数估计的原理和方法。
目标检测是指在雷达信号中准确地识别和定位目标的过程。
在雷达系统中，目标检测是一个关键步骤，它可以用于目标跟踪、目标定位、目标识别等应用。
目标检测的主要任务是从雷达接收到的回波信号中提取出目标的特征信息，并将其与噪声进行区分。
常用的目标检测方法包括脉冲-Doppler方法、协方差矩阵检测方法、基于卷积神经网络的方法等。
脉冲-Doppler方法是一种基于传统信号处理理论的目标检测方法。
它利用雷达接收到的回波信号的脉冲宽度和频率信息来确定目标的存在和位置。
该方法根据目标在距离和速度维度上的特征，通过比较回波信号和背景噪声的统计特性来进行目标检测。
脉冲-Doppler方法具有计算复杂度低、实时性好等特点，广泛应用于雷达目标检测中。
协方差矩阵检测方法是一种基于统计特性的目标检测方法。
它利用雷达接收到的回波信号的协方差矩阵来判定目标的存在与否。
该方法通过计算回波信号的协方差矩阵，然后根据协方差矩阵的特征值和特征向量来进行目标检测。
协方差矩阵检测方法具有较好的检测性能和抗噪声性能，适用于复杂环境下的目标检测任务。
基于卷积神经网络的方法是近年来发展起来的一种新型目标检测方法。
它通过训练神经网络来学习雷达回波信号的特征表示，然后利用训练好的神经网络对新的回波信号进行目标检测。
该方法具有较好的自适应能力和泛化能力，适用于复杂目标和复杂信号环境下的目标检测任务。
参数估计是指在雷达信号中准确地估计目标的参数，如目标的距离、速度、角度等。
在雷达系统中，参数估计是一个关键问题，它可以用于目标跟踪、目标识别等应用。
参数估计的主要任务是根据雷达接收到的回波信号，通过解析和处理信号的特征信息，提取出目标的参数信息。
常用的参数估计方法包括脉冲-Doppler方法、最小二乘法、粒子滤波器等。
经典雷达资料-第2章--雷达距离估算
第2章雷达距离估算Lamont V. Blake2.1 引言对于自由空间中特定目标的检测（该目标的检测受热噪声的限制），雷达最大作用距离估算的基本物理机理从雷达出现起就为人所熟知。
本章的术语自由空间指以雷达为球心、半径远远延伸到目标之外的球形空域内仅有雷达和目标。
本章采用的自由空间定义对具体的雷达而言是相当准确的，而通用定义是冗长的，且用处不大。
该定义还暗示，自由空间内可被检测的雷达频率电磁波除了来源于雷达自身的辐射外，仅来自于自然界热或准热噪声源，如2.5节所述。
尽管上述的条件是不可能完全实现的，但是它接近许多雷达的实际环境。
在许多非自由空间和完全非热噪声的背景下，估算问题要复杂得多。
这些在早期分析中没有考虑到的复杂性也是由接收系统电路的信号和噪声关系的改变（信号处理）引起的。
在本章中将给出自由空间方程，讨论基本的信号处理，以及考虑一些十分重要的非自由空间环境下的方程和信号处理。
另外还将考虑一些常见非热噪声的影响。
虽然不可能涉及所有可能的雷达环境，但是本章所叙述的方法将简要地说明那些适合于未考虑到的环境和条件的必然方法的一般性质。
一些要求采用特定分析的专用雷达将在后面章节中叙述。
定义雷达作用距离方程包含许多雷达系统及其环境的参数，其中一些参数的定义是相互依赖的。
正如2.3节所讨论的，某些定义含有人为因素，不同作者使用不同的作用距离方程因子定义是常见的。
当然，若存在被广泛接受的定义，则采用该定义。
但更重要的是，虽然某些定义允许一定的随意性，但是一旦一个距离方程因子采用特定的定义，则一个或更多的其他因子的定义将不再具有随意性。
例如，脉冲雷达的脉冲功率和脉冲宽度的定义各自均具有很大的随意性，但是一旦任何一个定义被确定，那么另一个定义将由限制条件决定，即脉冲功率与脉冲宽度的乘积必须等于脉冲能量。
在本章中将给出一套定义，该定义遵循上述准则，并已被权威组织采纳。
约定由于传播途径因子和其他距离方程因子的变化很大，因此在这些因子的具体值未知的标准条件下，某些约定是估算作用距离所必需的。
雷达探测目标
雷达探测目标雷达是一种利用电磁波进行探测和测量的仪器，常用于军事、航空航天、气象和地质勘探等领域。
雷达探测目标主要是通过发射电磁波并接收其反射信号来实现的。
在雷达系统中，发射机产生一定频率的电磁波，并通过天线将其发射到空间中。
当电磁波遇到目标时，部分能量会被目标吸收或反射回来，形成回波信号。
雷达系统的接收机会接收这个回波信号，并通过信号处理得到目标的相关信息。
雷达探测目标需要考虑的主要参数有雷达波长、脉冲宽度、脉冲重复频率和探测极限。
雷达波长是电磁波在空间中传播的长度，决定了雷达的分辨率。
波长越短，雷达的分辨率越高。
脉冲宽度是指雷达发射的电磁波的持续时间，决定了雷达对目标的探测能力。
脉冲宽度越短，雷达对目标的距离分辨率越高。
脉冲重复频率是指雷达系统中单位时间内发送脉冲的次数，决定了雷达的测量能力。
脉冲重复频率越高，雷达的目标探测率越高。
探测极限是雷达系统能够探测到的最小目标的强度，决定了雷达的探测距离。
雷达探测目标的工作原理是基于电磁波的回波信号与目标的距离、速度、方向等因素相关。
雷达系统通过测量回波信号的到达时间来计算目标与雷达的距离。
利用多普勒效应，雷达还可以测量目标的速度。
此外，通过分析回波信号的相位和振幅等信息，雷达系统还可以获得目标的方位和尺寸等特征。
不同类型的雷达系统还可以探测目标的形状、密度和成分等。
雷达探测目标的应用范围非常广泛。
在军事领域，雷达可用于探测敌方军舰、飞机和导弹等目标，用于侦察、预警和指挥控制等任务。
在航空航天领域，雷达可用于导航、飞行安全和气象观测等。
在气象学中，雷达可用于探测降水和风暴等天气现象。
在地质勘探中，雷达可用于探测地下水、岩层和油田等资源。
此外，雷达还可以应用于交通监控、环境监测和无人驾驶等领域。
总之，雷达探测目标是一种基于电磁波的技术，通过发射和接收电磁波的方式来实现对目标的探测和测量。
雷达系统通过测量回波信号的到达时间、相位和振幅等信息，可以获得目标的距离、速度、方向、形状和尺寸等特征，具有广泛的应用价值。
雷达信号测量原理
雷达信号测量原理
雷达信号的测量原理主要基于电磁波的发射、反射和接收。
雷达通过天线发射一束电磁波，这些电磁波在遇到目标物后会发生反射。
反射回来的电磁波会被雷达接收并处理，从而获取目标物的位置、速度、形状等信息。
具体来说，雷达信号的测量原理可以分为以下几个步骤：
1. 发射：雷达系统通过天线发射一束电磁波，通常使用微波波段的频率。
发射功率和频率根据应用环境和目标物体的要求进行选择。
2. 脉冲方式：雷达系统通常使用脉冲方式发射电磁波，即以一定时间间隔连续发送短时间的高功率电磁波脉冲。
脉冲的宽度和重复周期根据应用需求进行设置。
3. 接收：发射出去的电磁波遇到目标物后发生反射，其中一部分反射能量会返回雷达装置，被雷达接收。
4. 信号处理：雷达系统对接收到的信号进行处理，提取出有用的信息，如目标物的距离、速度、方位角等。
5. 显示：处理后的信号通过显示设备呈现出来，提供给操作人员使用。
以上就是雷达信号的测量原理，这个过程涉及到很多复杂的物理和工程问题，需要多个领域的专业知识和技术。
雷达目标参数估计知识分享
雷达目标参数估计1、设10个阵元半波长间距的ULA ，请画出其波束指向0度、-20度和45度的波束方向图，并计算其波束宽度。
解答： （1）理论分析设来波方向为0θ ，阵元数为N ，阵元间距为d ，波长为λ ，且/2d λ= 。
令2/j d τπλ= ，则导向向量表示为：[]{}0exp sin 0:1'w j N τθ=-u v(1)扫描方向设为θ，扫描向量表示为：[]{}exp sin 0:1'a j N τθ=-v(2)则波束形成器输出为：'p w a =u v u v v(3)波束宽度：波束宽度是峰值波束功率下降3dB 对应的方向角范围。
（2）计算步骤 第一步，参数设置：阵元数element_num=10，阵元间距为半波长d_lamda=1/2，扫描方向theta 从-pi/2 到pi/2，来波方向theta0分别等于0度、-20度、45度；标记虚数单位imag=sqrt(-1)；第二步：计算导向向量，计算不同theta 值时的扫描向量，进而求出波束形成器输出。
第三步，绘图，标出波束宽度。
（3）仿真结果仿真结果如图1所示，其中（a-c ）分别是来波方向为0度、-20度、45度时的波束方向图，波束宽度分别为10.4度，10.8度，14.8度。
θ/deg幅度/d B(a)来波方向0度的波束方向图θ/deg幅度/d B(b)来波方向-20度的波束方向图θ/deg幅度/d B(c)来波方向45度的波束方向图图1 来波方向为0度（a ）、-20度（b ）、45度（c ）时的波束方向图及波束宽度（4）matlab程序%% 波束成形%% 10个阵元，阵元间距为半波长%% 画出theta0 =0度的波束方向图，并观察波束宽度。
-20度及45度的波束方向图时，只需要更改theta0的值即可。
clc;clear all;imag=sqrt(-1);element_num=10; %阵元数为10d_lamda=1/2; %阵元间距d与波长lamda的关系theta=linspace(-pi/2,pi/2,400);theta0 = 0 /180*pi; %来波方向w=exp(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta0)*[0:element_num-1]'); % 导向向量for j=1:length(theta)a=exp(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta(j))*[0:element_num-1]'); % 扫描向量p(j)=w'*a; %波束形成器输出endfigure(1)plot(theta/pi*180,abs(p)),grid onxlabel('\theta/deg')ylabel('幅度/dB')title('(a)来波方向0度的波束方向图')2、设单个脉冲信噪比是10分贝，进行10脉冲相干累积，累积后信噪比是多少分贝？并进行计算机仿真验证。
雷达简介-雷达工作的基本参数-PART1
雷达简介-雷达工作的基本参数-PART1一．雷达简介1．什么是雷达雷达（Radar），又名无线电探测器，雷达的基本任务是探测目标的距离、方向速度等状态参数。
雷达主要由天线、发射机、接收机、信号处理机和显示器等组成。
2.雷达的工作原理雷达通过发射机产生足够的电磁能量，通过天线将电磁波辐射至空中，天线将电磁能量集中在一个很窄的方向形成波束向极化方向传播，电磁波遇到波束内的目标后，会按照目标的反射面沿着各个方向产生反射，其中一部分电磁能量反射到雷达方向，被雷达天线获取，反射能量通过天线送到接收机形成雷达的回波信号。
这里要说明的是，由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达接收的回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没，接收机将这些微弱的回波信号经过低噪放，滤波和数字信号处理，将回波信号处理为可用信号后，送至信号处理机提取含在回波信号中的信息，将这些信息包含的目标距离方向速度等现实在显示器上。
二．雷达的基本用途1.测定目标的距离为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。
根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离公式为：S=CT/2。
其中，S为目标距离T为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间C为光速2.测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。
测量仰角靠窄的仰角波束测量。
根据仰角和距离就能计算出目标高度。
雷达发现目标，会读出此时天线尖锐方位的指向角，就是目标的方向角。
两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。
3.测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，—雷达测速利用了物理学中的多普勒原理．当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，通常，具有测速能力的雷达，例如脉冲多普勒雷达，要比一般雷达复杂得多。
第二章节 雷达目标参数的测量(一)
如果大气是均匀的, 则电磁波在大气中的传播是等速直线, 此时测距公式(2.0.1)中的c值可认为是常数。 但实际上大气层的 分布是不均匀的且其参数随时间、地点而变化。大气密度、湿 度、 温度等参数的随机变化 , 导致大气传播介质的导磁系数 和介电常数也发生相应的改变 , 因而电波传播速度 c 不是常量 而是一个随机变量。由式(2.1.2)可知, 由于电波传播速度的随机 误差而引起的相对测距误差为
PW: pulse width
距离模糊的实例
扩展最大不模糊距离办法
2.1.2 影响测距精度的因素 雷达在测量目标距离时, 不可避免地会产生误差, 它从数量 上说明了测距精度, 是雷达站的主要参数之一。 由测距公式可以看出影响测量精度的因素。对式(2.1.1)求 全微分, 得到
∂R ∂R R c dR = dc + dtR = dc + dtR ∂c ∂tR c 2
用增量代替微分, 可得到测距误差为
式中, Δc为电波传播速度平均值的误差; ΔtR为测量目标回波延迟 时间的误差。
c R ∆R = ∆c + ∆tR c 2
(2.1.2)
由式(2.1.2)可看出, 测距误差由电波传播速度c的变化Δc以 及测时误差ΔtR两部分组成。
1. 电波传播速度变化产生的误差
最小可测距离和最大单值测距范围
所谓最小可测距离, 是指雷达能测量的最近目标的距离。 脉冲雷达收发共用天线, 在发射脉冲宽度τ时间内, 接收机 和天线馈线系统间是“断开”的, 不能正常接收目标回波, 发射 脉冲过去后天线收发开关恢复到接收状态, 也需要一段时间t0, 在 这段时间内, 由于不能正常接收回波信号, 雷达是很难进行测距 的。 因此, 雷达的最小可测距离为
雷达目标检测方法总结
雷达目标检测方法总结目录1.雷达目标检测方法概述 (1)1. 1.基本概念 (1)2. 2.基础知识 (1)2.目标检测问题 (1)雷达数据的特征 (3)雷达目标检测方法 (4)1.雷达目标检测方法概述1.1.基本概念雷达的检测过程可用门限检测来描述。
几乎所有的判断都是以接收机的输出与某个门限电平的比较为基础的，如果接收机输出的包络超过了某一设置门限，就认为出现了目标。
雷达在探测时会受到噪声、杂波和干扰的影响，因而采用固定门限进行目标检测时会产生一定的虚警，特别是当杂波背景起伏变化时虚警率会急剧上升,严重影响雷达的检测性能。
因此，根据雷达杂波数据动态调整检测门限，在虚警概率保持不变的情况下实现目标检测概率最大化，这种方法称为恒虚警率(ConstantFa1seA1armRate,CFAR)检测技术。
1.2.基础知识雷达在判决过程中，可能会出现两类错误。
第一类是在没有目标时判断为有目标，这类错误称为虚警。
另一类是在有目标时判断为没有目标，这类错误称为漏警。
以上两类错误以一定的概率出现，分别称为虚警概率和漏警概率。
2.目标检测问题雷达返回的信号，经A/D采样后输出。
而输出的信号，除了有目标信号外，还包含了环境的噪声信号。
目标检测任务就是，如何从含有噪音的信号中提取有效的目标信息，最大化检测概率，最小化误报概率。
PropagationMediumTransmitter Waveform Generator ReceiverA /DSigna1Processor Range/Dopp1er/Ang1eprocess Detection Tracking&P arameterEstimationAJωuφαAU=qpqojdTargetCrossSection AntennaStatistica1DecisionTheoryCD0.0 0,1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0.雷达数据的特征目标速度快慢，离雷达的远近，在雷达波形中都有直观体现，使得雷达数据信号具有数学统计特征，这主要反映在幅度、频率、相位方面：当有目标出现时，目标反射的无线电波能量较强，导致雷达接收到的信号幅度增加，雷达同波的幅度会相对较大。
雷达测试指标方法和步骤
雷达测试指标方法和步骤一、噪声系数的测试方法：测量噪声温度T N 计算系统噪声系数N F计算公式：N F =10]1290lg[N T测量数据与计算结果：步骤：（可同时做滤波前后功率比估算地物对消能力） 1、 开启发射机、接收机，运行RDASC 程序2、 等RDASC 标定完毕，并且在STATUS 显示STBY 的时候，在RDASC界面的Stae 菜单选择off-line-operater 命令采集噪声（每采集一次发射机都会发出和启动RDASC 作标定时一样的响声，等响声停止后，可在RDASC 界面上的performance （性能）页面的Receive/SignalProcessor 中的SYSTEM NOISE TEMP 项读出噪声的值。
3、 停止测试时，先在RDASC 界面的State 菜单选择standby ，等STASTUS 显示STBY 时可以在Control 菜单中选择Exit 退出，也可以在State 菜单下直接选择Operater 运行RDASC 。
4、 将每次读出的噪声值代入给出的公式即可算出噪声系数。
二、系统的动态性测试方法：用机信号源输出的测试信号注入接收机前端，信号处理器输出读数。
动态特性曲线输入值（dBm）拟合直线斜率：拟合均方根误差：上拐点：下拐点：动态围(线性精度±1dB)：步骤：1、在做系统动态时，先将发射机和饲服系统关闭，让接收机保持开启状态。
2、在cb-test-plaform文件夹里打开DYN.exe，先Load PSP，然后电击Dynamic Range。
3、当计数从0~103时完成一次，点击弹出对话框中的“确定”按钮可以继续做。
动态测试的数据存在cb-test-plaform文件中的Dynamic_show文件里。
5、将Dynamic_show文件里的数据按以下步骤操作：a：将选择的数据粘贴到机模板数据的sheet3的C列：然后将该列复制到sheet150Db处在图表处可看图，点“低端”，右键点击曲线在序列中分别选择实测直线和拟合直线的数据围并把“分类X轴标志T”的长度跟直线围设成一样的长度。
雷达干涉测量(崔松整理)
雷达干涉测量(崔松整理)雷达干涉测量（崔松整理）第一章绪论第二章雷达SAR：使用短天线一段时间内不断收集回波信号，通过信号聚焦处理方法合成一较大的等效天线孔径的雷达。
1.1雷达及雷达遥感发展概况ENVISAT与ERS的SAR传感器相比，Envisat ASAR的优点主要表现在：扫描合成孔径雷达(ScanSAR)可达到500km的幅照宽度；（ERS只有100km）可获得垂直和水平极化信息；（如果发射的是水平极化方式的电磁波，与地物表面发生作用后会使电磁波极化方向产生不同程度的旋转，形成水平和垂直两个分量，用不同极化方式的天线接收，形成ＨＨ和ＨＶ两种极化方式的图像。
若雷达发射的是垂直极化方式的电磁波，同理，会产生ＶＶ和ＶＨ两种极化方式的图像。
）交替极化模式可使目标同时以垂直极化与水平极化方式成像；有不同的空间分辨率和数据率；可提供7个条带，入射角在15°～45°的雷达数据。
RADARSAT多极化、多入射角ALOSALOS采用了先进的陆地观测技术，能够获取全球高分辨率陆地观测数据。
该卫星载有三种传感器：全色立体测图传感器，新型可见光和近红外辐射计、相控阵型L波段合成孔径雷达（PALSAR）。
PALSAR不受云层，天气和昼夜影响，可全天时全天候对地观测，该卫星具有多入射角，多极化，多工作模式及多种分辨率的特性，最高分辨率可达7m。
（ERS、ENVISAT是多入射角吗？）TerraSAR-XTerraSAR-XTerraSAR-X 是固态有源相控阵的X 波段合成孔径雷达（SAR）卫星，具有多极化、多入射角的特性，具备4 种工作方式和4 种不同分辨率的成像模式。
高分辨率聚束式(High ResolutionSpotLight(HS))聚束式(SpotLight Mode(SL))宽扫成像模式(ScanSAR Mode(SC))条带成像模式(Stripmap Mode(SM)) COSMO-SkyMedCOSMO-SkyMed星座共包括4颗SAR卫星工作在X波段，具有多极化、多入射角的特性，具备3种工作方式和5种分辨率的成像模式，作为全球第1个分辨率高达1 m的雷达成像卫星星座，COSMO-SkyMed系统将以全天候、全天时对地观测的能力、卫星星座特有的高重访周期和l m高分辨率成像1.2InSAR及发展概况SAR的不足：SAR传感器获取的原始资料主要包含两种信息：一是地面目标区域的二维图像，二是地面目标反射回来的相位SAR成像没有利用回波相位信息。
9-2 雷达观测性能与观测技术
σ0: 10m2
应能在50m ---1 Nm 内清楚显示。
38
§3.4 距离分辨力及其影响因素
1、什么叫距离分辨力（△rmin）？
——表示雷达分辨同方位的两个相邻点物标的能力
要求：△rmin越小越好 2、△rmin大小 △rmin=（τ+ 1 / △f ）+ 2RD·d / D
Rmax = 2.2 (
式中： H——米，
H2
)
Rmax—海里
∴影响 Rmax因素（在正常标准大气压下）
① 地球曲率 ② 天线高度
③ 目标高度。
3
2） 最大作用距离
雷达技术参数及物标反射性能对rmax的影响 即：雷达波在“自由空间”中传播时的rmax， “自由空间”——不考虑 ： ① 大气折射与吸收; ② 海面与地面反射; ③ 各种干扰
(a) 天线水平波束方向性图
(b) 旁瓣回波
24
4. 二次扫描回波
触发脉冲
由于发射脉冲过强， 远距离物标经很长 时间在第二次扫描 时返回，引起测距 误差。.
发射脉冲
T 回波
锯齿波
固定距标圈 二次扫描回波
25
二次扫描假回波特点:
(1)方位是真实
A 12.5 D 12.5 B 12.5 E 12.5 C
2.提高距离测量精度操作技术
雷达校准、雷达调整、目标测量
3.IMO性能标准
用RR或VRM测量目标距离，系统误差应不超过所用量程
的1%或30m中的较大者。
14
三、雷达目标测量精度
（二）雷达目标方位测量精度 1.影响方位测量精度因素
系统误差
波束宽度误差、像素误差、艏线误差和罗经指示误差
角反射器、透镜反射器
2)第二章雷达探测大气的基础知识
3、测高误差
？
R2 H = h + R sin δ + 2 Rm '
回波顶高是识别危险天气， 回波顶高是识别危险天气，分析降水系统强弱变化的一个重要参数 引起测高误差的原因主要有：
•(一)雷达设计精度造成的测高误差±200m
•(二)测距误差引起的测高误差量程的2%， ±6km •(三)天线高度h的误差所引起的测高误差一般没有误差 •(四)仰角误差引起的测高误差受此影响不大 •(五)大气折射引起的测高误差根B值有关 •(六)波束垂直方向宽度所引起的测高误差大约订正φ/2 •(七)旁瓣引起的测高误差在探测强对流云时要注意旁瓣引起的假回波 •(八)距离衰减引起的测高误差会使回波顶高度偏低，距离愈大，偏低愈明显
（2）绘制 等射束高度图
标准大气折射
标准大气折射
5、雷达分辨率
定义：指两个目标物在雷达荧光屏上产生的 回波，能够区分开来的最小实际距离。 影响因子：脉冲长度、水平和垂直波束宽度、 接收机频带宽度。 分类: 从产生回波畸变的不同,分为径向和切 向分辨率两种。
（1）径向分辨率
脉冲长度：可能会造成h/2的误差，但由于脉冲长度不随距离而改变，
仰角为0.50
仰角为3 仰角为 0
仰角为00
仰角为1 仰角为 0
图5.19雷达垂直充塞系数随距离的变化
小结
测高公式、影响雷达测高的 因子及误差、地物阻挡图、等射 束高度图、径向分辨率、切向分 辨率、影响分辨率的因子、雷达 的探测能力。
为什么要做查算图？
R H = h + R sin δ + ' 2 Rm
考虑到 R m’ 不能在雷达探测中直接得到， Rm’ 值与大气的温、压、湿的垂直分布有关， 因此在实际工作中往往先假定为标准大气，在 求得标准大气情况下的回波高度后，经过订正， 得到实际大气情况下的回波高度H值。
雷达性能参数测量技术
雷达性能参数测量技术介绍雷达性能参数测量技术是指一种用于测量雷达系统性能指标的技术。
雷达性能参数是描述雷达系统工作性能和能力的关键指标，对于评估雷达系统的性能和有效性至关重要。
通过对雷达性能参数的测量，可以了解雷达系统的探测能力、跟踪能力、定位精度、抗干扰能力等重要性能指标。
在军事领域中，雷达性能参数测量技术可以用于评估雷达系统的作战能力。
通过测量雷达性能参数，军方可以判断雷达系统的探测距离、目标识别能力、天线方位分辨率等关键指标，从而评估雷达系统是否能够满足预期的作战需求。
在航空领域中，雷达性能参数测量技术被广泛应用于飞行风险评估和导航系统性能验证。
通过对雷达性能参数的测量，飞行员和航空管理人员可以了解雷达系统的探测能力、目标跟踪精度、地物遮挡识别等性能指标，以确保飞行安全和航空导航的精准性。
总之，雷达性能参数测量技术在各个领域中都具有重要的应用价值，能够帮助评估和提升雷达系统的性能和有效性。
本文将重点介绍雷达性能参数测量技术的相关内容，包括测量方法、测量设备以及常用的性能指标等。
在雷达性能参数测量技术中，常用的雷达性能参数包括以下几个：雷达探测距离雷达探测距离是指雷达系统可以探测到目标的最远距离。
它是衡量雷达系统探测能力的重要参数。
雷达探测距离的测量方法可以通过发送脉冲信号并测量其回波信号的时间延迟来进行。
其单位通常为米。
雷达分辨率雷达分辨率是指雷达系统能够准确识别并分辨两个相距很近的目标的能力。
较高的雷达分辨率意味着雷达系统可以识别出更小尺寸的目标。
雷达分辨率的测量方法通常可以通过发送具有不同波长的信号，并测量目标回波信号的强度和相位差来进行。
其单位通常为米。
雷达功率雷达功率是指雷达系统输出的电磁波功率。
它是衡量雷达系统发送信号强度的参数，也是影响雷达探测能力的重要因素。
雷达功率的测量方法可以通过将雷达系统的发射信号与标准参考信号进行比较来进行。
其单位通常为___。
雷达灵敏度雷达灵敏度是指雷达系统能够探测到微弱目标信号的能力。
雷达原理及测试方法
雷达原理及测试方案1雷达组成和测量原理雷达(Radar)是RadioDetectionandRanging的缩写，原意“无线电探测和测距”，即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置。
现代雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且还包括测量目标速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。
1.1雷达组成1.2雷达测量原理1)目标斜距的测量图3雷达接收时域波形在雷达系统测试中需要测试雷达到目标的距离和目标速度，雷达到目标的距离是由电磁波从发射到接收所需的时间来确定，雷达接收波形参见图3，雷达到达目标的距离R为：R＝0.5×c×tr式（2）式中c=3×108m/s，tr为来回传播时间2)目标角位置的测量目标角指方位角或仰角，这两个角位置基本上是利用天线的方向性来实现。
雷达天线将电磁能汇集在窄波束内，当天线对准目标时，回波信号最强。
回波的角位置还可以用测量两个分离接收天线收到信号的相位差来决定。
3)4)max t e min式中Pt 为发射机功率，G为天线增益，Ae为天线有效接收面积，σ为雷达回波功率截面积，Smin为雷达最小可探测信号。
雷达方程可以正确反映雷达各参数对其检测能力影响的程度，不能充分反映实际雷达的性能。
因为许多影响作用距离的环境和实际因素在方程中没有包括。
1.4雷达分类军用雷达主要分类：不能满足复杂雷达信号测试需求。
更为重要的是，雷达在实际工作过程中接收到的信号并不是纯净的发射回波，它包含各种杂波和多普勒效应，特别是在地形复杂或海面各种时，接收机接收到的杂波比需要探测的物体回波大的多，而这一切目前没有通用测量设备来生成雷达接收机所接收到的实际波形。
因此各个雷达研制单位投入大量人力、物力研制各种雷达模拟器，但这些模拟器往往受各种设计因素影响，只是实际雷达波形的简化，并只考虑到典型的应用，对复杂的应用环境无法模拟。
这样无法及时发现雷达研制和使用过程中问题和隐患。
雷达目标参数估计
1、设10个阵元半波长间距的ULA ，请画出其波束指向0度、-20度和45度的波束方向图，并计算其波束宽度。
解答：（1）理论分析设来波方向为0θ ，阵元数为N ，阵元间距为d ，波长为λ ，且/2d λ= 。
令2/j d τπλ= ，则导向向量表示为：[]{}0exp sin 0:1'w j N τθ=-(1)扫描方向设为θ，扫描向量表示为：[]{}exp sin 0:1'a j N τθ=-(2)则波束形成器输出为：'p w a = (3)波束宽度：波束宽度是峰值波束功率下降3dB 对应的方向角范围。
（2）计算步骤第一步，参数设置：阵元数element_num=10，阵元间距为半波长d_lamda=1/2，扫描方向theta 从-pi/2 到pi/2，来波方向theta0分别等于0度、-20度、45度；标记虚数单位imag=sqrt(-1)；第二步：计算导向向量，计算不同theta 值时的扫描向量，进而求出波束形成器输出。
第三步，绘图，标出波束宽度。
（3）仿真结果仿真结果如图1所示，其中（a-c ）分别是来波方向为0度、-20度、45度时的波束方向图，波束宽度分别为10.4度，10.8度，14.8度。
θ/deg幅度/d B(a)来波方向0度的波束方向图θ/deg幅度/d B(b)来波方向-20度的波束方向图θ/deg幅度/d B(c)来波方向45度的波束方向图图1 来波方向为0度（a ）、-20度（b ）、45度（c ）时的波束方向图及波束宽度（4）matlab 程序 %% 波束成形%% 10个阵元，阵元间距为半波长%% 画出theta0 =0度的波束方向图，并观察波束宽度。
-20度及45度的波束方向图时，只需要更改theta0的值即可。
clc;clear all;imag=sqrt(-1);element_num=10; %阵元数为10d_lamda=1/2; %阵元间距d 与波长lamda 的关系 theta=linspace(-pi/2,pi/2,400); theta0 = 0 /180*pi; %来波方向w=exp(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta0)*[0:element_num-1]'); % 导向向量 for j=1:length(theta)a=exp(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta(j))*[0:element_num-1]'); % 扫描向量 p(j)=w'*a; %波束形成器输出 end figure(1)plot(theta/pi*180,abs(p)),grid on xlabel('\theta/deg') ylabel('幅度/dB')title('(a)来波方向0度的波束方向图')2、设单个脉冲信噪比是10分贝，进行10脉冲相干累积，累积后信噪比是多少分贝？并进行计算机仿真验证。
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目标角度测量（方位角、仰角）
方位角测量
3. 测读方法误差 测距所用具体方法不同, 其测距误差亦有差别。 早期的脉 冲雷达直接从显示器上测量目标距离, 这时显示器荧光屏亮点 的直径大小、所用机械或电刻度的精度、人工测读时的惯性等 都将引起测距误差。 当采用电子自动测距的方法时, 如果测读回波脉冲中心, 则 图2.3中回波中心的估计误差(正比于脉宽τ而反比于信噪比)以 及计数器的量化误差等均将造成测距误差。 自动测距时的测量误差与测距系统的结构、系统传递函 数、 目标特性(包括其动态特性和回波起伏特性)、干扰(噪声) 的强度等因素均有关系, 详情可参考测距系统有关资料。
力 Δrc为
Δrc
=
c 2
⎜⎜⎝⎛τ
+
d vn
⎟⎟⎠⎞
式中, d为光点直径; υn为光点扫掠速度(cm/μs)。
3
光点直径
d vn
τ
＋
d vn
图2.5 距离分辨力
用电子方法测距或自动测距时, 距离分辨力由脉冲宽度τ或 波门宽度τe决定, 如图2.3所示,
(2.1.6)
雷达的最大单值测距范围由其脉冲重复周期Tr （PRT）决定。
匀介质中以固定的速度直线传播(在自由空间传播速度约等于
光速c=3×105 km/s)。图2.1中, 雷达位于A点, 而在B点有一目标,
则目标至雷达站的距离(即斜距)R可以通过测量电波往返一次
所需的时间tR得到，即
⎪⎪⎧tR ⎨
=
2R c
⎪⎪⎩R
=
1 2
ctR
(2.0.1)
而时间tR也就是回波相对于发射信号的延迟,因此, 目标距离测 量就是要精确测定延迟时间tR。根据雷达发射信号的不同,测定 延迟时间通常可以采用脉冲法, 频率法和相位法。
距离测量示意图
B R
A
图2.1 目标距离的测量
2.1 脉 冲 法 测 距
2.1.1 原理
回波信号的延迟时间tR通常是很短促的, 将光速c=3×105 km/s的值代入式(2.0.1)后得到
R=0.15 tR（Km）
t 其中 R的单位为μs
(2.1.1)
2
图2.2 具有机械距离刻度标尺的显示器荧光屏画面
仰角测量
8
目标高度测量
原理：
考虑地球曲率时测高
考虑大气折射时
In practice, however, the propagation of electromagnetic waves is also subject to a refraction, this means, the transmitted beam of the radar unit isn't a straight side of this triangle but this side is also bent and it depends on: •the transmitted wavelength, •the barometric pressure, •the air temperature and •the atmospheric humidity.
5
距离模糊的实例
•
扩展最大不模糊距离办法
2.1.2 影响测距精度的因素
雷达在测量目标距离时, 不可避免地会产生误差, 它从数量 上说明了测距精度, 是雷达站的主要参数之一。
由测距公式可以看出影响测量精度的因素。对式(2.1.1)求
全微分, 得到
dR
=
∂R ∂c
dc
+
∂R ∂tR
dtR
=
R c
dc
1. 电波传播速度变化产生的误差
如果大气是均匀的, 则电磁波在大气中的传播是等速直线,
此时测距公式(2.0.1)中的c值可认为是常数。 但实际上大气层的
分布是不均匀的且其参数随时间、地点而变化。大气密度、湿
度、 温度等参数的随机变化, 导致大气传播介质的导磁系数
和介电常数也发生相应的改变, 因而电波传播速度c不是常量
9
为保证单值测距, 通常应选取
Tr
≥
2 c
Rmax
Rmxa为被测目标的最大作用距离。
有时雷达重复频率的选择不能满足单值测距的要求, 例如在脉冲
多普勒雷达或远程雷达, 这时目标回波对应的距离R为R=来自c 2(mTr
+
tR
)
m为正整数 (2.1.7)
式中，tR为测得的回波信号与发射脉冲间的时延。这时将产生 测距模糊, 为了得到目标的真实距离R, 必须判明式(2.1.7)中的模
2.1.3 距离分辨力和测距范围
距离分辨力是指同一方向上两个大小相等点目标之间最
小可区分距离。在显示器上测距时, 分辨力主要取决于回波的
脉冲宽度τ, 同时也和光点直径d所代表的距离有关。如图2.5
所示的两个点目标回波的矩形脉冲之间间隔为τ+d/υn, 其中
υn为扫掠速度, 这是距离可分的临界情况, 这时定义距离分辨
而是一个随机变量。由式(2.1.2)可知, 由于电波传播速度的随机
误差而引起的相对测距误差为
ΔR = Δc Rc
(2.1.3)
2. 因大气折射引起的误差
由图2.4可看出, 虽然目标的真实距离是R0, 但因电波传播不 是直线而是弯曲弧线, 故所测得的回波延迟时间tR=2R/c,这就产 生一个测距误差(同时还有测仰角的误差Δβ):
τ
门限
Σ
本振
匹配
包络
微分
过零点
滤波器
检波
(d / dt)
检测
Δ
t
t
图2.3 回波脉冲中心估计
有两种定义回波到达时间tR的方法, • 一种是以目标回波脉冲的前沿作为它的到达时刻; • 另一种是以回波脉冲的中心(或最大值)作为它的到达时刻。
所得的距离数据只相差一个固定值(约为τ/2), 可以通过距 离校零予以消除。
+
c 2
dtR
用增量代替微分, 可得到测距误差为
ΔR
=
R c
Δc
+
c 2
ΔtR
(2.1.2)
式中, Δc为电波传播速度平均值的误差; ΔtR为测量目标回波延
迟时间的误差。
6
由式(2.1.2)可看出, 测距误差由电波传播速度c的变化Δc以 及测时误差ΔtR两部分组成。
表2.1 在不同条件下电磁波传播速度
气象雷达原理与系统
电子工程学院 大气探测学院
何建新
雷达基本工作原理
简单雷达系统框图
• 天线
收发开关
功率放大器
波形产生器
低噪声 放大器
本振
混频器
中频 匹配 放大器 滤波器
第二 检波器
视频 放大器
显示器
电磁波的传播
•
1
第二章
• 雷达目标参数的测量（一） --目标距离参数的参量
测量目标的距离是雷达的基本任务之一。 无线电波在均
目标视在位置
ΔR = R − R0
目标真实位置
R
Δβ R0 H
β
地面
图2.4 大气层中电波的折射
(2.1.4)
7
ΔR的大小和大气层对电波的折射率有直接关系。 如果知道了折射率和高度的关系, 就可以计算出不同高度和 距离的目标由于大气折射所产生的距离误差, 例如在一般大气条件下, 当目标距离为100 km, 仰角为0.1rad 时, 距离误差为16 m的量级。
糊值m。
最小可测距离和最大单值测距范围
所谓最小可测距离, 是指雷达能测量的最近目标的距离。
脉冲雷达收发共用天线, 在发射脉冲宽度τ时间内, 接收 机和天线馈线系统间是“断开”的, 不能正常接收目标回波, 发射 脉冲过去后天线收发开关恢复到接收状态, 也需要一段时间t0, 在 这段时间内, 由于不能正常接收回波信号, 雷达是很难进行测距 的。 因此, 雷达的最小可测距离为
Rmin
=
1 2
c(τ
+
t0 )
距离分辨率单元
•
4
距离分辨率单元
最小可测距离
• Rmin=Pulse width + switching time/6.66us (km)
最大不模糊距离
• 也称最大探测距离 • Rmax=PRT-PW/6.66us (km)
图5.9.1 距离折叠示意图
PW: pulse width